A víz létfontosságú az élőlények számára, de az asztrofizikusok is nagyra becsülik. A kutatók azért keresik a galaxisokban a vizet, azért vizsgálják az eloszlását és a halmazállapot-változásait, mert ezekből megtudhatjuk, melyek a nagy energiával bíró térségek, amelyekben a fekete lyukak és a csillagok kialakulhatnak. Ahol vízgőz van, ott valami fontos dolog történhet.

Az olasz SISSA munkatársai a J1135 jelű galaxisban vizsgálták a víz eloszlását. Ez a galaxis 12 milliárd fényévre van tőlünk, és akkor alakult ki, amikor a Világegyetem még „tini” volt: 1,8 milliárd évvel az ősrobbanás után. A kutatók korábban nem látott pontosságú víztérképet készítettek a galaxisról.

Ilyen távoli csillagvárosról még sosem készült ilyen részletes térkép. Kutatásuk eredményeiről a The Astrophysical Journal című lapban számoltak be. A szakcikkben ismertetik, hogy a térkép segíthet megértenünk a J1135 belsejében zajló fizikai folyamatokat, és fényt vethetnek azokra a történésekre, amelyek a csillagok, a fekete lyukak és a galaxisok kialakulását övezik.

A J1135 jelű poros csillagképző galaxis víztérképe az ALMA adatainak köszönhetően soha nem látott felbontásban érhető el. Bal oldalon a galaxis lencsézett képét látjuk, amit az ALMA rádiótávcső-hálózat rögzített. Jobbra a rekonstruált kép látható a lencséző hatástól megfosztott forrásról. (Perrotta et al 2023)

A galaxisok vizsgálata: Miért olyan fontos a víz?

„Vizet nemcsak a Földön, de bárhol a világűrben találunk, különböző halmazállapotokban. Jég formájában például megtalálható az úgynevezett molekuláris felhőkben, a sűrű por és gáz alkotta térségekben, ahol a csillagok születnek.” – magyarázza Francesca Perrotta (SISSA), a tanulmány vezető szerzője. „A víz úgy viselkedik, mint egy köpeny: bevonja a csillagközi porszemcsék felszínét, amelyek a molekuláris felhőket alkotják, és amelyek az űrben zajló molekulaképződés fő katalizátorai.” – folytatja. „Időnként a molekuláris felhők békéjét valami megzavarja: egy csillag születése hőt bocsát ki, vagy egy fekete lyuk nekiáll táplálkozni, és energiát sugározni. A csillagok és más források sugárzása felmelegíti a jeget, és gáz halmazállapotúvá szublimálja. Ahogy a vízgőz lehűl, infravörös tartományban sugározni fog. Az asztrofizikusok megfigyelhetik ezt a vízgőz-emissziót, így feltérképezhetik a galaxisnak azokat a térségeit, ahol energia szabadul fel. Így korábban nem tapasztalt módon nyerhetünk betekintést a galaxisok kialakulásába.” Ha ehhez az információhoz hozzávesszük más molekulákkal, például a szén-monoxiddal (CO) kapcsolatos kutatásokat, akkor még többet tudhatunk meg a jelenségről.

Gravitációs lencsézés: ahogy a kutatók a J1135-öt vizsgálták

Hogyan vizsgálható egy galaxis, amely a Világegyetem ilyen fiatal és távoli részében van? Gravitációs lencsézéssel, egy olyan technikával, amely lehetővé teszi, hogy a távoli égitesteket a Földhöz közelebb eső, nagy tömegű objektumok segítségével vizsgáljuk. Az általános relativitáselmélet szerint ezek az előtérben látszó égitestek eltérítik a pontosan mögöttük lévő égitestek fényét, mintha óriási kozmikus lencsék lennének. Így megtalálhatjuk és tanulmányozhatjuk a távoli galaxisokat is. A gravitációs lencsézés a SISSA másik közelmúltbeli kutatásában is fontos szerepet játszott, amikor a J1135-öt felfedezték.

A galaxisok kialakulása: még sok kérdés vár válaszra

Perrotta szerint ez a tanulmány részben azért nagyon értékes, mert kiterjeszti a tudásunkat egy másik fontos területre is: „Még nem egyértelmű, hogyan alakulnak ki a galaxisok. Legalább két lehetséges magyarázat van: az egyik szerint kis galaxisok összeolvadása alakít ki nagyobbakat, a másik szerint pedig a csillagok in situ keletkezése. Azok a kutatások, amelyek a miénkhez hasonlóak, segítenek megérteni, hogy mi történik valójában, különösen az adott galaxisban, de általánosabb információkra is következtethetünk belőlük.” A jövőbeni megfigyelések további adatokat tárhatnak fel a J1135-ről, és általuk pontosabb térképeket készíthetünk a galaxist alkotó molekulákról.

Forrás: Science Daily