Sciencemag.cz
Doporučujeme
Nedávná pozorování Vesmírného dalekohledu Jamese Webba v rozporu se stávající kosmologickými modely zjistila, že již v první půl miliardě let po velkém třesku ve vesmíru existovala řada velmi hmotných galaxií – tedy takových, které se skládaly z velkého množství hvězd. Astrofyzici z Hebrejské univerzity v Jeruzalémě se nyní pokusili tuto záhadu vyřešit.
Viz také: Problém: Velmi staré galaxie jsou zřejmě ještě hmotnější
Navržené vysvětlení tvrdí, že zvláštní podmínky, které panovaly v prvních galaxiích, tedy vysoká hustota a nízký výskyt těžkých prvků, umožnily mnohem rychlejší („účinnější“) tvorbu hvězd.
Podle převládající teorie vzniku galaxií způsobuje gravitace, že se plyn rozptýlený ve vesmíru hroutí do středů obřích kulových mračen temné hmoty (poznámka: scénář lze jistě snadno modifikovat a převyprávět i ve verzi nezahrnující temnou hmotu), kde z něj vznikají zářící hvězdy. Dosavadní teorie a pozorování však vedou k závěru, že účinnost tvorby hvězd v galaxiích je nízká. Pouze asi 10 % plynu, který spadne do mračen, se totiž přemění na hvězdy. Tato neefektivita je způsobena tím, že zbývající plyn se zahřívá nebo je vyfukován z galaxií pod vlivem větrů a výbuchů supernov z hvězd, které vznikly dříve. Pokud Webbův dalekohled zaznamenal velké množství hvězd, které zřejmě vznikly velmi rychle, znamená to proto problém.
Nové vysvětlení vychází z časové prodlevy více než milionu let mezi vznikem prvních velmi hmotných hvězd a jejich následnými explozemi v podobě supernov. Výzkumníci předpokládají, že před obohacením plynu těžkými prvky vznikajícími ve hvězdách měla hustota hvězdotvorných mračen v hustém raném vesmíru hodnotu nad prahem, který umožňuje rychlý kolaps plynu na hvězdy.
(Zjednodušeně: hvězdy stihly vzniknout rychleji, než supernovy vzniklé z předešlých hvězd stihly plyn rozfoukat. Nějakou dobu po vzniku prvních hvězd žádné supernovy nebyly – toto „okno“ trvající asi milion let má pak odpovídat za celou anomálii. Plus to, že hustší plyn se smršťoval a hvězdy vytvářel rychleji.)
Spoluautor nové studie Avishai Dekel uvádí, že model odpovídá stávajícím datům a půjde testovat pomocí nových dat z Webbova dalekohledu. Ze scénáře plynou i další důsledky, např. účinnost vzniku zárodečných černých děr o hmotnosti tisíce Sluncí v centrech kup, kde se tvořily hvězdy. Tyto prvotní černé díry by pak mohly vysvětlovat i existenci překvapivě obřích černých děr o hmotnostech miliard Sluncí, které pozorujeme v centrech galaxií už o půl miliardy let později.
Avishai Dekel et al, Efficient formation of massive galaxies at cosmic dawn by feedback-free starbursts, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2023). DOI: 10.1093/mnras/stad1557
Zdroj: Hebrew University of Jerusalem / Phys.org
