Sčítání galaxií v raném vesmíru

Pomocí Hubblova kosmického dalekohledu HST astronomové objevili dosud nepozorovanou populaci prvotních galaxií v počtu sedmi objektů, které se zformovaly před více než 13 miliardami roků v době, kdy stáří vesmíru bylo menší než 3 % jeho současného věku. Doposud nejhlubší pohled HST do vesmíru tak poskytl první statisticky významný vzorek galaxií, které nám sdělují, jak hojný byl jejich výskyt v době, kdy se tyto první galaxie zformovaly.

Výsledky ukazují pozvolný pokles počtu galaxií při pohledu do časově vzdálenějšího období, až do doby 450 miliónů roků po velkém třesku. Pozorování podporují představu, že se galaxie během vývoje vesmíru nepřetržitě spojovaly a rovněž produkovaly dostatečné množství záření k opětovnému zahřátí (k tzv. reionizaci) vesmíru v období několik stovek miliónů roků po vzniku vesmíru.

Uskutečněná průkopnická pozorování vytyčují cestu pro budoucí výzkum této epochy ve vývoji vesmíru pomocí příští generace kosmických observatoří NASA, jako je například James Webb Space Telescope (JWST). Pohled do ještě větších hlubin vesmíru rovněž znamená nahlížet v čase do vzdálenější minulosti. Stáří vesmíru bylo určeno na 13,7 miliardy roků. Nově objevené galaxie pozorujeme ve stavu, v jakém se nacházely 380 až 600 miliónů roků po vzniku vesmíru. Jejich záření teprve dnes doputovalo do našich dalekohledů.

Nové snímky pořízené pomocí HST společně s pečlivě připravenou strategií výzkumu umožňují postoupit mnohem dále než u dosavadních studií, protože dovolují spolehlivé sčítání objektů v této epoše. Jedna z těchto galaxií se může dokonce nacházet v rekordní vzdálenosti. Její vznik je datován do doby, kdy vesmír byl starý pouhých 380 miliónů roků. Tomu odpovídá hodnota rudého posuvu z = 11,9.

Publikované závěry jsou důsledkem ambiciózního výzkumu pomocí HST a intenzivního studia snímku malé části oblohy známého jako Hubble Ultra Deep Field (HUDF, Hubblovo extrémně hluboké pole). V nové pozorovací kampani HUDF 2012 skupina astronomů, jejíž vedoucím byl Richard Ellis (California Institute of Technology, Pasadena), využila kameru Wide Field Camera 3 na palubě HST k nahlédnutí v oboru blízkého infračerveného záření ještě hlouběji do vesmíru, než bylo doposud realizováno. Pozorování se uskutečnila v období šesti týdnů během srpna a září 2012. První vědecké výsledky jsou nyní připraveny k publikování.

Astronomové studovali vzdálený vesmír v oboru blízkého infračerveného záření, protože expanze vesmíru posunula ultrafialové a viditelné světlo mladých galaxií v elektromagnetickém spektru do oblasti infračerveného záření. Tento jev je označován jako rudý posuv. Čím vzdálenější galaxie, tím větší má rudý posuv.

„Naše výzkumy se zlepšily ve dvou směrech,“ vysvětluje Richard Ellis. „Za prvé, při pozorování pomocí HST jsme použili delší expozici, než bylo doposud realizováno. Tím jsme se dostali do vzdálenější oblasti vesmíru, což je podstatou spolehlivého výzkumu počáteční etapy kosmické historie. Za druhé, velmi účinně jsme využili dostupné barevné filtry na HST k větší přesnosti měření vzdálenosti galaxií.“

Ty byly odhadnuty na základě studia jejich barvy prostřednictvím pečlivě vybrané sady čtyř filtrů pro určité vlnové délky v oboru blízkého infračerveného záření. „Přidali jsme dodatečné filtry a pronikli tak mnohem hlouběji do vesmíru než při dřívějších pozorováních, abychom mohli přesvědčivě eliminovat možnost, že některé námi pozorované galaxie se nacházejí v popředí,“ říká člen výzkumného týmu James Dunlop (Institute for Astronomy, University of Edinburgh).

Závěry z kampaně HUDF 2012 znamenají, že v hlubinách vesmíru může existovat ještě mnoho neznámých galaxií, které čekají na svůj objev pomocí kosmické observatoře JWST. „Ačkoliv jsme dosáhli vzdálených hlubin vesmíru, pokud až může HST dohlédnout, v jistém smyslu je to pouze předstupeň toho, co může dokázat JWST,“ říká Anton Koekemoer (Space Telescope Science Institute, Baltimore, Maryland). „Naše práce naznačuje, že mohou existovat oblasti bohaté na prvotní galaxie, které bude schopen JWST odhalit a studovat.“

Zdroj: http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2012/48/

autor: František Martinek