Sciencemag.cz
Doporučujeme
Astronomové využili pozorování získaná pomocí radioteleskopu ALMA a dalekohledu ESO/VLT ke zkoumání procesů formování hvězd ve velmi vzdálené galaxii MACS1149-JD1. Podařilo se jim prokázat, že hvězdy v této galaxii začaly vznikat v nečekaně rané fázi vývoje vesmíru, pouhých 250 milionů let po velkém třesku. Sledovaná galaxie je nejvzdálenějším objektem, jaký byl kdy pozorován pomocí ALMA i VLT, a získaná data představují detekci kyslíku na dosud největší kosmologickou vzdálenost. Výsledky byly publikovány 17. května 2018 v prestižním vědeckém časopise Nature.
Mezinárodní tým astronomů využil radioteleskop ALMA k výzkumu vzdálené galaxie s katalogovým označením MACS1149-JD1. Vědcům se podařilo detekovat velmi slabé záření emitované ionizovaným kyslíkem přicházející z této galaxie. Na dlouhé cestě vesmírem byla vlnová délka tohoto původně infračerveného záření protažena více než desetkrát v důsledku expanze vesmíru. Proto bylo možné tyto emise na Zemi detekovat pomocí radioteleskopu ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), který pracuje s milimetrovými a submilimetrovými vlnami elektromagnetického záření. Vědcům se podařilo zjistit, že signál byl ze zdroje vyslán před 13,3 miliardami let (tedy asi 500 milionů let po velkém třesku). V současnosti se tady jedná o detekci kyslíku na největší vzdálenost [1]. Přítomnost kyslíku je však neklamnou známkou, že v této galaxii musela existovat ještě starší generace hvězd, která ho vyrobila.
„Když jsem uviděl signál kyslíku v datech ALMA, byl jsem rozrušen,“ říká vedoucí autor článku Takuya Hashimoto (Osaka Sangyo University a National Astronomical Observatory of Japan). „Toto měření totiž posouvá hranice pozorovatelného vesmíru dále do minulosti.“
Kromě záření kyslíku nalezeného v datech ALMA se pomocí dalekohledu ESO/VLT (Very Large Telescope) podařilo detekovat další slabší signál, tentokrát se jednalo o vodíkové emise. Vzdálenost galaxie určená na základě pozorování vodíkových emisí je v dobrém souhlasu s výsledky získanými pro záření kyslíku. MACS1149-JD1 je tedy nejvzdálenější galaxií s přesně určenou vzdáleností a zároveň nejvzdálenějším objektem, jaký kdy pozorovala ALMA nebo VLT.
„Galaxii MACS1149-JD1 nyní vidíme tak, jak vypadala v době, když byl vesmír pouhých 500 milionů let starý. A již v tomto období ji tvořila populace vyvinutých hvězd,“ vysvětluje spoluautor práce Nicolas Laporte (University College London, UCL, UK). „Díky tomu můžeme tuto galaxii použít jako sondu do ještě staršího, naprosto neprozkoumaného, období vývoje vesmíru.“
Krátce po velkém třesku se ve vesmíru nevyskytoval žádný kyslík. Tento prvek vytvořily až první hvězdy prostřednictvím termojaderných reakcí ve svém nitru a následně ho na konci svého života vyvrhly do okolního prostoru. Detekce kyslíku v galaxii MACS1149-JD1 dokazuje, že tyto rané generace hvězd vznikly a také zanikly dříve než 500 milionů let po velkém třesku.
Otázkou však zůstalo, kdy přesně k prvním procesům formování hvězd v této galaxii došlo. Aby nalezli odpověď, pokusili se vědci rekonstruovat ranou historii MACS1149-JD1 na základě pozorování v infračerveném oboru spektra, která pořídily kosmické teleskopy HST (NASA/ESA Hubble Space Telescope) a Spitzer (NASA Spitzer Space Telescope). Zjistili, že pozorovanou jasnost galaxie je nejlépe možné vysvětlit modelem, ve kterém prvotní formování hvězd začíná pouhých 250 milionů let po velkém třesku [2]!
Se stupněm vývoje hvězd, jaký pozorujeme v galaxii MACS1149-JD1, vyvstává otázka, kdy se z naprosté temnoty raného vesmíru vynořily první galaxie. Jinými slovy, kdy nastalo období, které astronomové romanticky nazývají ‚kosmický úsvit‘ (cosmic dawn). Stanovením stáří galaxie MACS1149-JD1 se členům tohoto týmu podařilo demonstrovat, že galaxie existovaly ještě ve starším období, než jsme dnes schopni přímo pozorovat.
Spoluautor článku astronom Richard Ellis (UCL) dodává: „Určení počátku kosmického úsvitu je svatým grálem současné kosmologie a teorií formování galaxií. Díky pozorování galaxie MACS1149-JD1 jsme se přiblížili přímému spatření světla prvních hvězd. A jelikož všichni jsme stvořeni z hmoty, která prošla nitrem hvězd, jde v podstatě o hledání našeho kosmického původu.“
Převzato ze stránek Hvězdárny Valašské Meziříčí
Poznámky
[1] ALMA již několikrát posunula hranici pro nejvzdálenější detekci kyslíku ve vesmíru. V roce 2016 využili Akio Inoue (Osaka Sangyo University) a jeho kolegové radioteleskop ALMA k nalezení signálu kyslíku ze vzdálenosti 13,1 miliardy světelných let. O několik měsíců později Nicolas Laporte (University College London) a jeho tým detekovali kyslík stejným přístrojem ve vzdálenosti 13,2 miliardy světelných let. Nyní tyto dvě skupiny spojily své síly a stanovily nový rekord 13,3 miliardy světelných let, který odpovídá rudému posuvu 9,1.
