Astronómovia pracujúci s ďalekohľadom ESO / VLT (Very Large Telescope) objavili doteraz najjasnejšie galaxiu v mladom vesmíre a zároveň priniesli dôkazy, že by sa v nej mohli nachádzať hviezdy prvej generácie. Tieto veľmi hmotné a jasné stálice, ktorých existencia bola doteraz čisto teoretická, boli prvými továrňami na ťažké prvky v ranom vesmíre. A tieto chemické prvky sú absolútne nevyhnutné na to, aby vo vesmíre mohli vzniknúť hviezdy, aké vidíme dnes, planéty, ktoré okolo nich obiehajú, a život, ako ho poznáme. Táto novo objavená galaxia nesie označenie CR7 a je trikrát jasnejšia než doteraz najjasnejšie vzdialené galaxie aké sme vo vesmíre doteraz poznali.
Astronómovia už pred mnohými desiatkami rokov teoreticky navrhli existenciu prvej generácie hviezd, ktorá je známa pod označením III. populácia. Tieto hviezdy vznikli z primordiálnej hmoty vytvorenej pri veľkom tresku [1]. Všetky ťažké chemické prvky - ako kyslík, dusík, uhlík, železo a ďalšie, ktoré sú pre život nevyhnutné - boli však vytvorené až následne vo vnútri týchto hviezd. To znamená, že prvé hviezdy museli byť zložené iba z prvkov, ktoré boli k dispozícii krátko po veľkom tresku: z vodíka, hélia a malého množstva lítia.
Hviezdy III. populácie museli byť obrovské (niekoľko sto krát, možno aj tisíckrát hmotnejšia než Slnko), mimoriadne horúce a ich doba života bola na hviezdne pomery kratučká (po dvoch miliónoch rokov explodovali ako supernovy). Až doteraz však bolo pátranie po dôkazoch ich existencie v podstate neúspešné [2].
Tím astronómov pod vedením David Sobral (Institute of Astrophysics and Space Sciences, Faculty of Sciences, University of Lisbon, Portugalsko, a Leiden Observatory, Holandsko) využil ďalekohľad ESO / VLT (Very Large Telescope), aby pozrel hlboko do minulosti vesmíru až do obdobia reionizácie, ktoré nastalo asi 800 miliónov rokov po veľkom tresku. Namiesto toho, aby sa sústredili na drobnú časť oblohy s veľkým dosahom, pokúsili sa zaznamenať širšie zorné pole a získali tak najrozsiahlejšiu prehliadku veľmi vzdialených galaxií, aká bola kedy uskutočnená.
Táto rozsiahla štúdia využívala ďalekohľadov ESO / VLT, Keck (WM Keck Observatory, Havaj, USA), Subaru (Subaru Telescope, National Astronomical Observatory of Japan) a kozmického teleskopu HST (NASA / ESA Hubble Space Telescope). Členom tímu sa podarilo objaviť a potvrdiť existenciu mnohých prekvapivo jasných veľmi mladých galaxií. Ukázalo sa, že jedna z nich, označená kódom CR7 [3], je mimoriadne vzácnym objektom – je doteraz najjasnejšou galaxiou aká bola kedy pozorovaná v takto ranej vývojovej fáze vesmíru [4]. Už samotný objav týchto objektov by bol úspechom, ale následná podrobná analýza dát poskytla ďalšie veľmi zaujímavé výsledky.
Pomocou prístrojov X-shooter a Sinfony, ktoré pracujú v spojení s ďalekohľadom VLT, sa podarilo nájsť veľmi silnú emisiu ionizovaného hélia v galaxii CR7. Čo je ale podstatné a prekvapivé, v najjasnejšej časti galaxie neboli pozorované žiadne ťažšie prvky. To by mohlo znamenať, že sa členom tímu podarilo objaviť prvé spoľahlivé pozorovacie dôkazy existencie III. populácie hviezd, ktoré ionizoval plyn v galaxiách v ranom vesmíre [5]
"Tento objav prevýšil naše očakávania od samotného počiatku. Ani sme nedúfali, že by sme mohli nájsť takto jasnú galaxiu, "hovorí David Sobral. "Keď sa následne ukázalo, čo je CR7 zač, došlo nám, že sme objavili najžiarivejšie vzdialenú galaxiu, ktorá má navyše všetky vlastnosti, aké by sme očakávali v prítomnosti hviezd III. populácie. To sú hviezdy, ktoré vo svojich vnútrach vytvorili prvé ťažšie chemické prvky, a tým umožnili, že sme tu. Vedecká práca snáď ani nemôže byť viac vzrušujúcejšia. "
V galaxii CR7 boli objavené modrasté a červenkasté zhluky hviezd, čo by mohlo naznačovať, že vznik hviezd III. populácie prebiehal - tak ako bolo predpovedané - v etapách. Tímu sa podarilo priamo pozorovať pravdepodobne posledný záchvev formovania hviezd III. populácie, čo naznačuje, že tieto hviezdy by malo byť možné objaviť oveľa ľahšie, než sa predtým myslelo: nachádzajú sa medzi ostatnými hviezdami aj v jasnejších galaxiách. Nielen v tých najstarších, najmenších a najmenej jasných, ktoré sú natoľko slabé, že ich výskum je mimoriadne náročný.
Jorryt Matthey, spoluautor článku k objavu dodáva: "Vždy som si kládol otázku odkiaľ pochádzame. Dokonca ako dieťa som si prial vedieť, kde sa vzali chemické prvky: vápnik v kostiach, uhlík vo svaloch alebo železo v krvi. Dozvedel som sa, že vznikli na začiatku vývoja vesmíru a že ju vytvorili prvé generácie hviezd. A tento náš pozoruhodný objav umožnil také hviezdy prvýkrát uvidieť. "
Následné pozorovania pomocou ďalekohľadov VLT, ALMA a HST sú plánované, aby nadovšetku pochybnosť potvrdili, že sa skutočne jedná o hviezdy III. populácie. Ich úlohou bude tiež nájsť ďalšie galaxie, ako je CR7.
Poznámky
[1] Označenie III. populácia je dané historicky. Astronómovia totiž v minulosti rozdelili hviezdy našej Galaxie na I. populáciu (hviezdy, ktoré sú, podobne ako Slnko, bohaté na ťažké prvky a ktoré nachádzame v disku Galaxie), hviezdy II. populácie (staršie hviezdy s nízkym obsahom ťažších prvkov, ktoré nachádzame vo výduti a v hale Galaxie a v guľových hviezdokopách).
[2] Objaviť také hviezdy je nesmierne ťažké: ich doba života by mala byť veľmi krátka a prebiehala prevažne v období, keď bol vesmír pre žiarenie z väčšej časti nepriehľadný. Predchádzajúce pokusy o ich detekcii boli publikované v množstve prác: Nagao a kol., 2008 (ionizované hélium nebolo detekované); De Breuck a kol., 2000 (ionizované hélium bolo síce detekované, ale zároveň tiež uhlík a kyslík, tiež boli nájdené jasné známky aktívneho galaktického jadra) a Cassata a kol., 2013 (ionizované hélium bolo síce detekované, ale signál mal veľmi malú ekvivalentná šírku a nízku intenzitu, zachytený bol aj uhlík a kyslík).
[3] Skratka CR7 označuje COSMOS Redshift 7. Červený posun je miera vzdialenosti (a časové odľahlosti v kozmickom meradle). Čím vyššia je hodnota červeného posunu, tým vzdialenejšie objekt pozorujeme a tým hlbšie je (v zmysle času) náš pohľad do minulosti vesmíru. Napríklad objekt A1689-ZD1, jedna z najvzdialenejších a teda najmladších pozorovaných galaxií (vidíme ju tak, ako vyzerala v dávnej minulosti), má červený posun 7,5.
Prezývku CR7 používa portugalský futbalista Cristiano Ronaldo a označenie galaxie bolo touto jeho prezývkou inšpirované.
[4] Galaxia CR7 je trikrát jasnejšia než predchádzajúci rekordman, objekt Himiko, o ktorom sa vedci domnievali, že by mohol byť rovnakého typu. Galaxie s vysokým obsahom prachu v neskorších fázach vývoja vesmíru, môžu vyžarovať oveľa vyššie celkové množstvo energie ako CR7 (vo forme infračerveného žiarenia emitovaného horúcim prachom). Energia, prichádzajúca z galaxie CR7 bola vyžiarená prevažne v ultrafialovom pásme a viditeľnom svetle.
[5] Členovia tímu predpokladali dve alternatívne teórie: zdrojom svetla mohlo byť buď aktívne galaktické jadro (AGN) alebo takzvané Wolf-Rayetove hviezdy. Nedostatok ťažkých prvkov a ďalšie dôkazy však obe tieto teórie vylúčili. Takisto sa zvážila možnosť, že by sa mohlo jednať o priamo kolabujúcu čiernu dieru, ktorá sama je mimoriadne vzácnym a zatiaľ čisto teoretickým objektom. Nenájdené silné emisné čiary a fakt, že vodík a hélium žiarili oveľa viac, než bolo predpovedané pre taký typ čiernej diery, ukázali, že aj táto varianta je nepravdepodobná. Nezachytené röntgenové emisie úplne vyvrátili aj túto možnosť. Je však potrebné vykonať ešte ďalšie následné pozorovania.
Ďalšie informácie
ESO je najvýznamnejšou medzivládnou astronomickou organizáciou Európy, ktorá v súčasnosti prevádzkuje jedny z najproduktívnejších pozemných astronomických observatórií sveta. ESO podporuje celkom 16 krajín: Belgicko, Brazília, Česká republika, Dánsko, Fínsko, Francúzsko, Taliansko, Nemecko, Holandsko, Portugalsko, Rakúsko, Španielsko, Švédsko, Švajčiarsko, Veľká Británia a hostiaca stáť Čile. ESO uskutočňuje ambiciózny program zameraný na návrh, konštrukciu a prevádzku výkonných pozemných pozorovacích komplexov umožňujúcich astronómom dosiahnuť významných vedeckých objavov. ESO tiež hrá vedúcu úlohu pri podpore a organizácii celosvetovej spolupráce v astronomickom výskume. ESO prevádzkuje tri unikátne pozorovacie strediská svetového významu nachádzajúce sa v Čile: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Paranal, najvyspelejšom astronomickom observatóriu sveta pre viditeľnú oblasť, pracuje Veľmi veľký ďalekohľad (VLT) a tiež dva ďalšie prehliadkové teleskopy - VISTA a VST. Ďalekohľad VISTA pozoruje v infračervenej časti spektra a je najväčším prehliadkovým teleskopom na svete, ďalekohľad VST je najväčším teleskopom navrhnutým k prehliadke oblohy vo viditeľnej oblasti spektra. ESO je významným partnerom revolučného astronomického teleskopu ALMA, najväčšieho astronomického projektu súčasnosti. Neďaleko Paranal v oblasti Cero Armazones stavia ESO nový ďalekohľad E-ELT (European Extremely Large optical / near-infrared Telescope), ktorý sa stane "najväčším okom pozerajúcim sa do vesmíru".
Kontakty:
Viktor Votruba
národný kontakt
Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov, Česká republika
Email: votruba@physics.muni.cz
Jiří Srba
preklad
Hvezdáreň Valašské Meziříčí, po, Česká republika
Email: jsrba@astrovm.cz
David Sobral
Universidade de Lisboa and Leiden University
Lisbon / Leiden, Portugal / The Netherlands
Tel .: +351 916 700 769
Email: sobral@iastro.pt
Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel .: +49 89 3200 6655
Mobil: +49 151 1537 3591
Email: rhook@eso.org
João retra
Coordinator, Science Communication and Outreach Office, Instituto de Astrofísica e Ciencias do Espaço
Lisbon, Portugal
Tel .: +351 21 361 67 49
Email: jretre@iastro.pt