Chybějící prvotní hvězdy mimo Galaxii nalezeny

ESO 007/10 tisková zpráva

Už se nemáte kde schovat!!!

Po letech úspěšného schovávání byly konečně nalezeny prvotní hvězdy mimo Mléčnou dráhu. K ukončení této astrofyzikální ‘hry na schovávanou’ s nejstaršími hvězdami v našem galaktickém sousedství přispěla nová pozorování dalekohledem ESO/VLT. Přinášejí tak důležité informace směřující k porozumění těm nejranějším hvězdám, které ve vesmíru vznikaly.

“Ve skutečnosti jsme vlastně nalezli formální chybu v dosud používaných metodách,“ říká Else Starkenburg, vedoucí autor článku oznamujícího tuto studii. “Nové vylepšené postupy nám umožnily objevit prvotní hvězdy skryté mezi všemi ostatními mnohem obvyklejšími stálicemi.”

O prvotních hvězdách se předpokládá, že vznikly krátce po velkém třesku. Obvykle obsahují jen 1/1000 množství prvků těžších než vodík či hélium (ve srovnání se Sluncem) a bývají označovány jako hvězdy s velmi nízkým obsahem kovů neboli nízkou metalicitou [1]. Patří k jedné z prvních generací hvězd v blízkém vesmíru a jsou velmi vzácné. Většinou byly pozorovány pouze přímo v naší Galaxii.

Kosmologové se domnívají, že velké galaxie, jako třeba ta naše, vznikly sléváním menších. Z toho plyne, že populace prvotních hvězd extrémně chudých na kovy v Galaxii patrně již existovala i v trpasličích galaxiích, ze kterých se Galaxie zformovala. A tedy, že tyto neobvyklé hvězdy by se měly nacházet také v dnes pozorovaných trpasličích galaxiích. “Doposud však byly pozorovány jen zřídka,” říká spoluautorka Giuseppina Battaglia. “Velké přehlídkové projekty v posledních několika letech stále ukazovaly, že ty nejstarší generace hvězd v naší Galaxii a okolních trpasličích galaxiích k sobě prostě nepatří, což se vůbec nedalo očekávat na základě platných kosmologických modelů.”

Obsah jednotlivých prvků ve hvězdách se měří na základě pozorování spektra, které je jakýmsi chemickým otiskem prstu ukazujícím na složení hvězdy [2]. Tým astronomů (The Dwarf galaxies Abundances and Radial-velocities Team [3]) pracujících s přístrojem FLAMES na dalekohledu ESO/VLT proto změřil spektra 2 000 jednotlivých obřích hvězd ve čtveřici našich nejbližších galaktických sousedů – trpasličích galaxiích Fornax, Sculptor, Sextans a Carina. Jelikož se tyto galaxie nacházejí typicky ve vzdálenosti asi 300 000 světelných let, což je trojnásobek průměru Galaxie, je možné ve spektrech hvězd měřit pouze ty nejsilnější emise, a i ty jen jako nejasné stopy. Tým objevil, že žádné z měřených spekter nepatří hledané skupině starých hvězd s extrémně nízkou metalicitou. 

Nové světlo do problému vnesl až tým kolem Else Starkenburga, který pečlivě srovnával pozorovaná spektra s teoretickými modely. Vědci přišli na to, že spektra normálních hvězd s nízkým obsahem kovů se od prvotních hvězd s extrémně nízkou metalicitou odlišují jen nepatrně. Tím se vysvětluje, proč předchozí metody byly neúspěšné při jejich identifikaci.

Díky extrémně detailním spektrům získaným přístrojem UVES na teleskopu ESO/VLT astronomové také potvrdili pradávný původ některých hvězd extrémně chudých na kovy. “Ve srovnání s rozmazanými spektry, která jsme měli dříve k dispozici, jsou tato tak detailní, jako bychom se dívali na otisk prstu pod mikroskopem,” vysvětluje členka týmu Vanessa Hill.
“Jedinou nevýhodou je, že takto lze sledovat jen velmi málo vybraných hvězd – je to totiž časově velmi náročné.”
 
“Tři z nalezených hvězd s extrémně nízkou metalicitou mají obsah těžších prvků 3000krát  a 10 000krát nižší, než má Slunce. A je mezi nimi i hvězda s dosud nejnižší známou metalicitou vůbec, která se nachází mimo naši Galaxii,” říká člen týmu Martin Tafelmeyer.
 
“Naše práce neodhalila jen několik zajímavých prvotních hvězd v těchto galaxiích, ale především poskytla novou mocnou techniku, jak jich najít mnohem více,” uzavírá Starkenburg. “Od nynějška se už nemají kam schovat.”
 

Zdroj

Poznámky

[1] Podle měřítek používaných v astrofyzice jsou za “kovy” považovány všechny prvky těžší než vodík a hélium. Tyto “kovy” byly ve vesmíru převážně vytvořeny teprve několika generacemi hvězd.

[2] Jak můžete vidět na příkladu duhy, bílé světlo lze rozdělit na několik základních barev. Astronomové také uměle rozdělují záření vzdálených objektů na jednotlivé barvy – vlnové délky. Jenže tam, kde lidské oko rozliší 6 základních barev, astronomové rozeznávají stovky a tisíce jednotlivých odstínů zaznamenaných jako spektrum – rozdílné množství světla vyzařovaného objektem na různých vlnových délkách ve velmi úzkých barevných pásmech. Detaily ve spektru – větší či menší množství záření na daných vlnových délkách – poskytují informaci o chemickém složení hmoty, která světlo vytvořila. To činí ze spektroskopie velmi užitečný nástroj pro zkoumání vesmíru.

[3] Členové týmu Dwarf galaxies Abundances and Radial-velocities Team (DART) pocházejí z devíti různých států.
  
Další informace

Výzkum byl prezentován v článku v časopise Astronomy and Astrophysics pod názvem “The NIR Ca II triplet at low metallicity” autorů E. Starkenburg a kol.. Připravován je i další článek (Tafelmeyer a kol.) prezentující měření spekter prvotních hvězd přístrojem UVES.

Složení týmu: Else Starkenburg, Eline Tolstoy, Amina Helmi a Thomas de Boer (Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen, Holandsko), Vanessa Hill (Laboratoire Cassiopée, Université de Nice Sophia Antipolis, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Francie), Jonay I. González Hernández (Observatoire de Paris, CNRS, Meudon, France a Universidad Complutense de Madrid, Španělskoi), Mike Irwin (University of Cambridge, VB), Giuseppina Battaglia (ESO), Pascale Jablonka a Martin Tafelmeyer (Université de Genève, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Switzerland), Matthew Shetrone (University of Texas, McDonald Observatory, USA) a Kim Venn (University of Victoria, Kanada).

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.

Odkazy

•   odborný článek

Kontakty

Else Starkenburg; Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen, The Netherlands; Phone: +31 50 363 8447; E-mail: else@astro.rug.nl

Giuseppina Battaglia; ESO; Phone: +49 89 3200 6362; E-mail: gbattagl (at) eso.org

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