APEX poprvé sleduje hvězdotvorbu ve vzdálené galaxii

ESO 012/10 tisková zpráva

Díky náhodnému objevu dalekohledem APEX astronomové poprvé přímo změřili velikost a jasnost oblastí zrodu hvězd ve velmi vzdálené galaxii. Ta je od nás natolik vzdálena, že světlo, které dnes vidíme, ji opustilo před deseti miliardami let. Obraz galaxie je zvětšen pomocí kosmické gravitační čočky, což nám poskytuje opravdu detailní pohled, který by jinak nebyl možný. Štastná náhoda tak odhalila hektický průběh hvězdotvorby v galaxiích raného vesmíru, kde hvězdné porodnice chrlí stálice až 100krát rychleji, než je tomu u jejich současných protějšků. Výzkum byl zveřejněn v časopise Nature.  
 
Při pozorování hmotné galaktické kupy [1] na submilimetrových vlnových délkách pomocí teleskopu APEX (Atacama Pathfinder Experiment) astronomové nalezli jednu neobvykle jasnou galaxii. Ukázalo se, že se nachází mnohem dále, než sledovaná kupa, a dokonce že se jedná o vůbec nejjasnější velmi vzdálenou galaxii dosud pozorovanou v tomto spektrálním pásmu. Nová galaxie dostala katalogové označení SMM J2135-0102. A proč je tak jasná? Prachové částice zde doslova září následkem intenzivního ohřívání světlem mladých hvězd.

„Byli jsme ohromeni nálezem takto jasného zdroje v neočekávaném místě. Brzy se ukázalo, že se jedná o dosud nepozorovaný objekt – velmi vzdálenou galaxii, jejíž světlo bylo zesíleno vlivem mezilehlé galaktické kupy“, říká Carlos De Breuck, člen týmu pracující na ESO, který prováděl pozorování pomocí teleskopu APEX (Chajnantor, Chilské Andy, 5000 m n. m).

Nově objevená galaxie SMM J2135-0102 je tak jasná právě díky hmotné galaktické kupě, ležící v popředí. Ohromná hmota kupy zakřivuje světelné paprsky, přicházející ze vzdálenějšího zdroje a pracuje tedy jako gravitační čočka [2]. Stejně jako klasický dalekohled dokáže gravitační čočka přiblížit a projasnit náš pohled na vzdálený objekt. Pouze příznivému geometrickému uspořádání kupy a vzdálené galaxie vděčíme za to, že obraz SMM J2135-0102 je zvětšen asi 32krát.  

„Přestože sledovaná galaxie je 10 miliard světelných let daleko, umožňuje nám toto dodatečné zvětšení odhalit nevídané detaily,“ vysvětluje Mark Swinbank (Durham University), vedoucí autor článku oznamujícího objev. „V rámci následných pozorování provedených pomocí dalekohledu Submillimeter Array jsme mohli v této galaxii studovat oblaka, kde dochází ke zrodu hvězd, a to s vysokým rozlišením.“  
 
Zvětšení v našem případě znamená, že bylo možné na záběrech rozlišit oblasti zrodu hvězd s fyzickými rozměry řádu stovek světelných let – což je téměř srovnatelné s obřími oblaky v naší Galaxii. K pozorování takových detailů by bez přispění gravitační čočky bylo potřeba použít budoucí dalekohled jako třeba ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), který je v současnosti konstruovan na stejném místě jako již pozoruje APEX. Tento šťastný objev nám tak poskytl unikátní představu, jak bude vypadat submilimetrová astronomie za několik let.

Pozorované oblasti zrodu hvězd jsou svou velikostí srovnatelné s těmi v naší Galaxii, ale stokrát zářivější. To ukazuje, že hvězdotvorba v ranných fázích vývoje galaxií probíhala mnohem prudčeji, než v současnosti. Celá oblaka v galaxii SMM J2135-0102 v mnoha ohledech připomínají nejhustější jádra oblastí hvězdotvorby v blízkém vesmíru. 

„Odhadujeme, že  SMM J2135-0102 produkuje hvězdy rychlostí až 250 Sluncí za rok“, říká Breuck. „Tvorba hvězd v těchto velkých oblacích je odlišná od té, kterou známe v blízkém okolí, ale naše pozorování ukazují, že k jejímu popisu a pochopení je možné použít stejné fyzikální principy, které využíváme pro hvězdné porodnice v blízkém okolí.“

Zdroj

 
Poznámky

[1] Galaktické kupy patří k nejhmotnějším objektům ve vesmíru, které jsou drženy pohromadě vlastní gravitací. Jsou složeny ze stovek až tisíců galaxií. Ty ale představují asi jen desetinu jejich celkové hmotnosti, která může dosahovat až milion miliard Sluncí (10¹⁵). Většina hmoty je tvořena horkým plynem a temnou hmotou. V tomto případě pozorovaná kupa nese označení MACS J2135-010217 (nebo MACS J213512.10-010258.5) a je od nás vzdálena 4 miliardy světelných let.

[2] Efekt gravitační čočky předpověděl Albert Einstein ve své obecné teorii relativity. Díky obrovské hmotnosti (a poloze mezi námi a sledovaným ještě vzdálenějším objektem) funguje kupa galaxií jako obrovská čočka. Zakřivuje paprsky přicházející z objektu v pozadí, ale díky nerovnoměrnému rozložení hmoty produkuje spoustu zajímavých optických efektů – kromě zvětšení obrazu také tvarové zkreslení, obří oblouky a mnohonásobné obrazy stejného objektu.
 
Další informace

Výzkum byl prezentován v časopise Nature (online) v článku 'Intense star formation within resolved compact regions in a galaxy at z=2.3'  autorů A. M. Swinbank a kol (DOI 10.1038/nature08880).

Složení týmu: A. M. Swinbank, I. Smail, J. Richard, A. C. Edge a K. E. K. Coppin (Institute for Computational Cosmology, Durham University, UK), S. Longmore, R. Blundell, M. Gurwell a D. Wilner (Harvard-Smithsonian Center For Astrophysics, USA), A. I. Harris a L. J. Hainline (Department of Astronomy, University of Maryland, USA), A.J. Baker (Department of Physics and Astronomy, Rutgers, University of New Jersey, USA), C. De Breuck, A. Lundgren a G. Siringo (ESO), R. J. Ivison (UKATC a Royal Observatory of Edinburgh, UK), P. Cox, M. Krips a R. Neri (Institut de Radio Astronomie Millimétrique, Francie), B. Siana (California Institute of Technology, USA), D. P. Stark (Institute of Astronomy, University of Cambridge, UK) a J. D. Younger (Institute for Advanced Study, USA).

Teleskop APEX (Atacama Pathfinder Experiment) je anténa o průměru 12 m, která se nachází v nadmořské výšce 5 100 m na planině Chajnantor (Chilské Andy). APEX pracuje na milimetrových a submilimetrových vlnových délkách a tato oblast patří k relativně neprobádaným. Astronomická pozorování na těchto vlnových délkách totiž vyžadují speciální moderní detektory a extrémně suché a vysoko položené pozorovací stanoviště (jako třeba Chajnantor). APEX je v současnosti největším zařízením svého druhu na jižní polokouli a jedná se o společný projekt Max Planck Institute for Radio Astronomy, Onsala Space Observatory a ESO. ESO také zajišťuje činnost dalekohledu. APEX je testovacím zařízením projektu ALMA – je založen na prototypu antény zkonstruované v rámci projektu ALMA, nachází se na stejném místě a předpokládá se, že objeví řadu zajímavých cílů, které ALMA po svém dokončení bude sledovat detailně.

ESO (Evropská jižní observatoř) je hlavní mezinárodní astronomickou organizací Evropy a patří k nejproduktivnějším astronomickým observatořím světa. Je podporována 14 členskými státy, kterými jsou: Belgie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemí, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko a Velká Británie. ESO má za cíl vývoj, konstrukci a provoz výkonných pozemních astronomických zařízení, která umožní významné vědecké objevy. ESO také hraje přední roli při propagaci a organizaci mezinárodní spolupráce na poli astronomického výzkumu. ESO v současnosti provozuje tři observatoře světově úrovně: La Silla, Paranal a Chajnantor, které se nacházejí na poušti Atacama v Chile. Na Paranalu se nachází VLT (Very Large Telescope = Velmi velký dalekohled) – nejvyspělejší pozemní dalekohled pracující ve viditelném světle a VISTA, největší přehlídkový dalekohled pro infračervenou oblast na světě. Zároveň je ESO evropským zástupcem největšího astronomického projektu všech dob – teleskopu ALMA budovaného na planině Chajnantor. V současnosti ESO plánuje výstavbu Evropského extrémně velkého dalekohledu (E-ELT), který bude mít průměr primárního zrcadla 42 metrů. Měl by pracovat v infračerveném i viditelném oboru záření a stane se největším dalekohledem světa.

•     odborný článek
•     další informace o projektu APEX

Kontakty

Mark Swinbank; Durham University; Durham, United Kingdom; Tel: +44 191 334 3786; Email: a.m.swinbank@durham.ac.uk

Carlos de Breuck; ESO; Garching, Germany; Tel: +49 89 3200 6613 (until 23 March available on +1 626 272 8473, time zone PDT, USA); Email: cdebreuc@eso.org

Douglas Pierce-Price; ESO; Garching, Germany; Tel: +49 89 3200 6759; Email: dpiercep@eso.org

Překlad: Jiří Srba, Hvězdárna Valašské Meziříčí
Národní kontakt: Pavel Suchan +420 267 103 040; suchan@astro.cz