Pradávné slévání galaxií

ESO 012/18 tisková zpráva

ALMA a APEX objevily mohutné seskupení formujících se galaxií v mladém vesmíru

Radioteleskopy ALMA a APEX nahlédly hluboko do minulosti vesmíru, do doby, kdy byl vesmír desetkrát mladší než dnes, a pozorovaly počáteční fázi gigantického kosmického hromadění hmoty – probíhající kolizi mladých galaxií s překotnou tvorbou hvězd. Astronomové se dosud domnívali, že k těmto událostem ve vesmíru docházelo asi tři miliardy let po velkém třesku. Tato nová pozorování však odhalují, že tyto procesy se odehrávaly ještě o více než miliardu let dříve, což je velkým překvapením. Předpokládá se, že tyto prastaré systémy představují zárodky nejhmotnějších známých struktur současného vesmíru: kup galaxií.

Dvojice mezinárodních vědeckých týmů pod vedením Tima Millera (Dalhousie University, Canada; Yale University, USA) a Ivána Otea (University of Edinburgh, UK) využila radioteleskopů ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) a APEX (Atacama Pathfinder Experiment) a odhalila v mladém vesmíru překvapivě kompaktní koncentrace galaxií v počátečních fázích procesu slévání. Tyto útvary pravděpodobně tvoří jádra mohutných kosmických struktur, které dnes známe jako kupy galaxií.

Díky hlubokému pohledu do minulosti na vzdálenost přesahující 90 % pozorovatelného vesmíru se týmu Tima Millera podařilo pozorovat galaktickou protokupu s označením SPT2349-56. Světlo tohoto objektu se na cestu k nám vydalo v době, kdy byl vesmír desetkrát mladší, než je dnes.

V jednotlivých galaxiích tohoto hustého uskupení probíhá překotná tvorba hvězd, proto je vědci označují jako starburst galaxies. Koncentrace intenzivní hvězdotvorby v takto malém prostoru dělá z tohoto místa jednu z nejaktivnějších oblastí tvorby hvězd, jaká kdy byla pozorována v mladém vesmíru. Každý rok v tomto místě vznikají tisíce nových hvězd, zatímco v naší galaxii v současnosti vznikne v průměru jedna hvězda ročně.

Tým pod vedením Ivána Otea objevil podobnou strukturu na kombinovaných záběrech pořízených pomocí ALMA a APEX. Tvoří ji na prach bohaté galaxie s překotnou hvězdotvorbou. Objekt tohoto typu bývá díky své barvě označován jako “dusty red core” (červené prachové jádro).

Iván Oteo vysvětluje, v čem jsou tyto objekty neobvyklé: „Předpokládá se, že vývojová epizoda zaprášených galaxií s překotnou tvorbou hvězd je poměrně krátká, protože během ní je plyn spotřebován mimořádným tempem. Kdykoliv a kdekoliv ve vesmíru jsou tyto galaxie obvykle zastoupeny jen menšinově. To, že jsme jich objevili hodně na jednom místě a ve stejnou dobu je poněkud překvapující a stále nechápeme, proč tomu tak je.

Tyto formující se kupy galaxií byly poprvé zaznamenány jako slabé světlejší skvrnky na záběrech získaných pomocí pozemního dalekohledu SPT na jižním pólu (South Pole Telescope) a kosmického teleskopu Herschel (Herschel Space Observatory). Následná pozorování pomocí radioteleskopů ALMA a APEX ukázala, že objekty mají neobvyklou strukturu, a potvrdila, že jsou mnohem starší, než se myslelo – pozorujeme je tak, jak vypadaly pouze 1,5 miliardy let po velkém třesku.

Nejnovější pozorování pomocí ALMA s vysokým rozlišením nakonec odhalila, že dvojice slabých mlhavých skvrn nepředstavuje jednotlivé objekty, ale že se ve skutečnosti jedná o útvary složené ze čtrnácti respektive deseti jednotlivých hmotných galaxií, které všechny leží v prostoru, jehož průměr odpovídá vzdálenosti mezi naší Galaxií a blízkými sousedními galaxiemi Magellanovými oblaky.

„Tyto objevy učiněné pomocí ALMA představují jen pomyslnou špičku ledovce. Dodatečná pozorování pomocí APEX ukazují, že skutečný počet galaxií s probíhajícím formováním hvězd je pravděpodobně dokonce třikrát větší. Rovněž pokračující kampaň využívající dalekohled VLT a přístroje MUSE odhaluje další a další galaxie,“ dodává Carlos De Breuck, astronom ESO.

Současné teoretické a počítačové modely naznačují, že vývoj podobně hmotných protokup by měl trvat mnohem déle. S využitím dat získaných pomocí ALMA, s mimořádnou citlivostí a rozlišením, jako vstupních údajů pro sofistikované numerické simulace, budou vědci schopni zkoumat formování kup galaxií v období méně než 1,5 miliardy let po velkém třesku.

„Jakým způsobem toto uskupení galaxií narostlo do těchto rozměrů a tak rychle, je záhadou. Nevytvořilo se postupně během miliard let, jak astronomové očekávali. Tento objev nabízí příležitost ke zkoumání způsobů, jakými se hmotné galaxie sbližují, aby vytvořily mohutné kupy galaxií,“ říká vedoucí autor jednoho z publikovaných článků Tim Miller (kandidát PhD, Yale University).

Zdroj

Další informace

Výzkum byl prezentován ve dvojici článků: „The Formation of a Massive Galaxy Cluster Core at z = 4.3” autorů T. Miller a kol., v časopise Nature; “An Extreme Proto-cluster of Luminous Dusty Starbursts in the Early Universe” autorů I. Oteo a kol., v časopise Astrophysical Journal.

Složení prvního týmu: T. B. Miller (Dalhousie University, Halifax, Kanada; Yale University, New Haven, Connecticut, USA), S. C. Chapman (Dalhousie University, Halifax, Kanada; Institute of Astronomy, Cambridge, UK), M. Aravena (Universidad Diego Portales, Santiago, Chile), M. L. N. Ashby (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts, USA), C. C. Hayward (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts, USA; Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute, New York, New York, USA), J. D. Vieira (University of Illinois, Urbana, Illinois, USA), A. Weiß (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Německo), A. Babul (University of Victoria, Victoria, Kanada), M. Béthermin (Aix-Marseille Université, CNRS, LAM, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Marseille, Francie), C. M. Bradford (California Institute of Technology, Pasadena, California, USA; Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, California, USA), M. Brodwin (University of Missouri, Kansas City, Missouri, USA), J. E. Carlstrom (University of Chicago, Chicago, Illinois USA), Chian-Chou Chen (ESO, Garching, Německo), D. J. M. Cunningham (Dalhousie University, Halifax, Kanada; Saint Mary’s University, Halifax, Nova Scotia, Kanada), C. De Breuck (ESO, Garching, Německo), A. H. Gonzalez (University of Florida, Gainesville, Florida, USA), T. R. Greve (University College London, Gower Street, London, UK), Y. Hezaveh (Stanford University, Stanford, California, USA), K. Lacaille (Dalhousie University, Halifax, Kanada; McMaster University, Hamilton, Kanada), K. C. Litke (Steward Observatory, University of Arizona, Tucson, Arizona, USA), J. Ma (University of Florida, Gainesville, Florida, USA), M. Malkan (University of California, Los Angeles, California, USA) , D. P. Marrone (Steward Observatory, University of Arizona, Tucson, Arizona, USA), W. Morningstar (Stanford University, Stanford, California, USA), E. J. Murphy (National Radio Astronomy Observatory, Charlottesville, Virginia, USA), D. Narayanan (University of Florida, Gainesville, Florida, USA), E. Pass (Dalhousie University, Halifax, Kanada), University of Waterloo, Waterloo, Kanada), R. Perry (Dalhousie University, Halifax, Kanada), K. A. Phadke (University of Illinois, Urbana, Illinois, USA), K. M. Rotermund (Dalhousie University, Halifax, Kanada), J. Simpson (University of Edinburgh, Royal Observatory, Blackford Hill, Edinburgh; Durham University, Durham, UK), J. S. Spilker (Steward Observatory, University of Arizona, Tucson, Arizona, USA), J. Sreevani (University of Illinois, Urbana, Illinois, USA), A. A. Stark (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts, USA), M. L. Strandet (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Německo) a A. L. Strom (Observatories of The Carnegie Institution for Science, Pasadena, California, USA).

Složení druhého týmu: I. Oteo (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, UK; ESO, Garching, Německo), R. J. Ivison (ESO, Garching, Německo; Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, UK), L. Dunne (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, UK; Cardiff University, Cardiff, UK), A. Manilla-Robles (ESO, Garching, Německo; University of Canterbury, Christchurch, Nový Zéland), S. Maddox (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, UK; Cardiff University, Cardiff, UK), A. J. R. Lewis (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, UK), G. de Zotti (INAF-Osservatorio Astronomico di Padova, Padova, Itálie), M. Bremer (University of Bristol, Tyndall Avenue, Bristol, UK), D. L. Clements (Imperial College, London, UK), A. Cooray (University of California, Irvine, California, USA), H. Dannerbauer (Instituto de Astrofíısica de Canarias, La Laguna, Tenerife, Španělko; Universidad de La Laguna, Dpto. Astrofísica, La Laguna, Tenerife, Španělko), S. Eales (Cardiff University, Cardiff, UK), J. Greenslade (Imperial College, London, UK), A. Omont (CNRS, Institut d’Astrophysique de Paris, Paris, Francie; UPMC Univ. Paris 06, Paris, Francie), I. Perez–Fournón (University of California, Irvine, California, USA; Instituto de Astrofísica de Canarias, La Laguna, Tenerife, Španělko), D. Riechers (Cornell University, Space Sciences Building, Ithaca, New York, USA), D. Scott (University of British Columbia, Vancouver, Kanada), P. van der Werf (Leiden Observatory, Leiden University, Leiden, Nizozemí), A. Weiß (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Německo) a Z-Y. Zhang (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, UK; ESO, Garching, Německo).

ESO je nejvýznamnější mezivládní astronomická organizace v Evropě, která v současnosti provozuje nejproduktivnějších pozemní astronomické observatoře světa. ESO má 15 členských států: Belgie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie a dvojici strategických partnerů – Chile, která hostí všechny observatoře ESO, a Austrálii. ESO uskutečňuje ambiciózní program zaměřený na návrh, konstrukci a provoz výkonných pozemních pozorovacích komplexů umožňujících astronomům dosáhnout významných vědeckých objevů. ESO také hraje vedoucí úlohu při podpoře a organizaci celosvětové spolupráce v astronomickém výzkumu. ESO provozuje tři unikátní pozorovací střediska světového významu nacházející se v Chile: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Observatoři Paranal, nejvyspělejší astronomické observatoři světa pro viditelnou oblast, pracuje Velmi velký dalekohled VLT a dva přehlídkové teleskopy – VISTA a VST. Dalekohled VISTA pozoruje v infračervené části spektra a je největším přehlídkovým teleskopem světa, dalekohled VST je největším teleskopem navrženým k prohlídce oblohy ve viditelné oblasti spektra. ESO je významným partnerem zařízení APEX a revolučního astronomického teleskopu ALMA, největšího astronomického projektu současnosti. Nedaleko observatoře Paranal, na hoře Cerro Armazones, staví ESO nový dalekohled ELT (Extremely Large Telescope) s primárním zrcadlem o průměru 39 m, který se stane „největším okem lidstva hledícím do vesmíru“.

Odkazy

• Vědecký článek (Miller a kol.)
• Vědecký článek (Oteo a kol.)
• Snímky dalekohledu APEX
• Snímky dalekohledu ALMA

Kontakty

Viktor Votruba; národní kontakt; Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov, Česká republika; Email: votruba@physics.muni.cz

Jiří Srba; překlad; Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o., Česká republika; Email: jsrba@astrovm.cz

Axel Weiss; Max-Planck-Institut für Radioastronomie; Bonn, Germany; Tel.: +49 228 525 273; Email: aweiss@mpifr-bonn.mpg.de

Carlos de Breuck; ESO; Garching, Germany; Tel.: +49 89 3200 6613; Email: cdebreuc@eso.org

Richard Hook; ESO Public Information Officer; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 3200 6655; Mobil: +49 151 1537 3591; Email: rhook@eso.org