Obrazek wyróżniający: a, KPNO/NOIRLab/NSF/AURA. Data obtained and processed by P. Massey (Lowell Obs.), G. Jacoby, K. Olsen and C. Smith (AURA/NSF). Image processing: T.A. Rector (University of Alaska Anchorage/NSF NOIRLab), M. Zamani (NSF NOIRLab) and D. de Martin (NSF NOIRLab); b, NASA, ESA, CSA, E.J.T. (STScI), M.L.B (STScI) and J.R.-D. (STScI). Image processing: Alyssa Pagan (STScI)

Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (PAH, ang. polycyclic aromatic hydrocarbons) to związki organiczne, które często odgrywają rolę wskaźnika aktywnej formacji gwiazd. Wynika to z ich unikatowej struktury chemicznej – związki o takim charakterze mają bowiem zdelokalizowaną chmurę elektronową, która dzielona jest przez każdy węgiel w pierścieniu aromatycznym. Za sprawą tego elektrony łatwo absorbują światło UV, a pobudzone w ten sposób cząsteczki oddają energię w postaci charakterystycznego promieniowania podczerwonego. Ultrafiolet w takich ilościach produkują przede wszystkim młode, masywne gwiazdy, dlatego silna emisja PAH zwykle zdradza obszary, w których gwiazdy powstają intensywnie.

Wzór szkieletowy najprostszego wielopierścieniowego węglowodoru aromatycznego – naftalenu.

W typowych galaktykach spiralnych takie cząsteczki odpowiadają za nawet 5-20% całej energii wypromieniowanej w podczerwieni, dlatego astronomowie od lat wykorzystują je jako wygodny znacznik. Problem w tym, że w galaktykach ubogich w pierwiastki cięższe niż hel (czyli z punktu widzenia astronomii – metale) ich sygnał gwałtownie słabnie. Przez lata nie udawało się ich wykryć poniżej pewnego procenta zawartości takich pierwiastków (metaliczności), a przyczyna ich niedoboru pozostawała zagadką. Powstawały już teorie, które budowały na założeniu, że tych związków w galaktykach o takim charakterze po prostu nie ma. W nowym badaniu astronomowie przy użyciu teleskopu Webba pokazali jednak, że w galaktyce Sekstant A, o metaliczności równej zaledwie 7% metaliczności Słońca, wciąż można je znaleźć. To rekord pod tym względem.

Dlaczego zatem nie zostały wcześniej wykryte? Powoduje to ich zwartość: w porównaniu do galaktyk o wyższej metaliczności, wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne w galaktyce Sekstant A były bardzo ściśnięte, co uniemożliwiło ich wykrycie przez teleskopy o niższej rozdzielczości. Przyczyna tej kompaktowości nie została jeszcze w pełni wyjaśniona, lecz autorzy badania zaprezentowali interpretację, którą będzie należało potwierdzić bezpośrednimi pomiarami.

Według nich powodem może być niska zawartość pyłu w galaktykach ubogich w metale. To właśnie pył chroni delikatne cząsteczki PAH przed zbyt silnym promieniowaniem ultrafioletowym, które, choć potrzebne, by świeciły w podczerwieni, w nadmiarze może je rozbijać. Gdy pyłu jest mało, do uzyskania takiej samej osłony potrzeba znacznie grubszej warstwy gazu. Obszary, w których ochrona jest skuteczna, są w wyniku tego mniejsze, bo o średnicy zaledwie kilku parseków, a emisja PAH jest najsilniejsza właśnie tam. Skupiska w Sekstancie A mają od 3 do 10 parseków (około 10-30 lat świetlnych), podczas gdy w galaktykach bogatych w metale obszary emisji PAH mogą sięgać nawet 500 parseków.

Jeszcze kilka lat temu zaprezentowany powyżej problem był dla ludzkości nierozwiązywalny – dzięki teleskopowi Webba to się zmieniło. Zapewne podobnie będzie w przypadku nowego teleskopu Roman, lecz w przyszłości najprawdopodobniej potrzebne będą jeszcze potężniejsze instrumenty. Dlatego takie badanie jest ważne z innego powodu, niż samo odkrycie naukowe – stanowi dobry argument za rozwijaniem kolejnych przyrządów astronomicznych.

Korekta – Tosia Kościelniak

Autor

Alex Rymarski

Student Lotnictwa i Kosmonautyki na Politechnice Wrocławskiej. Od czterech lat związany jest z AstroNET. Napisał ponad 80 artykułów i zredagował kilkadziesiąt kolejnych. Obecnie pełni funkcję redaktora naczelnego. Doświadczenie medialne zdobywa także jako wolontariusz Stowarzyszenia Demagog. Dołączył do zespołu w marcu 2026 roku.