Krzysztof Petelczyc

Gdy spoglądamy w nocne niebo, nie możemy uwolnić się od pytań. Zastanawiamy się, czy da się policzyć gwiazdy. Wyobrażamy sobie, jak ogromna odległość nas od nich dzieli. Gdy uświadomimy sobie, czym jest tak naprawdę rok świetlny, z zaskoczeniem odkrywamy, że patrząc w niebo widzimy dalszą lub bliższą przeszłość. Podobną fascynację przeżywają naukowcy z Narodowego Centrum Badań Jądrowych, szukając odpowiedzi pytania dotyczące tego, jak wygląda i działa Wszechświat. W najbliższych latach poszukiwania te będą mogły być skuteczniejsze dzięki projektowi „Ledwie widoczne: galaktyki o niskiej jasności powierzchniowej w epoce LSST” pod kierunkiem prof. dr hab. Agnieszki Pollo, finansowanemu przez Narodowe Centrum Nauki w ramach programu MAESTRO.

Wszystkie istniejące przeglądy obiektów astronomicznych mają ograniczenia wynikające z dokładności instrumentów, a w przypadku obserwacji naziemnych również z tego, że w obserwacjach przeszkadza nam ziemska atmosfera. W związku z tym nasza wiedza o Wszechświecie opiera się̨ głownie na obserwacjach stosunkowo jasnych obiektów. Tymczasem od lat 80. XX wieku wiemy, że we Wszechświecie istnieją galaktyki, które bardzo łatwo umykają obserwacjom. Są̨ to tzw. galaktyki o niskiej jasności powierzchniowej, a dokładniej – o jasności niższej niż typowa jasność nocnego nieba. Pierwszą taką galaktykę odkrył astronom David Malin w 1986 roku. Nosi ona nazwę̨ Malin 1 i do dziś pozostaje jedną z największych znanych galaktyk spiralnych. Większość zaobserwowanych dotąd galaktyk tego typu to jednak znacznie mniejsze galaktyki karłowate. Co ciekawe, różnorodnością nie odbiegają one od swych jasnych kuzynek.

Liczba znanych galaktyk o niskiej jasności powierzchniowej przez lata rosła. Początkowo odkrywane były głownie przypadkiem, przy okazji głębokich obserwacji wybranych obszarów nieba. Systematyczne poszukiwania tych obiektów rozpoczęły się̨ dopiero niedawno. Okazało się, że są właściwie wszędzie. Również jasne galaktyki otacza słaba poświata, która rozciąga się̨ nieraz na ogromne odległości.

Pytań związanych z tymi obiektami nadal jest więcej niż odpowiedzi. Ile właściwie ich jest? Ile „normalnej” materii (złożonej ze znanych nam protonów i neutronów, czyli tzw. barionów) się̨ w nich znajduje? Czy mogą pomóc w wyjaśnieniu faktu, że w dzisiejszym Wszechświecie obserwujemy mniej takiej materii niż̇ w dawniejszych epokach kosmologicznych? W obserwacjach brakuje też małych galaktyk satelitarnych, których istnienie przewidują̨ modele teoretyczne – gdzie ich szukać? Jakie procesy doprowadziły do ich powstania i dlaczego różnią się od „normalnych” galaktyk? Kiedy takie galaktyki powstały i jak wyglądały w przeszłości?

Atmosferę̨ podgrzały badania tzw. ultra rozproszonych galaktyk, szczególnego podtypu galaktyk o niskiej jasności powierzchniowej, występującego w gromadach galaktyk. Znaleziono wśród nich zarówno galaktyki składające się̨ niemal wyłącznie – w 99% – z ciemnej materii, jak i galaktyki, które wydają̨ się̨ zupełnie pozbawione ciemnej materii. Jak to możliwe i jakie procesy prowadzą do powstania tak ekstremalnych obiektów? Czy da się̨ ich istnienie wyjaśnić na podstawie obecnie przyjętego modelu kosmologicznego? A może musimy zmienić dla nich prawa fizyki?

Udzielenie odpowiedzi na te pytania wymaga obserwacji dużych obszarów nieba przy pomocy dużych teleskopów, zdolnych do zaobserwowania słabej poświaty galaktyk o niskiej jasności powierzchniowej. Rewolucje w obserwacjach nieba przyniesie Obserwatorium Very Rubin, którego budowa w Chile właśnie się kończy i którego głównym celem jest stworzenie przeglądu „Legacy Survey of Space and Time” (LSST). Zainstalowany tam 8,4 metrowy teleskop, wyposażony w największą na świecie szerokokątną kamerę, zacznie przeczesywać całe południowe niebo już̇ za 2 lata.

„Celem proponowanego projektu jest zbudowanie zespołu, który – wykorzystując symulacje i obecnie dostępne dane – opracuje nowe ulepszone metody poszukiwania i klasyfikacji galaktyk o niskiej jasności powierzchniowej” – opowiada prof. Pollo. „Postaramy się ulepszyć istniejące i opracować nowe metody badania ich właściwości fizycznych. Wreszcie, po zastosowaniu opracowanych metod do danych LSST, poszukamy odpowiedzi na pytania o rolę galaktyk o niskiej jasności powierzchniowej w ewolucji Wszechświata i ich znaczenie dla praw fizyki, które nim rządzą.”

Serdecznie gratulujemy finansowania projektu i czekamy na fascynujące nowe obserwacje.