Χρησιμοποιώντας τις εξαιρετικές δυνατότητες του τηλεσκοπίου Webb της NASA και το φυσικό φαινόμενο του βαρυτικού φακού, οι αστρονόμοι πέτυχαν ένα άνευ προηγουμένου κατόρθωμα: παρατηρώντας μεμονωμένα αστέρια σε έναν γαλαξία που ονομάζεται Dragon Arc που απέχει 6,5 δισεκατομμύρια έτη φωτός.
Αυτή η ανακάλυψη προσφέρει μια μοναδική ευκαιρία να μελετήσουμε την εξέλιξη των γαλαξιών, τη φύση της σκοτεινής ύλης και τον κύκλο ζωής των μακρινών αστεριών.
The Dragon Arc
Ο γαλαξίας, γνωστός ως το τόξο του δράκου, παρατηρήθηκε κατά μήκος της οπτικής γραμμής μέχρι το σμήνος γαλαξιών Abell 370, το οποίο λειτουργεί ως κοσμικός μεγεθυντικός φακός.
Το βαρυτικό πεδίο του συμπλέγματος εκτείνεται και ενισχύει το φως από το Τόξο του Δράκου, μετατρέποντας τη σπειροειδή δομή του σε ένα επίμηκες τόξο.
Αυτό το φαινόμενο μακροφθαλμού έδωσε τη δυνατότητα στους αστρονόμους να αναλύσουν μεμονωμένα αστέρια στον μακρινό γαλαξία για πρώτη φορά.
Το τεράστιο, αλλά αόρατο φωτοστέφανο της σκοτεινής ύλης ενός σμήνος γαλαξιών λειτουργεί ως «μακροφακός», ενώ τα μόνα, αδέσμευτα αστέρια που παρασύρονται μέσα από το σμήνος λειτουργούν ως πρόσθετοι «μικροφακοί, πολλαπλασιάζοντας τον παράγοντα μεγέθυνσης.
«Μέσα στο σμήνος γαλαξιών, υπάρχουν πολλά αστέρια που επιπλέουν γύρω που δεν δεσμεύονται από κανένα γαλαξία», εξήγησε ο συν-συγγραφέας Eiichi Egami, καθηγητής ερευνητής στο Αστεροσκοπείο Steward του Πανεπιστημίου της Αριζόνα.
«Όταν ένα από αυτά τυχαίνει να περάσει μπροστά από το άστρο φόντου στον μακρινό γαλαξία κατά μήκος της οπτικής γραμμής με τη Γη, λειτουργεί ως μικροφακός, επιπλέον της επίδρασης μακροφθαλμού του σμήνους γαλαξιών στο σύνολό του».
Ταυτοποιήθηκαν 44 μεμονωμένα αστέρια
Η μελέτη, με επικεφαλής τον Yoshinobu Fudamoto του Πανεπιστημίου Chiba στην Ιαπωνία, εντόπισε 44 μεμονωμένα αστέρια στο Dragon Arc, τον μεγαλύτερο αριθμό που έχει εντοπιστεί ποτέ σε έναν τόσο μακρινό γαλαξία.
Αυτά τα ευρήματα αντιπροσωπεύουν ένα σημαντικό άλμα στη μελέτη μακρινών γαλαξιών, όπου τα αστέρια εμφανίζονται συνήθως ως μικτή λάμψη λόγω της τεράστιας απόστασης.
«Σε εμάς, οι γαλαξίες που είναι πολύ μακριά συνήθως μοιάζουν με μια διάχυτη, ασαφή σταγόνα», είπε ο Fudamoto. «Αλλά στην πραγματικότητα, αυτές οι σταγόνες αποτελούνται από πολλά, πολλά μεμονωμένα αστέρια. Απλώς δεν μπορούμε να τα λύσουμε με τα τηλεσκόπια μας».
Χάρη στην απίστευτη ευαισθησία του JWST και τα συνδυασμένα αποτελέσματα μακρο- και μικροφακού, η ομάδα μπόρεσε να παρακολουθήσει τις διακυμάνσεις της φωτεινότητας σε αυτά τα αστέρια με την πάροδο του χρόνου.
Αυτές οι αλλαγές συνέβησαν επειδή η σχετική κίνηση των αστεριών στο σμήνος των γαλαξιών άλλαξε την ευθυγράμμιση και τη μεγέθυνση των μακρινών αστεριών.
Μακρινά αστέρια του Dragon Arc
Τα αστέρια που παρατηρήθηκαν μέσα στο Τόξο του Δράκου ήταν κυρίως κόκκινοι υπεργίγαντες – τεράστια αστέρια που πλησιάζουν στο τέλος της ζωής τους, παρόμοια με τον Betelgeuse στον αστερισμό του Ωρίωνα.
Αυτό έρχεται σε αντίθεση με προηγούμενες ανακαλύψεις που εντόπισαν κυρίως μπλε υπεργίγαντες, χάρη στην ικανότητα του JWST να ανιχνεύει ψυχρότερα αστέρια μέσω των υπέρυθρων δυνατοτήτων του.
Το Abell 370, ένα σμήνος γαλαξιών που βρίσκεται σχεδόν 4 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά από τη Γη, διαθέτει πολλά τόξα φωτός, συμπεριλαμβανομένου του “Dragon Arc” (κάτω αριστερά από το κέντρο). Αυτά τα τόξα προκαλούνται από βαρυτικούς φακούς: Το φως από μακρινούς γαλαξίες πολύ πίσω από το τεράστιο σμήνος γαλαξιών που έρχεται προς τη Γη κάμπτεται γύρω από τον Abell 370 από τη μαζική του βαρύτητα, με αποτέλεσμα παραμορφωμένες εικόνες. Πίστωση: NASA
«Αυτή η πρωτοποριακή ανακάλυψη καταδεικνύει, για πρώτη φορά, ότι είναι δυνατή η μελέτη μεγάλου αριθμού μεμονωμένων αστεριών σε έναν μακρινό γαλαξία», δήλωσε ο Fengwu Sun, συν-συγγραφέας και μεταδιδακτορικός μελετητής στο Κέντρο Αστροφυσικής | Harvard & Smithsonian (CfA).
Η ικανότητα αναγνώρισης και μελέτης διαφορετικών αστρικών τύπων παρέχει πολύτιμες γνώσεις για τον σχηματισμό των άστρων και τη χημική σύνθεση των μακρινών γαλαξιών.
Σκοτεινή ύλη και γαλαξιακή εξέλιξη
Τα ευρήματα έχουν βαθιές επιπτώσεις στην κατανόησή μας για το σύμπαν. Η παρατήρηση μεμονωμένων αστεριών σε μακρινούς γαλαξίες επιτρέπει στους επιστήμονες να διερευνήσουν τη δομή των βαρυτικών φακών, προσφέροντας έναν νέο τρόπο μελέτης της σκοτεινής ύλης, η οποία πιστεύεται ότι διαμορφώνει τον σχηματισμό των γαλαξιών.
Επιπλέον, η ευθυγράμμιση των αστεριών με μικροφακό ανοίγει ένα παράθυρο στις φυσικές ιδιότητες και συμπεριφορές μακρινών αστρικών πληθυσμών.
Μελετώντας τη φωτεινότητα και τις χρωματικές αλλαγές αυτών των αστεριών, οι αστρονόμοι μπορούν να αποκτήσουν γνώσεις για τη δυναμική των σμηνών γαλαξιών και τις συνθήκες που επηρεάζουν το σχηματισμό και την επιβίωση των άστρων στο πρώιμο σύμπαν.
Τι γίνεται μετά;
Το Dragon Arc είναι μόνο η αρχή. Οι μελλοντικές παρατηρήσεις με χρήση του JWST αναμένεται να αποκαλύψουν ακόμη περισσότερα αστέρια σε μακρινούς γαλαξίες, επιτρέποντας λεπτομερείς μελέτες των κύκλων ζωής και των αλληλεπιδράσεων τους.
Αυτές οι προσπάθειες θα μπορούσαν να αποφέρουν εκατοντάδες μεμονωμένα αστρικά προφίλ, επεκτείνοντας την κατανόησή μας για την εξέλιξη των γαλαξιών σε δισεκατομμύρια χρόνια.
«Παρατηρώντας τον ίδιο γαλαξία πολλές φορές, μπορούμε να εντοπίσουμε αστέρια σε μακρινούς γαλαξίες επειδή φαίνονται να μπαίνουν και να βγαίνουν», εξήγησε ο Fudamoto.
Αυτή η τεχνική, σε συνδυασμό με τα φυσικά αποτελέσματα μεγέθυνσης του βαρυτικού φακού, θα μπορούσε να φέρει επανάσταση στην προσέγγισή μας στη μελέτη του σύμπαντος.
Ξεκλειδώνοντας τα μυστήρια του σύμπαντος
Αυτή η ανακάλυψη ορόσημο καταδεικνύει τις τεράστιες δυνατότητες του JWST και του βαρυτικού φακού να ωθήσει τα όρια της παρατηρητικής αστρονομίας.
Επιλύοντας μεμονωμένα αστέρια δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά, οι επιστήμονες αποκαλύπτουν μερικά από τα μεγαλύτερα μυστήρια του σύμπαντος, από τη φύση της σκοτεινής ύλης έως την περίπλοκη δυναμική της γαλαξιακής εξέλιξης.
Αυτή η μελέτη, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature Astronomy, ανοίγει το δρόμο για μια βαθύτερη εξερεύνηση του σύμπαντος, παρέχοντας μια βάση για μελλοντικές μελέτες που θα συνεχίσουν να διευρύνουν την κατανόηση της ανθρωπότητας για τη θέση μας στο σύμπαν.
Πίστωση εικόνας: NASA
