Astronomowie korzystający z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST) dokonali zaskakującego odkrycia: drobne cząsteczki pyłu kosmicznego opuszczające odległą galaktykę przetrwały niezwykle trudną i niebezpieczną podróż w przestrzeni międzygalaktycznej. Wynik ten podważa dotychczasowe przekonania o delikatności kosmicznego pyłu i dostarcza nowych informacji o tym, jak galaktyki ewoluują i przetwarzają materię.
Wspieraj Puls Kosmosu na Patronite.pl
Odkrycie rzuca światło na cykl życia galaktyk oraz ich zdolność do „oddychania” — czyli pochłaniania i wyrzucania gazu oraz pyłu, które zasilają przyszłe pokolenia gwiazd. Materiał wyrzucony z galaktyk pełni kluczową rolę w procesach gwiazdotwórczych: chłodzi obłoki gazowe, absorbuje i rozprasza światło, a także wpływa na dynamikę całej galaktyki. Obserwowanie ruchu pyłu pozwala astronomom lepiej zrozumieć, w jaki sposób materia krąży w galaktykach i poza nimi.
Pył pochodzi z galaktyki Makani (oficjalnie SDSS J211824.06+001729.4), kompaktowej, lecz masywnej galaktyki nazwanej hawajskim słowem oznaczającym „wiatr”. Makani przeszła kilka intensywnych epizodów formowania gwiazd — jeden około 7 milionów lat temu, a drugi około 400 milionów lat temu. Te spektakularne wybuchy gwiazd generowały potężne wiatry galaktyczne, które wyrzuciły gaz i pył daleko poza galaktykę, w kierunku ogromnej otoczki gorącego gazu znanej jako halo galaktyczne (CGM). Po raz pierwszy wiatry te wykryto w 2019 roku; rozciągają się na ponad 326 000 lat świetlnych.
Co do zasady pył nie powinien przetrwać w takich ekstremalnych warunkach. Otaczający go gaz osiąga temperatury przekraczające 10 000 stopni Celsjusza, co powinno doprowadzić do jego odparowania. Tymczasem instrumenty podczerwone JWST ujawniły, że znaczna część pyłu przetrwała. Naukowcy wykryli słabe promieniowanie poliaromatycznych węglowodorów (PAH), złożonych cząsteczek organicznych związanych z ziarnami pyłu, które pozwalają śledzić zachowanie pyłu w ekstremalnym środowisku galaktycznym.
Obserwacje wskazują, że pył ulega stopniowej erozji w miarę oddalania się od jądra galaktyki. Cząsteczki PAH stają się mniejsze i bardziej zjonizowane, co świadczy o powolnym procesie niszczenia trwającym dziesiątki milionów lat. Naukowcy szacują, że pył może przetrwać w tym środowisku przez około 100 milionów lat.
Cząsteczki pyłu przetrwają dzięki mechanizmowi znanemu jako „mieszanie chmury z wiatrem”. Polega on na tym, że chłodniejsze kieszenie gazu osłaniają pył przed ekstremalnie gorącym otoczeniem, co pozwala mu przetrwać znacznie dłużej. To właśnie dzięki takim ochronnym „kokonom” JWST był w stanie wykryć sygnały PAH w tak ogromnych odległościach od Makani.
Odkrycie to otwiera także możliwość śledzenia pyłu jeszcze dalej, w przestrzeni międzygalaktycznej. Jeśli naukowcom uda się wykryć cząsteczki poza halo galaktyki, mogłoby to pokazać podróż materii na miliony lat świetlnych, pozwalając lepiej zrozumieć wymianę materii między galaktykami i ewolucję wszechświata.
Badania prowadzone były przez Sylvaina Veilleuxa z Uniwersytetu Maryland i opublikowane 25 sierpnia w czasopiśmie The Astrophysical Journal. Wyniki podkreślają, że galaktyki są dynamicznymi systemami, stale wymieniającymi gaz i pył, co odgrywa kluczową rolę w ich długoterminowej ewolucji.