Sciencemag.cz
Doporučujeme
Poprvé v historii jsou astronomové schopni ukázat, jak před miliardami let vyhasínala tvorba hvězd v „mrtvých galaxiích“. Dalekohledy VLT (ESO) a HST (NASA/ESA) odhalily, že tři miliardy let po Velkém třesku tyto galaxie stále tvořily hvězdy na svých periferiích, ale už ne ve svém nitru. Zdá se, že tvorba hvězd začala utichat v jádrech galaxií a postupně mizela i ve vnějších částech. Výsledky pozorování byly publikovány 17. dubna 2015 v časopise Science.
Velká astrofyzikální záhada se týká způsobu, jakým hmotné a klidné eliptické galaxie, běžné v současném Vesmíru, zastavily svou druhdy bouřlivou tvorbu hvězd. Hustota hvězd v centrálních oblastech těchto ohromných galaxií, někdy kvůli tvaru nazývaných také sféroidy (spheroids), je typicky desetkrát vyšší než v naší domovské Galaxii, Mléčné dráze. Celková hmotnost eliptické galaxie je také asi desetkrát vyšší než hmotnost Mléčné dráhy.
Astronomové označují tyto velké galaxie jako ‚červené a mrtvé‘, protože obsahují velké množství starších červených hvězd, postrádají mladé modré hvězdy a nevykazují žádné známky tvorby hvězd. Z odhadovaného stáří červených hvězd usuzujeme, že tvorba hvězd v domovských galaxiích ustala před asi deseti miliardami let. Tento útlum začal přímo v době vrcholu tvorby hvězd ve Vesmíru, kdy se v mnoha galaxiích stále rodily hvězdy rychlostí dvacetkrát převyšující dnešní rychlost.
„Hmotné mrtvé sféroidy obsahují okolo poloviny všech hvězd, které kdy ve Vesmíru vznikly,“ říká Sandro Tacchella z ETH (ETH Zurich, Švýcarsko), hlavní autor článku. „Nemůžeme tvrdit, že víme, jak se Vesmír vyvíjel a jak se stal takovým, jaký ho dnes pozorujeme, dokud nepochopíme, jak vznikly tyto galaxie.“
Tacchella a jeho kolegové pozorovali 22 galaxií o různých hmotnostech, jejichž stáří se pohybovalo kolem tří miliard let [1]. Přístroj SINFONI na dalekohledu ESO VLT měřil světlo z těchto galaxií a přesně určil, kde v nich vznikají nové hvězdy. SINFONI dokázala provést toto detailní pozorování díky adaptivní optice, která z větší části odstraňuje rozmazávací vliv zemské atmosféry.
Vědci také použili Hubbleův kosmický dalekohled (NASA/ESA Hubble Space Telescope) na stejný vzorek galaxií. Využili toho, že je umístěn mimo atmosféru a její vliv. Kamera WFC3 na HST pořídila obrázky v blízké infračervené oblasti a ukázala rozložení starších hvězd v galaxiích s aktivně probíhající tvorbou hvězd.
„Úžasné je, že systém adaptivní optiky na SINFONI může téměř odstranit projevy atmosféry a získat informace o místech, kde vznikají nové hvězdy. A dokáže to udělat s naprosto stejnou přesností, s jakou Hubble může určit rozdělení hmotností hvězd,“ komentuje Marcella Carollo, také z ETH Zurich, spoluautorka studie.
Podle nových dat zkoumané nejhmotnější galaxie vytrvale tvořily hvězdy na svých periferiích. V hustých centrálních částech (v cenrtální výduti galaxií) ale tvorba hvězd už ustala.
„Vyhasínání tvorby hvězd v hmotných galaxiích směrem zevnitř ven, jak jsme zde prokázali, by mohlo osvětlit skryté mechanismy, které jsou za to zodpovědné a o kterých astronomové již dlouho diskutují,“ říká Alvio Renzini, Padova Observatory (Italian National Institute of Astrophysics).
Nejrozšířenější teorie předpokládá, že materiál vhodný k tvorbě hvězd je rozhozen do okolí proudy energie uvolnované supermasivní černou dírou v centru galaxie při pohlcování hmoty. Jiný způsob, jak galaxii obrat o materiál na nové hvězdy a přeměnit ji na červenou a mrtvou, je zastavit přítok čerstvého plynu do galaxie.
„Je mnoho různých teorií popisujících fyzikální mechanismy, které vedou ke smrti hmotných sferoidů,“ říká spoluautorka článku Natascha Förster Schreiber (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Německo). „Objev počátku ustávání tvorby hvězd v centru galaxií a jeho posouvání směrem ven, je velmi důležitým krokem k pochopení toho, proč Vesmír dnes vypadá tak, jak vypadá.“
Poznámky
[1] Stáří Vesmíru je odhadováno na 13,8 miliardy roků. Tacchelo a jeho kolegové pozorovali vybrané galaxie v období 3 miliardy let po velkém třesku, tedy v době, kdy jim bylo téměř o 11 miliard let méně než dnes.
Další informace
Výsledky výzkumu byly publikovány v článku s názvem „Evidence for mature bulges and an inside-out quenching phase 3 billion years after the Big Bang” autorů S. Tacchella et al., který byl publikován v časopise Science, 17/4/2015.
