HST objavil kandidáta na najvzdialenejšiu galaxiu

Astronómovia sa priblížili k limitu Kozmického teleskopu NASA, HST. Podarilo sa im nájsť doteraz najvzdialenejší objekt vo vesmíre, aký bol kedy pozorovaný. Svetlo z tohto objektu k nám cestovalo 13,2 miliardy rokov, čo je asi o 150 miliónov rokov viac, než objektu, ktorý držal predchádzajúci rekord. Vek vesmíru je 13,7 miliardy rokov.

Slabý objekt nesie označenie UDFj-39546284 a jedná sa o kompaktnú galaxiu z modrých hviezd, ktorá existovala v dobe 480 miliónov rokov po Veľkom tresku. To je v čase len jedného percenta veku vesmíru. Na vytvorenie našej Galaxie by bolo potrebné približne sto takýchto malých galaxií.

Astronómovia byli prekvapení, keď získali dôkaz o tom, že rýchlosť, akou v prvotnom vesmíre vznikali hviezdy v časovom intervalu asi 200 miliónov rokov strmo vzrástla.

"Pozorujeme veľkú zmenu v rýchlosti zrodu hviezd, ktorá nám hovorí, že pokiaľ pôjdeme ešte trochu hlbšie do minulosti budeme pozorovať ešte dramatickejšie zmeny," hovorí Garth Illingworth z University of California at Santa Cruz. Ak sa v čase posunieme zo 480 miliónov rokov na 650 miliónov rokov po Veľkom tresku, rýchlosť zrodu hviezd vzrastá desaťnásobne.

"Tieto pozorovania nám dávajú doteraz najlepší pohľad na starodávne objekty, ktoré sme ešte neobjavili," dodáva Rychard Bouwens of the Leiden University, Holandsko.

Astronómovia presne nevedia kedy sa vo vesmíre objavili prvé hviezdy, ale každý krok ďalej od Zeme sa prenášajú hlbšie do raného vesmíru, "obdobia zrodu", kedy sa začali vynárať prvé hviezdy a galaxie po Veľkom tresku. "Sme prenášaní do obdobia, kedy sa odohrávali obrovské zmeny. Ešte ďalších niekoľko stoviek miliónov rokov smerom k Veľkému tresku a budeme sa nachádzať v čase, kedy sa začali tvoriť prvé galaxie," hovorí Illingworth. Bouwens a Illingworth tento objav oznámili 27. januára 2011 v Britskom vedeckom časopise Nature.

Na pozorovania ešte vzdialenejších protogalaxií bude podľa Illingwortha potrebné použiť infračervený pohľad plánovaného NASA James Webb Space Telescope, ktorý bude nasledovníkom Hubble. Jeho štart je plánovaný v priebehu tohto desaťročia. Webb nám poskytne potvrdzujúce spektroskopické merania objektov, nachádzajúcich sa v obrovských vzdialenostiach, o akých sme referovali dnes.

Asi po roku detailnej analýzy bol objekt pozitívne identifikovaný na Hubble Ultra Deep Field – Infrared (HUDF-IR) dátach, ktoré boli získané koncom januára v sezónach 2009 a 2010. Tieto pozorovania vykonával prístroj Wide Field Camera 3 (WFC3). Snímkovanie začalo niekoľko mesiacov potom, čo bol nainštalovaný behom poslednej servisnej misie raketoplánu k Hubble Space Telescope v máji 2009.

Objekt na snímkach z HST vyzerá ako slabá svetelná bodka. Je príliš mladý a príliš malý k tomu aby mal známu špirálnu štruktúru, ktorá je charakteristická pre galaxie v lokálnom vesmíre. Aj napriek tomu ale Kozmický teleskop nie je schopný rozlíšiť samostatné hviezdy. Snímok naznačuje, že sa jedná o kompaktnú galaxiu z horúcich hviezd, ktorá vznikla o 100-200 miliónov rokov skôr z plynu polapeného v mračne temnej hmoty.

Preto je galaxia viditeľná iba na najvzdialenejších infračervených vlnových dĺžkach na akých môže Hubble pozorovať. To znamená, že expanzia vesmíru natiahla, teda začervenala jej svetlo viac než akúkoľvek inú galaxiu, ktorá bola skôr identifikovaná na HUDF-IR. Začervenanie sa približuje k limitu, na akých vlnových dĺžkach môže HST detegovať. Plánovaný Webb teleskop bude schopný nahliadnuť ešte hlbšie do infračervených vlnových dĺžok a minimálne o rád bude citlivejší než HST z hľadiska dosahu. To mu umožní ešte efektívnejšie hľadať prapôvodné galaxie, dokonca ešte vo väčších vzdialenostiach, na začiatku času, tesne po Veľkom tresku.

Astronómovia sa snažia nahliadnuť stále hlbšie do vesmíru a skúmať tým jeho históriu. Meria sa údaj, ako veľmi je svetlo natiahnuté expanziou vesmíru. To sa nazýva červený posun alebo "z". Obecne čím väčšie pozorujeme pri konkrétnom objekte "z", tým ďalej v čase a priestore sa galaxia nachádza, merané z hľadiska pozorovateľa v našej Galaxii. Pred tým než bol vypustený HST, mohli astronómovia pozorovať objekty ktorých z sa pohybovalo okolo 1, čo je asi v polovici veľkosti vesmíru.

Pôvodný Hubble Deep Field bol získaný v roku 1995. Zobrazoval objekty so z=4, teda asi 90 percent cesty k počiatku času. V roku 2004 získal prístroj Advanced Camera for Surveys (ACS) nový Hubble Ultra Deep Field a limit posunul k z~6. Prístroj ACS bol nainštalovaný behom servisnej misie 3B v roku 2002. Prvá infračervená kamera na HST, Near Infrared Camera a Multi-Object Spectrometer, dosiahli hranicu z=7. WFC3 po prvýkrát nahliadol späť do z~8, a teraz vierohodne prenikol po prvýkrát až k z=10. Podľa očakávaní by Webb Space Telescope mal preskočiť až približne k z=15 a možno ešte ďalej, čo zodpovedá 275 miliónov rokov po Veľkom tresku. Prvé hviezdy mohli vznikať niekde v rozmedzí 30 a 15.

Hypotetický hierarchický rast galaxií - hviezdy sa zhlukujú do veľkolepých špirál a elíps. To až doteraz nebolo zistiteľné z Hubble Space Telescope deep-field expozícii. Dodnes nie je známe, čo sa v rámci hierarchického rastu galaxií dialo prvých 500 miliónov rokov existencie vesmíru od z 1000 až po 10. Nie je jasné ako vznikali vesmírne štruktúry na konci stmavnutia a schladnutia výbuchu Veľkého tresku. Astronómovia sa domnievajú, že vyvíjajúci sa vesmír v počiatočnej fáze uskutočňoval množstvo zmien, ktoré mohli nastaviť počiatočné podmienky k tvorbe vesmíru a galaxií, aké pozorujeme dnes.

Preložené podľa STScI