Στο όνομα της ανοιχτής επιστήμης, η διεθνής επιστημονική συνεργασία COSMOS ανακοίνωσε την Πέμπτη τη δημοσίευση των δεδομένων πίσω από τον μεγαλύτερο χάρτη του σύμπαντος. Το έργο αυτό, με τίτλο COSMOS-Web, βασίζεται σε δεδομένα που συλλέχθηκαν από το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST) και περιλαμβάνει όλη τη σχετική απεικόνιση καθώς και έναν κατάλογο σχεδόν 800.000 γαλαξιών, καλύπτοντας σχεδόν όλη την κοσμική ιστορία. Τα αποτελέσματα θέτουν υπό αμφισβήτηση υπάρχουσες θεωρίες για το πρώιμο σύμπαν.
Κοσμικός χάρτης: «Χτίζοντας το μεγαλύτερο πεδίο βάθους που έγινε ποτέ»
«Στόχος μας ήταν να κατασκευάσουμε αυτό το βαθύ πεδίο του διαστήματος σε φυσική κλίμακα που να υπερβαίνει κατά πολύ οτιδήποτε είχε γίνει στο παρελθόν», δήλωσε η καθηγήτρια φυσικής του UC Santa Barbara, Caitlin Casey, η οποία συνδιευθύνει το COSMOS-Web μαζί με την Jeyhan Kartaltepe του Rochester Institute of Technology.
«Αν είχατε μια εκτύπωση του Hubble Ultra Deep Field σε ένα απλό φύλλο χαρτιού», εξηγεί, «η δική μας εικόνα θα ήταν λίγο μεγαλύτερη από μια τοιχογραφία 4 μέτρων επί 4 μέτρων, στο ίδιο βάθος. Είναι πραγματικά εντυπωσιακά μεγάλη».
Η σύνθετη εικόνα COSMOS-Web φτάνει πίσω περίπου 13,5 δισεκατομμύρια χρόνια· σύμφωνα με τη NASA, η ηλικία του σύμπαντος υπολογίζεται στα 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια. Καλύπτει έτσι περίπου το 98% του συνολικού κοσμικού χρόνου.
Εξερεύνηση του πρώιμου σύμπαντος σε κοσμικό περιβάλλον
Στόχος των ερευνητών δεν ήταν μόνο να παρατηρήσουν τους πιο μακρινούς γαλαξίες από την αυγή του χρόνου, αλλά και να εξετάσουν το ευρύτερο περιβάλλον στο πρώιμο σύμπαν: κατά τον σχηματισμό των πρώτων άστρων, γαλαξιών και μαύρων τρυπών.
«Το σύμπαν είναι οργανωμένο σε πυκνές περιοχές και κενά», εξηγεί η Casey. «Και εμείς θέλαμε να προχωρήσουμε πέρα από τον εντοπισμό των πιο απομακρυσμένων γαλαξιών· θέλαμε να κατανοήσουμε πού ζούσαν μέσα στο κοσμικό πλαίσιο».
Έκπληξη: Περισσότεροι και διαφορετικοί γαλαξίες απ’ ό,τι αναμενόταν
Και πράγματι, η γειτονιά του πρώιμου σύμπαντος αποδείχθηκε πολύ πιο δραστήρια απ’ ό,τι υπολόγιζαν οι επιστήμονες. Πριν ενεργοποιηθεί το JWST, η Casey και άλλοι αστρονόμοι έκαναν τις καλύτερες εκτιμήσεις για το πόσους περισσότερους γαλαξίες θα μπορούσε να δει το τηλεσκόπιο, δεδομένου του πρωτεύοντος κατόπτρου του διαμέτρου 6,5 μέτρων – περίπου έξι φορές μεγαλύτερο από το κάτοπτρο του Hubble.
«Έχει λογική – συμβαίνει η Μεγάλη Έκρηξη και χρειάζεται χρόνος ώστε τα πράγματα να καταρρεύσουν βαρυτικά, να σχηματιστούν και να ανάψουν τα άστρα», εξηγεί η Casey.
«Η μεγάλη έκπληξη είναι ότι με το JWST βλέπουμε περίπου 10 φορές περισσότερους γαλαξίες από ό,τι αναμενόταν σε αυτές τις τεράστιες αποστάσεις. Βλέπουμε επίσης υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες που δεν είναι καν ορατές με το Hubble». Και δεν είναι μόνο περισσότεροι· είναι και διαφορετικοί τύποι γαλαξιών και μαύρων τρυπών, προσθέτει.
Πολλά ερωτήματα χωρίς απάντηση
Παρόλο που οι εικόνες και ο κατάλογος του COSMOS-Web απαντούν σε πολλές απορίες για το πρώιμο σύμπαν, γεννούν ακόμα περισσότερα ερωτήματα.
«Από τότε που ενεργοποιήθηκε το τηλεσκόπιο, αναρωτιόμαστε: “Μήπως τα δεδομένα του JWST καταρρίπτουν το υπάρχον κοσμολογικό μοντέλο;” Διότι το σύμπαν παρήγαγε υπερβολικά πολύ φως υπερβολικά νωρίς· είχε μόνο περίπου 400 εκατομμύρια χρόνια για να σχηματίσει κάτι σαν ένα δισεκατομμύριο ηλιακές μάζες σε άστρα. Δεν ξέρουμε πώς να το εξηγήσουμε αυτό», λέει η Casey. «Υπάρχουν πολλές λεπτομέρειες να εξεταστούν και πολλά αναπάντητα ερωτήματα».
Δημοκρατία στην επιστήμη μέσω ανοιχτών δεδομένων
Με τη δημοσίευση των δεδομένων στο κοινό, η ελπίδα είναι πως αστρονόμοι σε όλο τον κόσμο θα τα αξιοποιήσουν, για να βελτιώσουν την κατανόησή μας για το πώς κατοικήθηκε το πρώιμο σύμπαν και πώς εξελίχθηκαν τα πάντα έως σήμερα. Τα δεδομένα ενδέχεται να δώσουν επίσης ενδείξεις για σκοτεινή ύλη και φυσική του πρώιμου σύμπαντος που ενδέχεται να διαφέρει από όσα γνωρίζουμε σήμερα.
«Ένα μεγάλο μέρος αυτού του έργου είναι η εκδημοκρατισμός της επιστήμης και η διάθεση των εργαλείων και δεδομένων από τα καλύτερα τηλεσκόπια σε ευρύτερες κοινότητες», δήλωσε η Casey.
Τα δεδομένα διατέθηκαν δημόσια σχεδόν αμέσως μετά τη συλλογή τους, αλλά μόνο στη μη επεξεργασμένη μορφή τους, χρήσιμη μόνο σε όσους έχουν εξειδικευμένη τεχνική γνώση και πρόσβαση σε υπερυπολογιστές. Η ομάδα COSMOS εργάστηκε ακούραστα για δύο χρόνια ώστε να μετατρέψει αυτά τα ακατέργαστα δεδομένα σε εικόνες και καταλόγους χρήσιμους για όλους. Στόχος τους είναι ακόμα και προπτυχιακοί φοιτητές αστρονομίας να μπορούν να εμβαθύνουν και να ανακαλύψουν κάτι καινούργιο.
«Η καλύτερη επιστήμη γίνεται όταν πολλοί διαφορετικοί άνθρωποι σκέφτονται διαφορετικά πάνω στο ίδιο σύνολο δεδομένων», λέει η Casey. «Δεν είναι μόνο για μια ομάδα να λύσει τα μυστήρια».
Η εξερεύνηση συνεχίζεται
Για την ομάδα του COSMOS, η εξερεύνηση δεν έχει τελειώσει. Επιστρέφουν ξανά στο βαθύ πεδίο για περαιτέρω χαρτογράφηση και μελέτη.
«Έχουμε ακόμα συλλογή δεδομένων μπροστά μας», λέει η Casey. «Πιστεύουμε πως έχουμε εντοπίσει τους πιο πρώιμους γαλαξίες στην εικόνα, αλλά πρέπει να το επαληθεύσουμε».
Για να το κάνουν αυτό, θα χρησιμοποιήσουν τη φασματοσκοπία, η οποία διαχωρίζει το φως των γαλαξιών σε ένα πρίσμα, επιτρέποντας τον προσδιορισμό της απόστασής τους (όσο πιο μακριά, τόσο πιο παλιό το φως).
«Και ως παράπλευρο όφελος», προσθέτει, «θα κατανοήσουμε τη μεσοαστρική χημεία σε αυτά τα συστήματα μέσω της ιχνηλάτησης του αζώτου, του άνθρακα και του οξυγόνου. Υπάρχουν πολλά ακόμα να μάθουμε και μόλις αρχίζουμε να ξύνουμε την επιφάνεια».
Η εικόνα COSMOS-Web είναι διαθέσιμη για διαδραστική εξερεύνηση, ενώ τα επιστημονικά άρθρα που τη συνοδεύουν έχουν υποβληθεί στα περιοδικά Astrophysical Journal και Astronomy & Astrophysics.
Πληροφορίες περιοδικού: Αστροφυσικό περιοδικό , Αστρονομία & Αστροφυσική
Παρέχεται από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια – Σάντα Μπάρμπαρα
