Ultra slabá trpasličí galaxie spatřená pouhých 480 milionů let po Velkém třesku

Galaxie JD1, zvětšená gravitační čočkou, přináší zprávu o samotném úsvitu galaxií krátce po Velkém třesku. První miliarda let života vesmíru byla zásadním obdobím v jeho vývoji. Po Velkém třesku, přibližně před 13,8 miliardami let, se raný vesmír zvětšil a dostatečně ochladil, aby se vytvořily atomy vodíku. Atomy vodíku absorbují ultrafialové fotony z mladých hvězd; avšak až do zrození prvních hvězd a galaxií se vesmír stal temným a vstoupil do období známého jako kosmický temný věk.

Objevení se prvních hvězd a galaxií o několik set milionů let později zaplavilo vesmír energetickým ultrafialovým světlem, které začalo ionizovat vodíkovou mlhu. To zase umožnilo fotonům cestovat vesmírem a učinit vesmír průhledným.

Určení typů galaxií, které dominovaly této éře – nazývané epocha reionizace – je hlavním cílem dnešní astronomie, ale až do vývoje vesmírného teleskopu Jamese Webba astronomové postrádali citlivé infračervené přístroje potřebné ke studiu první generace galaxií.

„Většina galaxií, které byly dosud nalezeny prostřednictvím Webbova teleskopu, jsou jasné galaxie, které jsou vzácné a nepředpokládá se, že by byly zvláště reprezentativní pro mladé galaxie, které obývaly raný vesmír,“ řekl Guido Roberts-Borsani, postdoktorandský výzkumník na University of California, Los Angeles. „Jako takové, i když jsou důležité, nejsou považovány za hlavní činitele, kteří odstranili celou tu vodíkovou mlhu. Na druhou stranu ultraslabé galaxie, jako je JD1, jsou mnohem početnější, a proto věříme, že jsou reprezentativnějšími galaxiemi, které vedly proces reionizace a umožnily ultrafialovému světlu nerušeně cestovat prostorem a časem.“

Galaxie JD1, která byla poprvé pozorována v roce 2014, se nachází za obrovskou kupou galaxií Abell 2744. Tato kupa je asi 4 miliardy světelných let daleko od Země, má asi 350 milionů světelných let v průměru a má hmotnost ekvivalentní více než 4 bilionům hmotností Slunce. Kombinovaná gravitační síla kupy zakřivuje a zesiluje světlo z JD1, díky čemuž se slabá galaxie jeví větší a 13krát jasnější, než by jinak vypadala.

Roberts-Borsani a jeho kolegové použili spektrograf Webbova teleskopu Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) k získání infračerveného spektra JD1, což jim umožnilo určit její přesné stáří a vzdálenost od Země, stejně jako počet hvězd a množství prachu a těžkých prvků, které vzniklo během jejího relativně krátkého života.

„Vzhledem k tomu, že světlo potřebuje čas, aby se dostalo na Zemi, je galaxie JD1 vidět tak, jak vypadala před přibližně 13,3 miliardami let, kdy byl vesmír starý jen asi 4 % současného věku,“ vysvětlují astronomové. Kombinace gravitačního zvětšení a nových snímků z Webbova teleskopu také umožnila vědcům studovat strukturu galaxie v bezprecedentních detailech a rozlišení a odhalit tři hlavní protáhlé shluky prachu a plynu, kde se tvoří hvězdy.

Autoři použili nová data ke sledování světla galaxie JD1 zpět k jeho původnímu zdroji a tvaru a odhalili kompaktní galaxii mající jen zlomek velikosti starších galaxií, jako je Mléčná dráha. „Než Webbův teleskop zahájil pozorování před pouhým rokem, nemohli jsme ani ve snu potvrdit tak slabou galaxii,“ řekl profesor Tommaso Treu, astronom z Kalifornské univerzity v Los Angeles. „Kombinace Webbova teleskopu a zvětšení gravitační čočky je doslova revoluční. Přepisujeme knihu o tom, jak se galaxie formovaly a vyvíjely bezprostředně po Velkém třesku.“

Článek byl publikován v časopise Nature.

Zdroj: https://www.sci.news/astronomy/jd-1-ultra-faint-dwarf-galaxy-11970.html

autor: František Martinek