Sciencemag.cz
Doporučujeme
Nejvzdálenější objekt pozorovaný pomocí radioteleskopu ALMA. Detekce prachu ukazuje, kdy docházelo k prvním explozím supernov.
Astronomové využili radioteleskop ALMA k detekci značného množství prachu ve velmi vzdálené galaxii, kterou pozorujeme tak, jak vypadala krátce po svém vzniku – v období, kdy byl vesmír starý pouze 4 % současného věku. Jedná se o zatím nejvzdálenější galaxii, ve které byl prach úspěšně detekován. Pozorování rovněž přineslo objev kyslíku v dosud největší vzdálenosti. Tyto výsledky poskytují zcela nový pohled na zrod a explozivní zánik prvních hvězd ve vesmíru.
Nicolas Laporte (University College London) a mezinárodní tým jeho kolegů využili radioteleskop ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) ke sledování objektů s katalogovým označením A2744_YD4, což je nejmladší a nejvzdálenější galaxie, jaká byla dosud pozorována pomocí tohoto zařízení. K jejich překvapení se jim podařilo odhalit, že tato mladinká galaxie obsahuje značné množství mezihvězdného prachu – částic, které vznikly v závěrečném stádiu vývoje hvězd.
Následná pozorování provedená pomocí přístroje X-shooter, který pracuje ve spojení s dalekohledem ESO/VLT (Very Large Telescope), potvrdila enormní vzdálenost sledovaného objektu. Galaxii vidíme tak, jak vypadala, když byl vesmír pouze 600 milionů let starý, tedy v období, kdy vznikaly první hvězdy a galaxie [1].
„A2744_YD4 není jen nejvzdálenější galaxií, jakou jsme s pomocí ALMA pozorovali. Objev takového množství prachu dokazuje, že prostor galaxie je již vyplněn materiálem vyvrženým během prvních explozí supernov,“ říká Nicolas Laporte.
Kosmický prach obsahuje především křemík, uhlík a hliník a vyskytuje se v zrnech o průměru miliontiny centimetru. Chemické prvky v těchto částicích vznikly v nitrech hvězd a jsou rozptýleny do okolního vesmíru v závěrečné fázi jejich vývoje. Nejnápadnější je tento proces při explozi supernovy, kterou zakončují svůj život velmi hmotné hvězdy. Dnes je tohoto prachu ve vesmíru značné množství a představuje klíčovou složku při vzniku dalších hvězd, planet a komplexních molekul. V počátečních fázích vývoje vesmíru – před zánikem hvězd první generace – ho však bylo pomálu.
Zaznamenání na prach bohaté galaxie A2744_YD4 bylo možné pouze díky její geometrické poloze – nachází se z našeho pohledu za hmotnou kupou galaxií Abell 2744 [2]. Díky jevu, který je znám jako gravitační čočka (gravitational lensing), funguje mezilehlá kupa jako kosmický dalekohled, který způsobuje zdánlivé zvětšení obrazu vzdálené galaxie A2744_YD4 asi 1,8krát. Pouze díky tomu se členům vědeckého týmu podařilo nahlédnout takto hluboko do vesmíru.
Pozorování provedená pomocí ALMA odhalila u objektu A2744_YD4 rovněž vyzařování ionizovaného kyslíku. Jedná se o nejvzdálenější a tedy nejranější objekt ve vesmíru, u kterého se kyslík podařilo detekovat. Toto pozorování tak překonalo výsledek dosažený pomocí ALMA v roce 2016.
Detekce prachu v mladém vesmíru poskytuje nové informace o tom, kdy docházelo k prvním explozím supernov a tedy o období, kdy první hvězdy začaly ozařovat dosud temný vesmír. Stanovení okamžiku tohoto ‚kosmického úsvitu‘ je jedním ze ‚svatých grálů‘ moderní astronomie a je možné jej odvodit na základě sledování výskytu mezihvězdného prachu.
Vědci se domnívají, že galaxie A2744_YD4 obsahuje množství prachu ekvivalentní 6 milionům hmot Slunce, zatímco celková hmotnost galaxie – hmotnost jejích hvězd – je asi 2 miliardy Sluncí. Členové týmu rovněž změřili rychlost hvězdotvorby v A2744_YD4 a zjistili, že probíhá rychlostí asi 20 hmotností Slunce za rok – pro srovnání, v naší galaxii je to pouze 1 hmotnost Slunce za rok [3].
„Taková rychlost není nijak neobvyklá u takto vzdálené galaxie, ale ukazuje, jak rychle se prach v A2744_YD4 vytvořil,“ vysvětluje Richard Ellis (ESO a University College London), spoluautor práce. „Pozoruhodné je, že k tomu bylo potřeba pouze 200 milionů let – takže tuto galaxii pozorujeme krátce po jejím vzniku.“
To znamená, že období významné hvězdotvorby začalo přibližně 200 milionů let před fází vývoje, v jaké galaxii dnes pozorujeme. To přináší pro ALMA mimořádnou příležitost pomoci při studiu období, kdy se v galaxiích zažehly první hvězdy – tedy nejstarší dosud pozorované epochy vývoje vesmíru. Také naše Slunce, planeta Země a samotná existence lidstva je – dnes po 13 miliardách let – produktem první generace hvězd. Studiem jejich formování, života a smrti zkoumáme naše vlastní kořeny.
„S pomocí ALMA jsou naše vyhlídky na proniknutí hlouběji do vesmíru a detailní výzkum podobných galaxií v raných fázích vývoje vesmíru velmi slibné“, doplňuje Richard Ellis.
A Nicolas Laporte ještě dodává: „Další měření tohoto typu nabízejí vzrušující vyhlídky na sledování rané hvězdotvorby a produkce těžších prvků v ještě starším období vývoje vesmíru.“
Převzato ze stránek Hvězdárny Valašské Meziříčí
Poznámky
[1] Čas odpovídá rudému posuvu z=8.38 a tedy období reionizace. [2] Abell 2744 je hmotná kupa galaxií nacházející se ve vzdálenosti 3,5 miliardy světelných let (rudý posuv z=0,308), u které se předpokládá, že vznikla následkem spojení čtyř menších galaktických kup. Přezdívá se jí Pandořina kupa (Pandora’s Cluster), a to kvůli řadě podivných jevů, které se odehrály právě následkem mohutné kolize před asi 350 miliony let. Galaxie však tvoří pouze asi 5 % hmoty kupy. Temná hmota tvoří 57 % a poskytuje tak dostatečné gravitační působení k zakřivení paprsků a zvětšení obrazu vzdálenějších galaxií. Předpokládá se, že zbylých asi 20% hmoty v kupě je ve formě horkého plynu. [3] To znamená, že celková hmotnost hvězd vytvořených v galaxii během jednoho roku je ekvivalentní dvacetinásobku hmotnosti Slunce.
