Sciencemag.cz
Doporučujeme
První výsledky Vesmírného dalekohledu Jamese Webba naznačily, že galaxie v raném vesmíru (=nejvzdálenější pozorované galaxie) jsou někdy hmotnější (=příliš velké), než předpovídají současné kosmologické modely. Podle převládajícího modelu (ΛCDM – lambda znamená kosmologickou konstantu, tedy cca. temnou energii, CDM je chladná temná hmota) přitom v raném vesmíru nebylo dost času na vytvoření takového množství hvězd.
Byla navržena různá vysvětlení, která se tento rozpor pokoušejí zmírnit: třeba jsou příslušné objekty ve skutečnosti mladší nebo jejich hmotnost nadceňujeme, snad je zde i nějaký výběrový efekt při pozorování, nebo jsme ty hmotnější galaxie zaznamenali prostě náhodou. Nyní však nová studie naznačuje, že že první galaxie mohly být ještě hmotnější, a problém tedy naopak narůstá. Clara Giménez Arteaga z Cosmic Dawn Center (Kodaň) a její kolegové navrhují následující jev.
Hmotnost galaxie ve smyslu hmotnosti hvězd se odhaduje tak, že se změří množství světla, které galaxie vyzařuje, a vypočítá se, kolik hvězd je k takové produkci potřeba. Obvyklý přístup spočívá v tom, že se započítává světlo z galaxie jako celku. Giménez Arteaga však při bližším zkoumání vzorku pěti galaxií, pozorovaných pomocí Webbova dalekohledu, zjistila, že pokud se na galaxii nebude pohlížet jako na jednu velkou hvězdnou skvrnu, ale jako na celek sestavený z více shluků, dostaneme odlišné výsledky. Když se sečetlo světlo pixel po pixelu (tj. hmotnost se přiřazovala jednotlivým pixelům), došlo se překvapivě k hmotnosti hvězd až desetkrát vyšší.
Proč tomu tak je? „Hvězdné populace jsou směsicí malých a slabých hvězd na jedné straně a jasných, hmotných hvězd na straně druhé. Pokud se podíváme pouze na kombinované světlo, jasné hvězdy mají tendenci zcela zastínit slabé hvězdy a ty zůstanou nepovšimnuty. V celkovém světle mohou dominovat jasné hvězdokupy, ale většina hmoty se nachází v menších hvězdách,“ vysvětluje to průvodní tisková zpráva.
Pro mladší etapy vývoje vesmíru byl zjištěn podobný nesoulad. U nejstarších (nejvzdálenějších) galaxií je ovšem často problém získat data v potřebném rozlišení, abychom vedle světla galaxii jako celku mohli použít také metodu pixel po pixelu. Buď jak buď, celý efekt způsobuje, že rozpor mezi skutečností a modelem ΛCDM, který předpovídá méně hmotné galaxie, tak je (může být) ještě větší, než to zatím vypadalo.
Graf ukazuje pět galaxií s jejich hvězdnými hmotnostmi určenými oběma způsoby. Pokud by se oba různé přístupy shodovaly, ležely by všechny galaxie podél šikmé čáry nebo kolem ní rovnoměrně v obou směrech. Všechny body se však nacházejí nad touto přímkou. Modrá čísla ukazují hmotnosti hvězd odvozené obvyklým způsobem, červená novou metodou „pixel po pixelu“. Kredit: Giménez-Arteaga et al. (2023), Peter Laursen (Cosmic Dawn Center).
Clara Giménez-Arteaga et al, Spatially Resolved Properties of Galaxies at 5 < z < 9 in the SMACS 0723 JWST ERO Field, The Astrophysical Journal (2023). DOI: 10.3847/1538-4357/acc5ea Zdroj: Niels Bohr Institute / Phys.org
