Naukowcy z Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO) odkryli skąd wzięła się moc rzadkiej, ogromnej chmury żarzącego się gazu we wczesnym wszechświecie. Odkrycia zaprezentowane w czasopiśmie Nature pokazują, że energię dostarczają galaktyki znajdujące się w owym gigantycznym "obłoku Lyman-alfa", który astronomowie opisują jako jeden z największych pojedynczych obiektów znanych człowiekowi.

Do badania obłoku Lyman-alfa naukowcy wykorzystali Bardzo Duży Teleskop (VLT) ESO. Ich zdaniem obłoki są rzadkimi, ogromnymi i bardzo jaskrawymi strukturami. Zwykle obserwowane są w regionach wczesnego wszechświata, gdzie materia jest skoncentrowana. Zdaniem naukowców światło emitowane przez taki obłok jest spolaryzowane. Spolaryzowane światło jest wykorzystywane w takich "codziennych" zastosowaniach jak tworzenie na przykład trójwymiarowych (3D) efektów w kinach. To odkrycie jest pierwszym tego typu; nie tylko ujawnia polaryzację w obłoku Lyman-alfa, ale również dostarcza informacji o tym skąd bierze się świetlistość obłoku.

"Po raz pierwszy wykazaliśmy, że poświata tego enigmatycznego obiektu jest rozproszonym światłem połyskujących galaktyk ukrytych w jego wnętrzu, a nie gazem świecącym samoistnie w całej chmurze" - stwierdza naczelny autor Matthew Hayes z Uniwersytetu w Tuluzie we Francji.

Eksperci twierdzą, że we wszechświecie znajduje wiele ogromnych obiektów, a obłoki Lyman-alfa są jedynymi z największych. To gigantyczne chmury gazu wodorowego, które potrafią osiągać średnicę rzędu kilkuset tysięcy lat świetlnych (czyli nieco więcej niż rozmiar Drogi Mlecznej). Posiadają także moc najjaśniejszych galaktyk.

Według naukowców obłoki Lyman-alfa znajdują się bardzo daleko. Dodają, że widzimy je takimi, jakie były w czasie, kiedy wszechświat miał zaledwie kilka miliardów lat. Odgrywają one zatem znaczącą rolę w pozyskiwaniu informacji na temat tworzenia się i ewolucji galaktyk w czasie, kiedy wszechświat był młodszy. Jednak pozostaje pytanie, skąd biorą energię, aby świecić tak jaskrawo oraz jaka jest ich natura?

W ramach ostatnich badań astronomowie obserwowali obłok LAB-1, uznawany za jeden z pierwszych i najjaśniejszych. Odkryto go w 2000 r., a dotarcie jego światła do nas zabrało około 11,5 mld lat. Zawiera wiele pierwotnych galaktyk, w tym galaktykę aktywną, a jego średnica wynosi około 300.000 lat świetlnych.

Niektórzy naukowcy stwierdzili, że obłok Lyman-alfa świeci, kiedy zimny gaz jest przyciągany przez grawitację bezkształtnej masy i ogrzewa się. Inni są przekonani, że świeci dzięki lśniącym obiektom w jego wnętrzu. Na przykład mieszczące się w jego wnętrzu czarne dziury pochłaniają materię, a w galaktykach powstają gwiazdy. Zdaniem naukowców to wbudowane galaktyki zapewniają energię LAB-1, a nie zasysany gaz.

Astronomowie zmierzyli, czy światło z obłoku jest spolaryzowane. Odkrycie w jaki sposób światło jest polaryzowane przyniosło im odpowiedź potrzebną do ustalenia fizycznych właściwości, dzięki którym wygenerowane zostało światło. Informacje te mogą pogłębić również wiedzę na temat tego, co się działo ze światłem po powstaniu i zanim dotarło do Ziemi.

"Obserwacji nie udałoby się przeprowadzić bez VLT i jego spektrografu o małej dyspersji (FORS)" - mówi współautorka Claudia Scarlata z Uniwersytetu w Minnesocie w USA. "W sposób oczywisty potrzebowaliśmy dwóch rzeczy: teleskopu z co najmniej ośmiometrowym lustrem, aby zebrać wystarczająca ilość światła i kamery umożliwiającej pomiar polaryzacji światła. Niezbyt wiele obserwatoriów na świecie oferuje taką kombinację."

Naukowcy odkryli, że światło było spolaryzowane w formie pierścienia wokół centralnego regionu obłoku, a nie w samym centrum. Ten efekt nie pojawiłby się, gdyby światło było emitowane przez gaz zapadający się w obłoku pod wpływem grawitacji. Ale pojawiłby się, gdyby światło pochodziło pierwotnie z galaktyk w regionie centralnym, przed rozproszeniem go przez gaz.

Zespół planuje bardziej gruntowne zbadanie tych obiektów, aby przekonać się, czy te odkrycia można wykorzystać w stosunku do innych obłoków.

© Unia Europejska 2005 - 2011

Źródło: CORDIS

Referencje dokumentu: Hayes, M., et al. (2011) 'Central powering of the largest Lyman-alpha nebula is revealed by polarized radiation', Nature, publikacja z dnia 18 sierpnia. DOI: 10.1038/nature10320.

Fot. ESO