Potenciálně chybějící článek k prvním hvězdám ve vesmíru objeven

V podivné galaxii našel Webbův teleskop potenciální chybějící spojení s prvními hvězdami ve vesmíru. Při pohledu hluboko do raného vesmíru pomocí vesmírného dalekohledu NASA James Webb Space Telescope (JWST) našli astronomové něco bezprecedentního: galaxii s podivným světelným podpisem, který připisují jejímu plynu, který zastiňuje hvězdy. Galaxie GS-NDG-9422 (zkráceně 9422), nalezená přibližně jednu miliardu let po Velkém třesku, může být fází chybějícího článku galaktického vývoje mezi prvními hvězdami vesmíru a známými, dobře zavedenými galaxiemi.

To, co se na titulním snímku z kosmického dalekohledu Jamese Webba jeví jako slabá tečka, může být ve skutečnosti převratným objevem. Podrobné informace o galaxii GS-NDG-9422, zachycené Webbovým přístrojem NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph), naznačují, že světlo, které vidíme na tomto snímku, pochází spíše z horkého plynu galaxie než z jejích hvězd. Astronomové si myslí, že hvězdy v galaxii jsou tak extrémně horké (více než 80 000 stupňů Celsia), že ohřívají mlhovinný plyn, což mu umožňuje zářit ještě jasněji než samotné hvězdy.

„Moje první myšlenka při pohledu na spektrum galaxie byla, 'to je divné', což je přesně to, co měl Webbův teleskop odhalit: zcela nové jevy v raném vesmíru, které nám pomohou pochopit, jak vesmírný příběh začal,“ řekl vedoucí výzkumník Alex Cameron z Oxfordské univerzity.

Cameron oslovil kolegu Harleyho Katze, teoretika, aby prodiskutoval podivná data. Při společné práci jejich tým zjistil, že počítačové modely mračen kosmického plynu zahřívaného velmi horkými, hmotnými hvězdami do té míry, že plyn zářil jasněji než hvězdy, se téměř dokonale shodují s pozorováními Webbova teleskopu.

„Vypadá to, že tyto hvězdy musí být mnohem žhavější a hmotnější než to, co vidíme v místním vesmíru, což dává smysl, protože raný vesmír byl velmi odlišným prostředím,“ řekl Katz z Oxfordu a Chicagské univerzity.

V místním vesmíru mají typické horké, hmotné hvězdy teplotu v rozmezí 40 000 až 50 000 stupňů Celsia. Podle týmu má galaxie 9422 hvězdy teplejší než 80 000 stupňů Celsia. Výzkumný tým má podezření, že se galaxie nachází uprostřed krátké fáze intenzivní tvorby hvězd uvnitř oblaku hustého plynu, který produkuje velké množství hmotných, horkých hvězd. Oblak plynu je zasažen tolika fotony světla z hvězd, že září extrémně jasně.

Toto porovnání dat shromážděných vesmírným dalekohledem Jamese Webba s předpovědí počítačového modelu zdůrazňuje stejný útvar, který jako první zaujal astronoma Alexe Camerona, vedoucího výzkumníka nové studie publikované v Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Spodní obrázek porovnává to, co by astronomové očekávali, že uvidí v „typické“ galaxii, jejíž světlo pochází převážně z hvězd (bílá čára), s teoretickým modelem světla pocházejícího z horkého mlhovinného plynu, který zastiňuje hvězdy (žlutá čára). Model pochází od Cameronova spolupracovníka, teoretického astronoma Harleyho Katze, a společně si uvědomili podobnosti mezi modelem a Cameronovými Webbovými pozorováními galaxie GS-NDG-9422 (nahoře). Neobvyklý pokles spektra galaxie, který vede k přehnanému nárůstu neutrálního vodíku, se téměř dokonale shoduje s Katzovým modelem spektra, kterému dominuje přehřátý plyn. I když je to stále jen jeden příklad, Cameron, Katz a jejich kolegové si myslí, že závěr, že galaxii GS-NDG-9422 dominuje mlhovinné světlo, spíše než světlo hvězd, je jejich nejsilnějším odrazovým bodem pro budoucí výzkum. Hledají další galaxie ve věku kolem jedné miliardy let v historii vesmíru a doufají, že najdou více příkladů nového typu galaxie, chybějícího článku v historii galaktického vývoje.

Kromě své novosti je mlhovinný plyn zastiňující hvězdy zajímavý, protože jde o něco, co se předpovídalo v prostředí první generace hvězd ve vesmíru, kterou astronomové klasifikují jako hvězdy populace III.
„Víme, že tato galaxie nemá hvězdy Populace III, protože data Webbova teleskopu ukazují příliš velkou chemickou různorodost. Jeho hvězdy se však liší od toho, co známe – exotické hvězdy v této galaxii by mohly být vodítkem pro pochopení toho, jak galaxie přecházely z primordiálních hvězd na typy galaxií, které již známe,“ řekl Katz.

V tomto bodě je galaxie 9422 jedním z příkladů této fáze vývoje galaxie, takže je stále mnoho otázek, které je třeba zodpovědět. Jsou tyto podmínky v galaxiích v tomto časovém období běžné, nebo se vyskytují jen zřídka? Co více nám mohou říci o ještě dřívějších fázích vývoje galaxie? Cameron, Katz a jejich kolegové aktivně identifikují další galaxie, které chtějí přidat k této populaci, aby lépe porozuměli tomu, co se dělo ve vesmíru během první miliardy let po Velkém třesku.

„Je to velmi vzrušující doba, kdy můžeme použít Webbův teleskop k prozkoumání tohoto času ve vesmíru, který byl dosud nepřístupný,“ řekl Cameron. „Jsme teprve na začátku nových objevů a porozumění.“

Výzkumný dokument byl publikován v Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Zdroj: https://science.nasa.gov/missions/webb/in-odd-galaxy-nasas-webb-finds-potential-missing-link-to-first-stars/

autor: František Martinek