Astronomové objevili „přehřátou“ hvězdnou porodnici v raném vesmíru

Zářící tmavě rudá galaxie Y1 z dávné minulosti svítí díky prachovým zrnům zahřátým nově vzniklými hvězdami. Poloha galaxie je zakroužkovaná na připojeném snímku z vesmírného dalekohledu Jamese Webba (JWST).

Astronomové objevili dosud neznámý, extrémní druh továrny na hvězdy měřením teploty vzdálené galaxie pomocí radioteleskopu ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array). Galaxie intenzivně září díky přehřátému kosmickému prachu a zároveň se v ní tvoří hvězdy 180krát rychleji než v naší Mléčné dráze. Tento objev naznačuje, jak mohly galaxie rychle růst, když byl vesmír velmi mladý, a vyřešil tak dlouhotrvající hádanku astronomů.

První generace hvězd se formovaly za podmínek velmi odlišných od všech, které dnes můžeme v blízkém vesmíru vidět. Astronomové tyto rozdíly studují pomocí výkonných dalekohledů, které dokáží detekovat galaxie tak vzdálené, že jejich světlo k nám putovalo miliardy let.

Mezinárodní tým astronomů vedený Tomem Bakxem z Chalmers University of Technology ve Švédsku nyní změřil teplotu jednoho z nejvzdálenějších známých hvězdných ostrovů. Galaxie, známá jako Y1, je tak daleko, že jejímu světlu trvalo více než 13 miliard let, než k nám doputovalo.

„Ohlížíme se zpět do doby, kdy vesmír vytvářel hvězdy mnohem rychleji než dnes. Předchozí pozorování odhalila přítomnost prachu v této galaxii, což ji činí nejvzdálenější galaxií, ze které jsme kdy přímo detekovali světlo ze zářícího prachu. To nás vedlo k podezření, že v této galaxii by mohl fungovat jiný, přehřátý druh továrny na hvězdy. Abychom si byli jisti, rozhodli jsme se změřit její teplotu,“ říká Tom Bakx.

Hvězdy jako naše Slunce se ve vesmíru formují z obrovských, hustých oblaků plynu. Mlhovina v Orionu a mlhovina v Lodním kýlu jsou dva příklady takových hvězdných továren. Na noční obloze jasně září, poháněné svými nejmladšími a nejhmotnějšími hvězdami, které rozsvěcují oblaka plynu a prachu v mnoha různých barvách.

Na vlnových délkách delších, než je lidské oko schopné vidět, hvězdné továrny jasně září díky obrovskému množství drobných zrnek kosmického prachu, zahřívaných světlem hvězd.

Extrémní továrna na hvězdy
Aby vědci mohli měřit teplotu galaxie, potřebovali vynikající citlivost radioteleskopu ALMA. Jedna z největších antén na světě, umístěná ve vysoké nadmořské výšce v Chile, umožnila zobrazit galaxii ve správné barvě, na vlnové délce 0,44 milimetru.

„Na vlnových délkách, jako je tato, je galaxie osvětlena vlnícími se oblaky zářících prachových zrn. Když jsme viděli, jak jasně tato galaxie září ve srovnání s jinými vlnovými délkami, okamžitě jsme věděli, že se díváme na něco skutečně zvláštního,“ říká Tom Bakx.

Detekce ukázala, že prach v galaxii září při teplotě 90 Kelvinů, tj. kolem -180 stupňů Celsia. „Teplota je v porovnání s prachem na Zemi jistě nízká, ale je mnohem vyšší než v jakékoliv jiné srovnatelné galaxii, kterou jsme viděli. To potvrdilo, že se skutečně jedná o extrémní továrnu na hvězdy. I když je to poprvé, co jsme takovou galaxii viděli, myslíme si, že by jich mohlo být mnohem více. Továrny na hvězdy jako Y1 mohly být v raném vesmíru běžné,“ říká člen týmu Yoichi Tamura, astronom z Nagoya University v Japonsku.

Y1 produkuje hvězdy extrémním tempem přesahujícím 180 hmotností Slunce za rok, což je neudržitelné tempo, které nemůže trvat dlouho. Naše Galaxie v průměru vytváří pouze asi jednu hmotnost Slunce za rok. Vědci se domnívají, že krátké, skryté záblesky tvorby hvězd, jaké jsou pozorovány v Y1, mohly být v raném vesmíru běžné.

„Nevíme, jak běžné by takové fáze mohly být v raném vesmíru, takže v budoucnu chceme hledat další příklady podobných hvězdných porodnic. Plánujeme také využít vysoké rozlišení radioteleskopu ALMA k bližšímu prozkoumání fungování této galaxie,“ říká Tom Bakx.

Mohlo by to pomoci vyřešit další kosmickou záhadu
Bakxův tým věří, že galaxie Y1 by mohla pomoci vyřešit další kosmickou záhadu. Dřívější studie ukázaly, že galaxie v raném vesmíru zřejmě obsahují mnohem více prachu, než kolik jejich hvězdy mohly vyprodukovat za krátkou dobu, kdy svítily.

Astronomové z toho mají pochybnosti, ale neobvyklá teplota Y1 naznačuje řešení. Příběhem se zabývá členka týmu Laura Sommovigo, astrofyzička z Flatiron Institute and Columbia University v USA.

„Galaxie v raném vesmíru se zdají být příliš mladé na množství prachu, jaké obsahují. To je zvláštní, protože nemají dostatek starých hvězd, kolem kterých se vytváří většina prachových zrn. Ale malé množství teplého prachu může být stejně jasné jako velké množství chladného prachu, a to je přesně to, co vidíme v galaxii Y1. I když jsou tyto galaxie stále mladé a zatím neobsahují mnoho těžkých prvků ani prachu, to, co mají, je horké i jasné,“ uzavírá Laura Sommovigo.

Zdroj: https://www.almaobservatory.org/en/press-releases/astronomers-discover-a-superheated-star-factory-in-the-early-universe/ a https://www.chalmers.se/en/current/news/oso-astronomers-discover-a-superheated-star-factory-in-the-early-universe/

autor: František Martinek