Одређивање старости далеких галаксија један је од великих изазова савремене астрономије. Научници са Државног универзитета Охаја сада су предложили нови начин за праћење хемијске еволуције свемира – помоћу мангана, елемента који би могао да послужи као својеврсни „космички сат“, пише Јуниверс тудеј.
Свемир се непрестано мења. Звезде настају и умиру, галаксије се сударају и спајају, а тешки хемијски елементи постепено се нагомилавају током милијарди година. Астрономи зато покушавају да пронађу што више поузданих показатеља који могу да им открију у којој фази развоја се нека галаксија налази.
Ново истраживање, објављено у часопису Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, показује да би један од таквих показатеља могао да буде манган, тачније спектралне линије двоструко јонизованог мангана, у научној литератури означеног као [Mn III], а студија је објављена 31. јула 2026. године.
ПОВЕЗАНЕ ВЕСТИ
Манган је далеко ређи од гвожђа и до сада није спадао међу елементе које астрономи најчешће користе приликом проучавања галаксија. Његове спектралне линије, међутим, могу да носе драгоцене информације о температури, густини и хемијском саставу гаса у коме се налази.
Зашто је манган важан за мерење времена у свемиру
Када астрономи говоре о мангану као „хронометру“, они не мисле да сам елемент показује старост галаксије као сат. Кључ је у начину на који различите врсте звезданих експлозија током времена обогаћују међузвездани простор хемијским елементима.
Масивне звезде живе релативно кратко и на крају могу да експлодирају као супернове са колапсом језгра. Такви догађаји дешавају се већ неколико милиона година након формирања масивне звезде и брзо обогаћују околни простор бројним елементима.
Супернове типа Ia, међутим, повезане су са еволуцијом белих патуљака у звезданим системима и обично се јављају након знатно дужег временског периода. Оне представљају важан извор гвожђа и мангана у галаксијама.
ФОТО: Shutterstock/JLStockУправо због тог временског кашњења однос мангана и гвожђа може да пружи информације о историји формирања звезда и хемијској еволуцији галаксије. Како различите генерације звезда настају и умиру, количина мангана у односу на друге елементе постепено се мења. Због тога његово присуство може да послужи као додатни показатељ колико је дуго трајао процес хемијског обогаћивања неке галаксије.
Проблем је био у томе што је манган тешко „видети“
Манган није био нарочито популаран међу астрономима јер су његове спектралне линије захтевне за посматрање и тумачење. Посебно су важне линије које се појављују у областима електромагнетног спектра које није увек једноставно посматрати са површине Земље.
Да би то променили, истраживачи су направили детаљне атомске прорачуне за [Mn III]. Анализирали су чак 1.421 енергетски ниво мангана и резултате упоређивали са постојећим атомским базама података.
Затим су израчунали стотине могућих судара електрона са јонима мангана и утврдили какво би зрачење требало да настане при различитим температурама и густинама гаса. Циљ је био да се астрономима обезбеди својеврсна „мапа“ спектралних линија које би могли да траже у стварним посматрањима свемира.
ФОТО: Shutterstock/mineral visionИстраживачи су утврдили да су поједине емисионе линије нарочито осетљиве на промене температуре и густине околне маглине. То значи да би могле бити корисне за анализу остатака супернова и H II региона, великих облака јонизованог гаса у којима често настају нове звезде.
Џејмс Веб би могао да помогне
Истраживање долази у тренутку када астрономи располажу телескопима који могу да посматрају све удаљеније и старије делове свемира. Посебно је важан Свемирски телескоп Џејмс Веб, који је изузетно осетљив у инфрацрвеном и блиском инфрацрвеном делу спектра.
Неке од линија мангана које су научници анализирали налазе се управо у областима спектра које модерни инструменти могу да региструју. То отвара могућност да се у будућности манган комбинује са другим хемијским показатељима приликом проучавања веома удаљених галаксија.
На тај начин научници не би користили један једини „сат“, већ више независних хемијских трагова. Ако различити показатељи упућују на исту фазу развоја, процене историје галаксије постају поузданије.
Хемијски трагови откривају историју галаксија
Истраживање показује и колико је савремена астрономија зависна од прецизног познавања атомске физике. Телескоп може да забележи светлост која је путовала милијардама година, али да би научници разумели шта та светлост говори, морају тачно да знају како се поједини атоми и јони понашају.
ФОТО: Компас/Илустрација– Ако разумемо хемијски састав галаксија, можемо више да сазнамо о хемији звезда и елементима од којих су сачињене – објаснио је један од аутора истраживања, професор астрономије Анил Прадхан са Државног универзитета Охаја.
Манган тако можда неће постати једини начин за одређивање старости галаксија, али би могао да постане важан део ширег научног „алата“. Како нови телескопи буду продирали све дубље у прошлост свемира, овакви хемијски показатељи биће све значајнији за реконструкцију тога када су галаксије настајале, како су стварале звезде и како су се током милијарди година обогаћивале тешким елементима.
