Nejvzdálenější objekt ve vesmíru

Spojením sil dvou kosmických observatoří NASA, kterými jsou Hubble Space Telescope a Spitzer Space Telescope, společně s jedním přírodním jevem, kterým je vesmírná gravitační čočka, astronomové ustanovili nový rekord a objevili doposud nejvzdálenější galaxii ve vesmíru.

Velmi malý objekt, který je pouze nepatrným zlomkem velikosti naší Galaxie – Mléčné dráhy – umožňuje pohled zpět v čase do doby, kdy stáří vesmíru činilo pouhá 3 % jeho současného stáří, které bylo určeno na 13,7 miliardy roků. Nově objevená galaxie byla pojmenována MACS0647-JD. Vidíme ji ve stavu, v jakém se nacházela 420 miliónů roků po vzniku vesmíru označovaném jako velký třesk. Aby její světlo dosáhlo Země, muselo putovat vesmírem 13,3 miliardy roků.

Toto je poslední objev v rámci rozsáhlého programu, který využívá vliv vesmírných gravitačních čoček k odhalení vzdálených galaxií z období mladého vesmíru. Průzkum s názvem Cluster Lensing And Supernova survey with Hubble (CLASH) využívá kosmické dalekohledy a působení velmi hmotných kup galaxií ke zvýšení jasnosti vzdálených galaxií v důsledku efektu označovaného jako gravitační čočka.

Po cestě trvající 8 miliard let světlo galaxie procházelo kolem masivní kupy galaxií MACS J0647+7015. V důsledku tohoto vlivu gravitační čočky objevil mezinárodní výzkumný tým, jehož vedoucím byl Marc Postman (Space Telescope Science Institute, Baltimore, Maryland), tři zvětšené obrázky objektu MACS0647-JD, pořízené prostřednictvím HST. Gravitace kupy galaxií zesílila světlo vzdálené galaxie a vytvořila její obrázky, které jsou přibližně 8krát, 7krát a 2krát jasnější, než by měly ve skutečnosti být. Bez tohoto vlivu by astronomové tuto velice vzdálenou a slabou galaxii nemohli spatřit.

Objekt je tak malý, že se může jednat o zárodečný útvar vznikající budoucí galaxie. Analýzy ukazují, že průměr galaxie je méně než 600 světelných roků. Na základě pozorování poněkud bližších galaxií astronomové usoudili, že typická galaxie z této epochy by měla mít průměr zhruba 2 000 světelných let. Pro srovnání: Velký Magellanův oblak – trpasličí galaxie, která je průvodcem naší Galaxie – má průměr 14 000 světelných roků. A průměr naší Galaxie je asi 150 000 světelných let.

„Pozorovaný objekt může být jedním z mnoha stavebních bloků budoucích galaxií,“ vysvětluje Dan Coe (Space Telescope Science Institute). „V průběhu následujících 13 miliard roků mohl absolvovat desítky, stovky či tisíce srážek a splynutí s jinými objekty.“

Odhadovaná celková hmotnost hvězd této zárodečné galaxie odpovídá zhruba 100 miliónům až jedné miliardě hmotností Slunce, což je 0,1 až 1 % hmotnosti hvězd naší Galaxie.

Dan Coe strávil se svými spolupracovníky několik měsíců systematickým prověřováním alternativních možností vysvětlení tohoto objektu, jako jsou například červené hvězdy, hnědí trpaslíci, červené (staré a/nebo obsahující velké množství prachu) galaxie v průměrné vzdálenosti od Země apod. Nakonec dospěl k závěru, že velmi vzdálená galaxie je tím správným vysvětlením.

„Všechny tři obrázky galaxie vytvořené v důsledku gravitační čočky se nacházejí v polohách, jaké byly očekávány pro velmi vzdálenou galaxii pozorovanou ze Země, a jsou v souladu s nejlepšími modely pro takovouto gravitační čočku,“ dodává Dan Coe.

Rudý posuv je důsledkem probíhajícího rozpínání vesmíru. Pro galaxii MACS0647-JD byl určen na hodnotu odpovídající číslu 11, což je vůbec nejvyšší rudý posuv, jaký byl kdy pozorován. Vlnové délky ultrafialového záření galaxie byly posunuty do oblasti blízkého infračerveného záření v důsledku putování světla rozpínajícím se vesmírem. „V raném vesmíru zářily galaxie díky přítomnosti horkých mladých modrých hvězd, avšak při pozorování pomocí Hubblova kosmického dalekohledu se nyní jeví jako mimořádně červené.“

První galaxie se ve vesmíru vytvořily zhruba v období 100 až 500 miliónů roků po velkém třesku. Galaxie, které se zformovaly v raném období vesmíru, jsou objevovány jako starobylé útvary, obsahují velmi málo těžkých prvků, jejichž množství se zvyšovalo až později při explozích supernov.

Takovéto galaxie budou zajisté cílem výzkumu pro nový připravovaný kosmický dalekohled James Webb Space Telescope (JWST). „Při pozorování prostřednictvím HST jsme již dosáhli jeho limitu, protože galaxie jsou stěží viditelné,“ říká Marc Postman. „K pozorování takto slabých objektů potřebujeme větší kosmické dalekohledy.“

Nový kosmický rekordman je druhou velmi vzdálenou galaxií objevenou v rámci programu CLASH. Počátkem roku 2012 astronomové ohlásili objev galaxie, která existovala již v době, kdy vesmír byl starý 490 miliónů roků (rudý posuv z = 9,6); vznikla tedy o 70 miliónů roků později, než nově objevená galaxie.

Zdroj: http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2012/36/

autor: František Martinek