Nové ohromující objevy odhalují tajemství raného vesmíru

Významným astronomickým objevem je nález tří velmi slabých trpasličích galaxií, které nabízejí nový pohled na nejranější stadia vesmíru. Tyto galaxie, nalezené poblíž galaxie NGC 300 a izolované od hlavních galaktických vlivů, odhalují zásadní podrobnosti o procesech vzniku hvězd a kosmických událostech, které jejich vznik před miliardami let zastavily.

Objev trpasličích galaxií
Tým astronomů vedený Davidem Sandem ze Stewardovy observatoře Arizonské univerzity objevil tři velmi slabé trpasličí galaxie poblíž hvězdného ostrova NGC 300, který se nachází ve vzdálenosti asi 6,5 milionu světelných let. Tyto vzácné galaxie, pojmenované Sculptor A, Sculptor B a Sculptor C poskytují jedinečnou příležitost ke studiu nejmenších galaxií ve vesmíru a k pochopení sil, které před miliardami let zastavily vznik jejich hvězd.

David Sand se o tyto výsledky, nyní publikované v časopise The Astrophysical Journal Letters, podělil na tiskovém brífinku na 245. zasedání Americké astronomické společnosti v National Harbor v Marylandu.

Ultra slabé trpasličí galaxie jsou nejslabší a nejmenší známé galaxie ve vesmíru. Obsahují pouze několik stovek až několik tisíc hvězd – což je mnohem méně než stovky miliard hvězd v Mléčné dráze – a proto je obtížné je odhalit mezi jasnějšími nebeskými objekty. Z tohoto důvodu je astronomové většinou nacházejí v blízkosti Mléčné dráhy.

Studium těchto galaxií v blízkosti Mléčné dráhy je však spojeno s problémy. Silné gravitační síly Galaxie a horké vnější plyny odčerpávají plyn z trpasličích galaxií a mění jejich přirozený vývoj. Ve větší vzdálenosti, mimo vliv Mléčné dráhy, jsou tyto galaxie tak slabé a rozptýlené, že je pro astronomy a počítačové algoritmy téměř nemožné je detekovat.

Na připojeném obrázku jsou tři ultra slabé trpasličí galaxie, které se nacházejí v oblasti vesmíru izolované od okolního vlivu větších objektů. Obsahují pouze velmi staré hvězdy a podporují teorii, že tvorba hvězd byla v raném vesmíru přerušena.

Náhodný objev
„Malé galaxie, jako jsou tyto, jsou pozůstatkem raného vesmíru,“ řekl David Sand. „Pomáhají nám pochopit, jaké byly podmínky při vzniku prvních hvězd a galaxií a proč některé galaxie přestaly vytvářet nové hvězdy úplně.“

K objevení tří velmi slabých trpasličích galaxií bylo zapotřebí běžného pátrání okem. Sand si jich všiml při prohlížení snímků pořízených v rámci přehlídky DECam Legacy Survey neboli DECaLS, jedné ze tří veřejných přehlídek známých jako DESI Legacy Imaging Surveys, které společně snímkovaly přibližně třetinu oblohy, aby poskytly cíle pro probíhající přehlídku Dark Energy Spectroscopic Instrument neboli DESI.

„Bylo to v době pandemie,“ vzpomíná Sand. „Díval jsem se na televizi a procházel jsem prohlížeč DESI Legacy Survey a zaměřil se na oblasti oblohy, o kterých jsem věděl, že nebyly dosud prohledány. Trvalo to několik hodin náhodného hledání – a pak bum! Prostě se objevily.“

Poznatky z galaxií v souhvězdí Sochaře
Galaxie Sculptor (Sochař) patří mezi první ultra slabé trpasličí galaxie nalezené v nedotčeném, izolovaném prostředí bez vlivu Mléčné dráhy nebo jiných velkých struktur. K dalšímu zkoumání těchto galaxií použil Sand se svým týmem teleskop Gemini South, který je polovinou Mezinárodní observatoře Gemini, částečně financované NSF a provozované laboratoří NSF NOIRLab.

Spektrograf Gemini South zachytil všechny tři galaxie ve vynikajících detailech. Analýza dat ukázala, že se zdají být prázdné, bez plynu a obsahují pouze velmi staré hvězdy, což naznačuje, že jejich hvězdotvorba byla dávno utlumena. To podporuje stávající teorie, podle nichž jsou ultra slabé trpasličí galaxie hvězdnými „městy duchů“, kde byla tvorba hvězd přerušena v raném vesmíru.

„To je přesně to, co bychom u tak malých objektů očekávali,“ řekl Sand. „Plyn je klíčovou surovinou, která je potřebná ke vzniku a zažehnutí fúze nové hvězdy. Ale ultra slabé trpasličí galaxie mají příliš malou gravitaci na to, aby si tuto důležitou složku udržely, a snadno o ni přicházejí, když jsou ovlivněny blízkými, masivními galaxiemi.“

Důsledky pro kosmická studia
Protože galaxie Sculptor jsou daleko od větších galaxií, nemohl být jejich plyn odváděn obřími sousedy. Alternativním vysvětlením je to, co astronomové nazývají epocha reionizace – období nedlouho po Velkém třesku, kdy vesmír zaplnily vysoce energetické ultrafialové fotony, které mohly „vyvařit“ plyn v nejmenších galaxiích. Další možností je, že některé z prvních hvězd v trpasličích galaxiích prošly energetickými explozemi supernov, které vyvrhovaly výtrysky rychlostí až 35 milionů kilometrů za hodinu a vytlačovaly plyn ze svých vlastních hostitelů zevnitř.

Podle výzkumného týmu by trpasličí galaxie mohly otevřít okno ke studiu velmi raného vesmíru, protože epocha reionizace potenciálně spojuje současnou strukturu všech galaxií s nejranějším formováním struktury v kosmologickém měřítku.

„Nevíme, jak silný nebo rovnoměrný byl tento reionizační efekt,“ vysvětlil Sand. „Mohlo by se stát, že reionizace je nerovnoměrná, neprobíhá všude najednou.“

K zodpovězení této otázky potřebují astronomové najít více objektů, jako jsou galaxie Sculptor. Sand a jeho tým doufají, že se jim podaří automatizovat a urychlit objevy pomocí nástrojů strojového učení a že astronomové budou moci vyvodit přesvědčivější závěry.

Zdroj: https://scitechdaily.com/ghost-galaxies-revealed-stunning-new-discoveries-unlock-secrets-of-the-early-universe/ a https://astro.arizona.edu/news/ghost-towns-universe-ultra-faint-rare-dwarf-galaxies-offer-clues-early-cosmos

autor: František Martinek