Sciencemag.cz
Doporučujeme
Mezinárodní tým astronomů využil radioteleskop ALMA k detekci záření kyslíku ve vzdálené galaxii, kterou pozorujeme tak, jak vypadala 700 milionů let po velkém třesku. Jedná se o dosud nejvzdálenější galaxii, ve které se kyslík podařilo jednoznačně pozorovat. Kyslík je zde pravděpodobně ionizován intenzivním vyzařováním mladých obřích hvězd. Tato galaxie by mohla být příkladem jednoho typu zdrojů zodpovědných za reionizaci vesmíru v raných fázích jeho vývoje.
Astronomové z Japonska, Švédska, Spojeného království a ESO využili radioteleskop ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) ke sledování jedné z nejvzdálenějších známých galaxií. Objekt nesoucí označení SXDF-NB1006-2 má rudý posuv 7,2, což znamená, že jej pozorujeme tak, jak vypadal 700 milionů let po velkém třesku.
Členové týmu doufali, že se jim v galaxii podaří nalézt známky přítomnosti těžších chemických prvků [1]. Ty totiž mohou přinést informace o intenzitě probíhajících procesů formování hvězd a poskytnout tak klíč k pochopení období ve vývoji vesmíru známého jako reionizace.
„Pátrání po těžších prvcích v raném vesmíru je velmi důležitou metodou pro stanovení intenzity procesů tvorby hvězd v tomto období,“ říká Akio Inoue (Osaka Sangyo University, Japonsko), hlavní autor článku zveřejněného ve vědeckém časopise Science. „Zkoumání těžkých prvků nám rovněž poskytuje možnost pochopit, jak se formovaly galaxie a co kosmickou reoinizaci způsobilo,“ dodává Akio Inoue.
V době než se zformovaly první objekty, byl vesmír vyplněn elektricky neutrálním plynem. Když ale několik stovek milionů let po velkém třesku začaly svítit první hvězdy, intenzivní záření začalo dosud neutrální atomy rozbíjet a plyn ionizovat. V této fázi vývoje – známé jako období reionizace – se vesmír dramaticky změnil. Stále je však předmětem debat, jaký typ objektů tuto reionizaci způsobil. Zkoumání podmínek ve velmi vzdálených galaxiích nám může pomoci na tuto otázku odpovědět.
Před samotným pozorováním vzdálené galaxie provedli vědci počítačové simulace a pokusili se předpovědět, jak obtížné bude nalézt důkazy přítomnosti ionizovaného kyslíku pomocí ALMA. Zvážili rovněž pozorování podobných galaxií, které se nachází mnohem blíže Zemi, a dospěli k závěru, že emise kyslíku by mělo být možné detekovat, a to i v takto velkých vzdálenostech [2].
Následovala pozorování s vysoce citlivými detektory ALMA [3], při kterých byly emise ionizovaného kyslíku v galaxii SXDF-NB1006-2 skutečně nalezeny. Jedná se o jednoznačnou detekci kyslíku na dosud největší vzdálenost [4] a důkaz jeho přítomnosti již v raném vesmíru pouze 700 milionů let po velkém třesku.
Podařilo se také určit, že obsah kyslíku v galaxii SXDF-NB1006-2 je 10krát nižší než ve Slunci. „Nízký obsah kyslíku jsme očekávali, neboť vesmír byl stále velmi mladý a měl za sebou jen velmi krátkou historii vzniku a vývoje hvězd,“ doplňuje Naoki Yoshida (University of Tokyo). „Naše simulace ve skutečnosti pozorovaný obsah kyslíku přesně předpověděly. Ale pozorování přineslo ještě jiný, neočekávaný výsledek: zjistili jsme velmi nízký obsah prachu.“
Vědcům se nepodařilo detekovat žádné vyzařování uhlíku, což by mohlo znamenat, že tato mladá galaxie obsahuje velmi malé množství neionizovaného vodíku. Rovněž se ukázalo, že galaxie obsahuje pouze malé množství prachu (dust) tvořeného těžšími chemickými prvky. „V této galaxii se odehrává něco neobvyklého,“ říká Akio Inoue. „Domnívám se, že téměř veškerý plyn je zde ve vysoce ionizovaném stavu.“
Detekce ionizovaného kyslíku je známkou, že v galaxii vzniklo mnoho velmi jasných hvězd o hmotnosti desítek Sluncí, jejichž intenzivní ultrafialové záření (ultraviolet light) je nezbytné k ionizaci atomů kyslíku.
Nízký obsah prachu v galaxii umožňuje ultrafialovému záření volně odcházet do prostoru a ionizovat značné množství plynu dokonce mimo samotnou galaxii. „SXDF-NB1006-2 by mohla být prototypem zdrojů záření, které jsou odpovědné za reionizaci vesmíru,“ dodává Akio Inoue.
„Jde o významný pokrok na cestě k zodpovězení otázky, jaké typy objektů kosmickou reionizaci způsobily,“ vysvětluje Yoichi Tamura (University of Tokyo). „Již jsme zahájili další sérii pozorování s ALMA. Vyšší rozlišení nám umožní zkoumat rozložení a pohyb ionizovaného kyslíku v galaxii a získat tak důležité informace, které nám pomohou pochopit její další vlastnosti.“
Převzato ze stránek Hvězdárny Valašské Meziříčí
Poznámky
[1] V astronomické terminologii jsou všechny prvky těžší než lithium označovány jako těžké. [2] Japonský satelit pro infračervenou oblast AKARI objevil velmi intenzivní záření kyslíku ve Velkém Magellanově oblaku (Large Magellanic Cloud), ve kterém je prostředí podobné jako v počátečních fázích vývoje vesmíru. [3] Vlnová délka, na které vyzařuje dvakrát ionizovaný kyslík, je 0,088 milimetru. Vlnová délka tohoto záření přicházejícího z galaxie SXDF-NB1006-2 je v důsledku rozpínání vesmíru protažena na 0,725 milimetru, což je v rozsahu citlivosti ALMA. [4] Starší práce autorů Finkelstein a kol. naznačovaly přítomnost kyslíku v ještě o něco starším období, nejednalo se však o přímé pozorování emisních čar, jak je tomu v případě tohoto pozorování.