M31, galaksija u Andromedi, na stogodišnjicu

Photo:By Torben Hansen

Pre tačno 100 godina, krajem novembra 1924. godine najveći posmatrački astronom 20. veka, Edvin Pauel Habl, objavio je posmatračke dokaze da je neobična „spiralna maglina“, poznata pod oznakom M31, u sazvežđu Andromede zapravo druga galaksija, čak nešto veća od naše galaksije, Mlečnog puta, i udaljena dobrih 900 hiljada svetlosnih godina. U ovom potonjem je pogrešio – danas znamo da je prava udaljenost do M31 čak dva i po miliona svetlosnih godina! U onom najvažnijem je, naravno, bio u pravu i time je zauvek promenio naše shvatanje kosmosa. Iako su za ovu najbližu veliku spiralnu galaksiju koja je pod dobrim posmatračkim uslovima vidljiva i golim okom, znali još stari narodi, njena priroda je rasvetljena tek te 1924. godine, tako da je jedino ispravno smatrati taj trenutak datumom otkrića.

Kadgod vidite ovu čuvenu fotografiju Andromedine galaksije, M31, imajte na umu da je ovo što se tu vidi preko 400 milijardi zvezda, od kojih je dobra četvrtina – dakle oko 100 milijardi – sličnih našem Suncu!

(Ljubaznošću: https://www.astro-photo.nl)

Nije teško razumeti na čemu se zasniva ovo Hablovo veliko otkriće, po mnogo čemu značajnije čak i od njegovog docnijeg otkrića širenja svemira. Pre svega, on je imao na raspolaganju kvalitetan teleskop, Hukerov reflektor na Maunt Vilsonu u planinskom delu Kalifornije, prečnika 100 inča (oko 256 cm). Ovo je bio prvi istinski moderni teleskop i od momenta puštanja u rad 1917. godine bio je najveći teleskop na planeti sve do 1949. godine, nešto što će, s obzirom na tempo razvoja teleskopske tehnologije teško biti uskoro oboreno. Ime uređaja potiče od Džona Degeta Hukera koji je bio ključni finansijer cele opservatorije na Maunt Vilsonu, industrijalca koji se obogatio na proizvodnji čeličnih cevi i u naftnoj industriji, ali je gajio veliku ljubav prema nauci u koju je nemilice ulagao (između ostalog i osnivanjem Kalifornijske akademije nauka i njenog prirodnjačkog muzeja u kojem se danas čuva… preko 46 miliona eksponata!). I u to vreme, gle čuda, u Kaliforniji je bilo malo aerosolnog i svetlosnog zagađenja, te se mogla raditi ozbiljna posmatračka astronomija. Teško za poverovati, ali istorijski istinito.

Međutim, sam teleskop nije dovoljan. Potreban je i posmatrački talenat, ali i upornost, dve stvari koje je Habl imao napretek. U pogledu organizacije posmatračkog rada, Hablu nije bilo ravnog ni pre ni kasnije u istoriji astronomije. Jedan od brojnih primera koji to pokazuju je što je za asistenta uzeo mladog Miltona Hjumasona koji je… vodio mazge na gradilište kada se gradila opservatorija Maunt Vilson i nije imao završenu ni osnovnu školu (!), a postao je kasnije, pod Hablovim mentorstvom, jedan od najznačajnijih posmatrača 20. veka. Što se upornosti tiče, Habl je provodio noći i noći, leti i zimi, na u to vreme prilično izolovanom Maunt Vilsonu, tražeći svaki trenutak svake vedre noći da bi sakupio još koji foton koji je do nas došao kroz milione svetlosnih godina praznog prostora. I upornost se – što je gotovo revolucionarno reći u ovo doba minimalnog raspona pažnje i postmodernih quiet quitting/bare minimum Mondays lenština – isplatila!

Kao i obično, Habl je stajao na ramenima džinova, da upotrebimo čuveno opšte mesto koje se obično pripisuje Isaku Njutnu. U Hablovom slučaju, to je pre svega bila Henrijeta Livit (1868-1921), koja je, radeći na Harvardskoj opservatoriji kao „ljudski računar“ 12 godina ranije otkrila jednu od najvažnijih pravilnosti u astrofizici, naime linearnu srazmernost perioda promene sjaja i samog sjaja jedne posebno značajne vrste promenljivih zvezda poznatih kao cefeide.

One su tako nazvane po prototipu, Delti Cefeja (δ Cep), džinovskoj zvezdi oko 2000 puta sjajnijoj od Sunca, čiji se sjaj periodično menja svakih 5 dana. S obzirom da su ove zvezde toliko sjajne, možemo ih videti na velikim udaljenostima, uključujući – kako danas znamo, ali u Hablovo doba bilo je krajnje neizvesno – u drugim obližnjim galaksijama. Ali kako da ih iskoristimo za merenje udaljenosti? Gospođa Livit je imala briljantan uvid: postoji zavisnost perioda promenljivosti kod cefeida i njihovog (apsolutnog) sjaja. Period promenljivosti (= vreme između dva uzastopna maksimuma sjaja) je trivijalno lako izmeriti. Dakle, ako smo u stanju da pronađemo cefeide u nekom zvezdanom sistemu, bilo to zvezdano jato ili galaksija, merenjem njihovog perioda i znajući njihov prividni sjaj koji merimo teleskopskom kamerom ili fotometrom, jednostavno je odrediti udaljenost do tog sistema.

Ono što je Habl uradio, dakle, bilo je da pronađe cefeide koje svakako pripadaju sistemima M31 i M33 (spiralna galaksija u sazvežđu Trougla) – i da najpre izmeri njihov period, a zatim na osnovu toga izračuna njihovu udaljenost. Upravo tim metodom, on je bio u stanju da pokaže da je njihova udaljenost daleko, daleko veća od dimenzija naše galaksije, Mlečnog puta, te da prema tome to moraju biti druge galaksije, ogromni zvezdani sistemi potpuno uporedivi sa našim.

To je bio zlatni ključ: praktično preko noći vidljivi univerzum se uvećao stotinama puta. Prozor na potpuno novu i uzbudljivu arhitekturu čitavog materijalnog sveta bio je otvoren.

Danas je sasvim nesporno da, ako bi trebalo da jednom rečenicom opišemo kako je organizovana materija u svemiru, najbolji odgovor bio bi: u galaksijama. Postojanje ovih “ostrvskih univerzuma” o kome je dalekovido spekulisao Imanuel Kant, potvrđeno je u savremenom smislu 1924. godine upravo Hablovim određivanjem udaljenosti do M31 i M33. Odmah se shvatilo da ove galaksije, zajedno sa našim Mlečnim putem i još nekim manjim članovima (na južnoj hemisferi vidljivi Magelanovi oblaci i još par desetina patuljastih galaksija) sačinjavaju Lokalnu grupu, tipičnu malu grupu galaksija, kakvih modernim teleskopom vidimo na milione.

Takođe, veoma brzo je kroz radove samog Habla, Frica Cvikija, Valtera Badea, Harloua Šeplija i drugih astronoma prve polovine 20. veka shvaćena priroda drugih malih grupa galaksija i galaktičkih jata. Međutim, prošlo je više od pola veka pre nego što se shvatilo da postoje i viši nivoi hijerarhijske strukture u kosmosu. Ovo nije čudno, s obzirom da se sve galaksije ipak projektuju na dvodimenzionalnu nebesku sferu i da je “od drveća teško videti šumu”. Tek sa usponom tehnika za izgradnju trodimenzionalnih prostornih mapa vasione van Mlečnog puta, počelo je da se pomalja ogromno bogatstvo ovakvih struktura.

Lokalna grupa je, dakle, naša mala grupa galaksija u kojoj ima oko 80 poznatih članova, pri čemu je verovatno da će njihov realni ukupni broj biti oko 100. Međutim, osim našeg Mlečnog puta, M31 i M33, sve ostalo su patuljaste galaksije, neke nepravilne poput Magelanovih oblaka, većina patuljaste eliptične i sferoidalne galaksije (poput M32, sjajnog satelita Andromedine magline, koja se vidi na slici dole desno). Dobrih 90% ukupne mase Lokalne grupe se nalazi u samo dve galaksije, našoj i M31 – stara, dobra Paretova raspodela još jednom na delu, u prirodi kao i društvu.

Sam naziv „Lokalna grupa“ je smislio Habl i promovisao ga toliko autoritativno da je vrlo brzo postao široko prihvaćen i uobičajen; za većinu drugih malih grupa galaksija koriste se nazivi koji se izvode iz najsjajnije ili najbolje proučene pojedinačne galaksije (npr. jedna od obližnjih malih grupa zove se Kentaur grupa, po najsjajnijoj džinovskoj eliptičnoj galaksiji Kentaur A koja se nalazi u središtu ove male grupe). Male grupe su nivo hijerarhije u arhitekturi kosmosa koji se često zapostavlja, ali su u realnosti veoma značajne – daleko najveći broj galaksija nalazi se u malim grupama, a ne u bogatim i masivnim jatima galaksija koje su daleko poznatiji i medijski privlačniji objekti. Lokalna grupa će u nekom obliku, nakon sudara Mlečnog puta i M31 za par milijardi godina, preživeti raspadanje svih drugih, većih struktura pod neizbežnim dejstvom ubrzanog širenja svemira.

Iako smo u prethodnih 100 godina naučili veoma, veoma mnogo o galaksijama, mnogo zagonetki i dalje ostaje. Navešću samo jedan primer. Iako su naš Mlečni put i M31 veoma slične galaksije po mnogim parametrima, pre svega po ukupnoj veličini, masi i spiralnom obliku, postoje i značajne razlike. Formiranje novih zvezda, na primer, daleko je snažnije i brže u Mlečnom putu nego što je u M31. Kao posledica toga, M31 ima sveukupno stariju zvezdanu populaciju, crveniju boju i deluje kao „prerano ostarela“ galaksija. Otkud potiče ova razlika? Iako postoje hipoteze o tome, nijedna nije ni blizu da bude opšteprihvaćena – zagonetka i izazov za buduće generacije astronoma ostaju!

*Stavovi izraženi u kolumnama predstavljaju isključivo lične stavove autora, a ne stavove uredništva Talasa.

Milan M. Ćirković

Naučni savetnik Astronomske opservatorije u Beogradu