První generace hvězd se zrodila 250 až 350 miliónů roků po Velkém třesku

Astronomové z Velké Británie a z USA zkoumali šest nejvzdálenějších galaxií známých v současné době a zjistili, že vzdálenosti těchto galaxií od Země odpovídají pohledu zpět v čase do doby před více než 13 miliardami roků, kdy stáří vesmíru bylo pouhých 550 miliónů roků. Použili data získaná dvěma největšími vesmírnými observatořemi NASA s názvem Hubbleův vesmírný teleskop HST a Spitzerův vesmírný teleskop, a několika pozemními observatořemi. Vypočítali věk těchto galaxií na 200 až 300 miliónů roků, což jim umožnilo odhadnout, kdy jejich hvězdy vznikly.

„Teoretikové zvažovali, že vesmír byl temným místem po dobu prvních několika stovek miliónů roků, než se zformovaly první hvězdy a galaxie,“ říká hlavní autor studie Nicolas Laporte, astronom z Kavli Institute for Cosmology and the Cavendish Laboratory at the University of Cambridge. „Potvrzování okamžiku, kdy byl vesmír zaplaven prvním světlem hvězd, je hlavním problémem astronomie.“

„Z našich pozorování vyplývá, že kosmický úsvit nastal zhruba 250 až 350 miliónů roků po vzniku vesmíru. Galaxie, které nyní studujeme, měly v době jejich utváření dostatečnou svítivost na to, aby byly v budoucnu pozorovatelné pomocí vesmírného teleskopu JWST.“

Nicolas Laporte a jeho spolupracovníci analyzovali světlo hvězd z galaxií, jak jej zaznamenaly teleskopy HST a Spitzer, zkoumající charakteristiky rozložení jejich energie, udávající přítomnost atomárního vodíku v jejich hvězdných atmosférách. To umožňuje odhadnout věk hvězd, které jej obsahují.

Tyto vodíkové signatury zvyšují intenzitu, jak hvězdná populace postupně stárne, avšak zmenšují se, když galaxie jsou starší než jedna miliarda roků. Závislost na věku nastává, protože mnohem hmotnější hvězdy, které přispívají k tomuto signálu, spalují ve svém nitru jaderné palivo mnohem rychleji a tudíž umírají první.

„Tento ukazatel věku byl použit doposud pro hvězdy v našem sousedství v Mléčné dráze, avšak může být rovněž využit u nesmírně slabých galaxií, pozorovatelných na velmi rané etapě vývoje vesmíru,“ říká spoluautor studie Romain Meyer, astronom z Department of Physics and Astronomy at University College London and the Max Planck Institute for Astronomy. „Použitím tohoto indikátoru můžeme dokonce odvodit, že tyto galaxie jsou staré 200 až 300 miliónů roků.“

Podle analýzy dat z Hubbleova a Spitzerova teleskopu astronomové museli určit rudý posuv každé galaxie, který udává jejich kosmologickou vzdálenost a odtud plynoucí pohled zpět v čase do doby, kdy byly pozorovány. Aby toho dosáhli, uskutečnili spektroskopická měření při použití několika výkonných pozemních dalekohledů, jako je například ALMA, VLT (ESO), dvojice dalekohledů Keck a dalekohled Gemini-South.

Tato měření umožnila astronomům potvrdit, že pohled na tyto galaxie odpovídá pohledu zpět v čase do minulosti vesmíru, do doby, kdy byl vesmír starý pouhých 550 miliónů roků.

„V průběhu uplynulé dekády astronomové snižovali hranice pozorování na dobu, kdy vesmír byl starý pouhá 4 % jeho současného věku,“ říká profesor Richard Ellis, spoluautor studie a astronom na Department of Physics and Astronomy at University College London. „Nicméně kvůli omezené průhlednosti zemské atmosféry a schopností HST a Spitzerova kosmického teleskopu jsme již dosáhli našeho limitu.“

Nyní dychtivě očekáváme vypuštění nového kosmického dalekohledu JWST (James Webb Space Telescope), který – jak doufáme – bude mít schopnost být přímo svědkem kosmického úsvitu. Snaha spatřit tento důležitý okamžik v historii vesmíru byla celá desetiletí svatým grálem astronomie.

Protože jsme vytvořeni z materiálu vyrobeného v nitrech hvězd, určitým způsobem to souvisí s hledáním našeho vlastního původu.

Objev byl publikován v Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Zdroj: http://www.sci-news.com/astronomy/first-generation-stars-big-bang-09796.html a https://phys.org/news/2021-06-cosmic-dawn-million-years-big.html

autor: František Martinek