Astronomové objevili dosud nejvzdálenější galaxii. Blíže ji bude zkoumat JWST

Galaxie s názvem HD1 byla vyhlášena novým nejvzdálenějším objektem ve vesmíru. Nachází se ve vzdálenosti asi 13,5 miliardy světelných let a existovala jen asi 330 milionů let po velkém třesku. A tato vzdálená galaxie může ukrývat i další překvapení – buď hvězdy populace III, první hvězdy zrozené ve vesmíru, nebo nejranější dosud nalezenou supermasivní černou díru.

Tato zjištění jsou prezentována ve dvou článcích, které byly dnes (7. dubna) zveřejněny v časopise The Astrophysical Journal a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters (MNRAS).

HD1 je extrémně jasná v ultrafialovém světle, což obvykle svědčí o tom, že galaxie produkuje hvězdy vysokou rychlostí. Vědci si však rychle uvědomili, že i kdyby HD1 byla hvězdnou galaxií, vytvářela by více než 100 hvězd ročně.

„To je nejméně desetkrát více, než u těchto galaxií očekáváme,“ uvedl Fabio Pacucci, hlavní autor studie MNRAS a spoluautor objevného článku v časopise The Astrophysical Journal, v tiskové zprávě.

Tým se proto zaměřil na další možnosti, které by mohly vysvětlit přebytek ultrafialového světla v galaxii HD1.

První hvězdy vesmíru

Jedním z možných vysvětlení ultrafialového záření HD1 je, že hvězdy, které galaxie produkuje, se liší od běžných hvězd produkovaných v moderních galaxiích. Dnešní hvězdy jsou tvořeny recyklovaným materiálem vyvrženým z předchozích generací hvězd. Každá hvězda tedy obsahuje nějaké těžší prvky, i když je jich jen trocha.

Ale ve velmi raném vesmíru, po velkém třesku, se prvotní plyn skládal výhradně z vodíku, helia a vzorku lithia a berylia. Z těchto prvků se zrodily první hvězdy. Byly známé jako hvězdy populace III, byly hmotnější, svítivější a žhavější než dnešní hvězdy. Také se u nich dokonale prosadila mantra žít rychle a zemřít mladé, neboť shořely během pouhých několika milionů let.

Jediný problém: hvězdy populace III jsou hypotetické, protože díky jejich rychlému životu nebyly nikdy spatřeny žádné přímé důkazy o jejich existenci. Nedávný objev nejstarší hvězdy Earendel však může být pro lovce hvězd populace III přínosný – pokud následné studie zjistí, že složení hvězdy je výhradně z vodíku a helia.

Mezitím, i když by hvězdy populace III snadno vysvětlily jasnost HD1 v ultrafialovém záření, nejsou jedinou možností.

Nejstarší vesmírná příšera

Alternativně by ultrafialový jas galaxie mohla vysvětlit supermasivní černá díra. V takovém případě by se supermasivní černá díra stala nejstarší známou, čímž by překonala dosavadní rekord asi o 500 milionů let.

Předpokládá se, že supermasivní černé díry se nacházejí v srdcích většiny galaxií, ale pochopení toho, jak tato monstra v raném vesmíru tak rychle vyrostla, zůstává pro vědce hádankou. Fyzika nám říká, že černé díry potřebují čas, aby pohltily dostatek materiálu k tomu, aby narostly do supermasivních rozměrů, což znamená, že vědci neočekávali, že je uvidí tak brzy v časové ose vesmíru.

V roce 2017 však astronomové začali tato monstra nacházet v nejranějších galaxiích vesmíru. Disky materiálu obklopovaly černé díry a vnikající hmota zářila tak jasně, že galaxie jsou i přes své extrémní vzdálenosti vidět dodnes.

Právě vysokoenergetické fotony z tohoto infalujícího materiálu, který se prudce obtáčí kolem černé díry, by mohly být příčinou ultrafialového jasu HD1.

„Černá díra v HD1, která vznikla několik set milionů let po velkém třesku, musela vyrůst z masivního zárodku nebývalou rychlostí,“ vysvětluje spoluautor článku v MNRAS Avi Loeb. Taková raná černá díra sice neodpoví na otázku, jak tyto objekty tak rychle vyrostly, ale zúží se tím doba jejich vzniku v raném vesmíru.

Čeká se na JWST

K tomuto vzdálenému objevu strávil tým více než 1 200 hodin pozorováním pomocí teleskopu Subaru, teleskopu VISTA, britského infračerveného teleskopu a Spitzerova vesmírného teleskopu. Pro ověření vzdálenosti HD1 tým plánuje galaxii pozorovat znovu, tentokrát pomocí výkonného vesmírného dalekohledu NASA James Webb Space Telescope.

JWST, který je schopen nahlédnout zpět k prvním světelným zářičům, jež se objevily po velkém třesku, bude také schopen rozhodnout, která teorie vysvětluje ultrafialový svit HD1. A možná najde ještě vzdálenější galaxie v nejranějších okamžicích vesmíru.

Zdroj: https://astronomy.com/news/2022/04/researchers-discover-the-most-distant-galaxy-yet