Гледајући далеко, можемо се осврнути у време. Ова једноставна, али узбудљива чињеница, омогућава астрономима да посматрају снимке универзума у различито време, користећи их да саставе сложену историју космичке еволуције. Са сваким новим телескопом који изградимо можемо да видимо дубље и раније историју универзума. Свемирски телескоп Јамес Вебб (ЈВСТ) нада се да ће завирити све до формирања првих галаксија.
Сличан садржај
- Упознајте насљедника Хубблеа који ће завирити кроз вријеме
Концепт да гледање одговара гледању уназад релативно је млад. Она долази из Аинстеинове теорије посебне релативности која тврди - између осталог - да светлост путује брзином светлости и да ништа не путује брже од тога. Свакодневно, готово никада не доживљавамо последице овог концепта, јер је брзина светлости толико велика (300.000 км / с или око милион пута бржа од млазног авиона) да ово „време путовања“ тешко да има везе. Ако упалимо светло или нам неко пошаље е-пошту из Европе, ми доживљавамо те догађаје (видимо да се сијалица укључује или добијамо е-пошту) као тренутне, јер светлости треба само мали део секунде да путује кроз собу или чак око целе Земље. Али на астрономском нивоу, коначност брзине светлости има дубоке импликације.
Сунце је удаљено око 150 милиона км, што значи да сунцу за око треба око 8 минута и 20 секунди. Кад погледамо сунце, видимо слику која је стара 8 минута. Наша најближа суседна галаксија, Андромеда, удаљена је око 2, 5 милиона светлосних година; када погледамо Андромеду, гледамо на то као пре 2, 5 милиона година. Ово може звучати као пуно на људским размерама времена, али што се тиче галаксија, то је заиста кратко време; наша „стајаћа“ слика вероватно још увек добро представља како Андромеда изгледа данас. Међутим, сама пространост свемира осигурава да постоје многи случајеви за које је време светлости важно. Ако погледамо галаксију удаљену милијарду светлосних година, видимо је као пре милијарду година, довољно времена да се галаксија значајно промени.
Па, колико далеко у времену можемо да видимо? Одговор на ово питање одређују три различита фактора. Једна је чињеница да је свемир стар „само“ 13, 8 милијарди година, тако да не можемо гледати уназад у епоху која је удаљенија од почетка свемира, познате као Велики прасак. Друго питање - барем ако се бавимо астрофизичким објектима попут галаксија - је да морамо нешто да размотримо. Примордијални универзум био је супа од елементарних честица. Требало је неко време да се те честице охладе и уједине у атоме, звезде и галаксије. Коначно, чак и када су ти предмети били на месту, да би их видели са Земље много милијарди година након тога потребни су изузетно снажни телескопи. Свјетлина физичких извора брзо се смањује с даљином, а покушај да се уочи галаксија на удаљености од милијарду свјетлосних година једнако је изазовно као и покушај да се примијете фарови аутомобила удаљене око 60 000 миља. Покушај да се иста галаксија опази на удаљености од 10 милијарди светлосних година је 100 пута теже.
До сада је ово био покретачки фактор у ограничавању удаљености до најудаљенијих галаксија које можемо да видимо. Све до 1980-их сви наши телескопи били су базирани на земљи, где Земљина атмосфера и светлосно загађење ометају њихов рад. Без обзира на то, већ смо били свесни галаксија удаљених 5 милијарди светлосних година. Покретање свемирског телескопа Хуббле 1990. године омогућило нам је да много пута срушимо тај рекорд удаљености и, како ово пишем, најудаљенија позната галаксија налази се у последњих 13, 4 милијарде година.
ЈВСТ ће користити инфрацрвено светло за проучавање сваке фазе космичке историје, у распону од првих блиставих сијаша после Великог праска до формирања звјезданих система способних да подрже живот на планетама попут Земље. (НАСА) Ово нас доводи до једног од кључних питања савремене астрономије: која својства ових далеких галаксија заправо можемо измерити? Док посматрања оближњих галаксија приказују њихове облике и боје врло детаљно, често је једини податак који можемо прикупити о најудаљенијим галаксијама њихова укупна светлина. Али гледајући их телескопима који су осетљиви на светлосне фреквенције ван видљивог распона, као што су ултраљубичасто, радио и инфрацрвено, можемо открити трагове о звјезданим популацијама галаксије, као и о њеној удаљености од нас.
Посматрајући галаксије на што већем броју различитих фреквенција, можемо створити спектар, који показује колико је светла галаксија у свакој врсти светлости. Пошто се свемир шири, електромагнетни таласи које детектирају наши телескопи су развучени дуж пута и деси се да је количина растезања у спектрима пропорционална удаљености галаксије од нас. Та веза, названа Хубблеов закон, омогућава нам да меримо колико су ове галаксије далеко. Спектре такође могу да открију и друга својства, попут укупне количине масе у звездама, брзине којом галаксија формира звезде и старости звездане популације.
Пре само неколико месеци, тим астронома из САД и Европе употријебио је посматрања из свемирског телескопа Хуббле и Спитзеров инфрацрвени свемирски телескоп да би открио најудаљенију галаксију познату до данас, ГН-з11. Посматрано само 400 милиона година после Великог праска („када је свемир био само 3 одсто тренутне старости“, према главном истражитељу Паскалу Оесцху), он има масу од милијарду сунца заједно, око 1/25 наше сопствене вредности Млечни пут.
ГН-з11 формира звезде око 20 пута брже, са невероватном брзином од 25 нових сунаца годишње. „Невероватно је да је тако масивна галаксија постојала само 200 милиона до 300 милиона година након што су почеле да се формирају прве звезде. Потребан је заиста брзи раст, производећи звезде огромном брзином, да би се ускоро створио галаксија која има милијарду соларних маса “, објашњава Гартх Иллингвортх, други истраживач у тиму открића.
Постојање тако масивног објекта у тако раном времену сукобљава се са тренутним сценаријима космичког састављања, што представља нове изазове научницима који раде на моделирању формирања и еволуције галаксија. „Ово ново откриће показује да ће Вебб телескоп (ЈВСТ) сигурно наћи многе такве младе галаксије које сежу до тренутка када су се формирале прве галаксије“, каже Иллингвортх.
Планирано је лансирање ЈВСТ-а у 2018. години и вртиће се око система сунца / земље са посебне локације удаљене од нас 900.000 миља. Као и Хуббле, ЈВСТ ће носити неколико инструмената, укључујући моћне фотоапарате и спектрографе, али ће имати појачану осетљивост: његово примарно огледало биће готово седам пута веће, а његов фреквенцијски опсег проширит ће се много даље у инфрацрвену област. Различити распон фреквенција омогућит ће ЈВСТ-у да детектује спектре са већим растезањем, који припадају удаљенијим објектима. Такође ће имати јединствену способност да истовремено узме спектар од 100 објеката. Са ЈВСТ, очекујемо да баријеру на даљину гурнемо још даље, до епохе само 150 милиона година након Великог праска, и откријемо прве галаксије икада формиране. ЈВСТ ће нам помоћи да разумемо како се облици галаксија мењају са временом и који фактори управљају интеракцијама и спајањем галаксија.
Али ЈВСТ неће гледати само галаксије. Завирујући у свемир у инфрацрвеном светлу, моћи ћемо да видимо кроз густе завесе прашине које обгрљују новонастале звезде и планете, пружајући прозор у формирање других соларних система. Поред тога, посебни инструменти који се називају коронаграфи омогућит ће снимање планета око других звијезда и надамо се да ће открити више планета сличних Земљи које могу угостити живот. За свакога ко се икада погледао у небо и запитао се шта је тамо, наредна деценија ће бити веома узбудљиво време.
