Tato prastará původní galaxie potvrzuje Velký třesk

Naše chápání vesmíru začíná Velkým třeskem, okamžikem, kdy se vesmír začal rozpínat do podoby, jakou vidíme nyní. Nukleosyntéza Velkého třesku popisuje, jak původně vznikly pouze nejlehčí prvky: vodík, helium a malá část lithia. Pro prvky těžší než tyto, které astrofyzici nazývají kovy, muselo žít a zemřít mnoho generací hvězd.

Tato první populace hvězd se nazývá populace 3 a vytvořila první kovy ve vesmíru, prvky těžší než vodík a helium. Samotné hvězdy populace 3 neměly žádné kovy nebo měly extrémně nízkou metalicitu a vytvořily si je pomocí hvězdné nukleosyntézy. Hvězdy nevznikají izolovaně, ale v galaxiích, takže by měly existovat i galaxie populace 3 a jejich hvězdná populace by neměla mít žádné kovy.

Naše znalosti o vesmíru jsou mírně řečeno neúplné a chybí některé důkazy, které by vědci rádi našli. Tyto chybějící poznatky by potvrdily, že jsme na správné cestě k pochopení přírody. Jedním z chybějících faktů je nepolapitelná populace 3 galaxií. Měly by existovat rané galaxie s vysokým červeným posuvem, které mají nulovou metalicitu, a jejich nalezení by bylo dalším důkazem, který by podpořil naše chápání vesmíru.

Vesmírný teleskop Jamese Webba (JWST) nás všechny překvapil tím, že objevil velké, plně zformované galaxie mnohem dříve ve vesmíru, než jsme si mysleli. To otřáslo představami vědců o tom, jak se vesmír vyvíjel. Podle našich znalostí před objevem pomocí Webbova teleskopu by takto velké a vyspělé galaxie neměly existovat tak brzy v historii vesmíru a jejich objev vyvolal ve vědecké komunitě silnou vlnu zvědavosti.

Ale i když JWST našel tyto velké galaxie v tak raném věku, nenašel žádnou galaxii s nulovou metalicitou. Výkonný dalekohled JWST odhalil galaxie, které vznikly jen několik set milionů let po Velkém třesku, ale zatím žádnou z těchto galaxií s nulovou metalicitou s jistotou nezjistil.

Při pozorování vesmíru může hrát klíčovou roli kyslík. Podle kosmologického modelu Velkého třesku by v raných galaxiích nemělo být nic těžšího než vodík a helium, a to zahrnuje i kyslík. Emisní čára OIII ve spektroskopii může astronomům ukázat řadu věcí. Ukazuje na aktivitu při tvorbě hvězd a je obzvláště užitečná při měření této aktivity při vysokých středních posuvech. Je užitečná při pozorování vysokých červených posuvů ze Země a ještě užitečnější při měření kosmickými dalekohledy, jako je JWST.

Když astronomové najdou galaxie s nízkou emisí OIII, naznačuje to, že se formovaly za podmínek velmi odlišných od současných. Dosud však nezaznamenali žádný přesvědčivý příklad.

To se však může změnit. Nový výzkum předložený časopisu Nature k publikování představuje objev galaxie, která může být původní. Výzkum nese název „Pristine Massive Star Formation Caught at the Break of Cosmic Dawn“ a jeho hlavním autorem je Takahiro Morishita. Ten je vědeckým pracovníkem Centra pro zpracování a analýzu infračerveného záření (IPAC) na Kalifornském technologickém institutu.

„Existence galaxií bez prvků, jako je kyslík, které se vytvořily ve hvězdách po nukleosyntéze při Velkém třesku, je klíčovou předpovědí kosmologického modelu,“ píší vědci. „Dosud však nebyly identifikovány žádné původní galaxie populace 3 s nulovou metalicitou.“

Až dosud. Morishita a jeho spoluautoři našli galaxii, která odpovídá popisu. Objevili ji s červeným posuvem z = 5,725, což znamená, že její světlo bylo vyzářeno v době, kdy byl vesmír starý jen asi 900 milionů až 1 miliardu let. Dostala jméno AMORE6 a byla objevena pomocí gravitačního čočkování. Ta zvětšila a zdvojila obraz galaxie, což usnadnilo její pozorování. JWST nalezl emisi Hβ, což je v astronomii důležitá čára používaná k různým měřením galaxií, ale nezjistil žádný kyslík. To znamená, že její metalicita je velmi nízká. „Nepřítomnost OIII okamžitě naznačuje, že AMORE6 ukrývá mezihvězdné prostředí s velmi nízkou metalicitou, téměř nedotčené,“ vysvětlují autoři.

Galaxie rovněž vykazuje nízkou hvězdnou hmotnost a extrémně kompaktní morfologii. „Tyto vlastnosti odpovídají masivnímu vzniku hvězd v nedotčeném nebo téměř nedotčeném prostředí,“ píší autoři. Jde o to, že tato galaxie není tak stará jako některé dřívější, plně zformované galaxie, které JWST objevil. Je poněkud záhadné, že tento výrazný příklad nedotčeného prostředí s nízkou metalicitou tvorby hvězd byl nalezen téměř miliardu let po Velkém třesku.

K potvrzení těchto zjištění a jejich podrobnějšímu pochopení bude zapotřebí dalších studií. Zjištění však naznačuje, že jsme na dobré cestě k pochopení přírody.

„Nález takového příkladu v relativně pozdní době kosmické historie je překvapivý,“ píší vědci. „Nicméně bez ohledu na kosmickou epochu je identifikace potenciálně nedotčeného objektu klíčovým potvrzením modelu Velkého třesku.“

Zdroj: https://www.universetoday.com/articles/this-ancient-pristine-galaxy-validates-the-big-bang

autor: František Martinek