Webbův teleskop objevil dosud nejvzdálenější galaxii

Astronomové používající přístroj NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) na palubě vesmírného teleskopu Jamese Webba získali spektrum rekordní galaxie JADES-GS-z14-0, pozorované pouze 290 milionů let po Velkém třesku. To odpovídá rudému posuvu asi z=14, což je míra toho, jak moc je světlo galaxie nataženo expanzí vesmíru. JADES-GS-z14-0 ležící v souhvězdí Pece (Fornax) byla objevena v rámci programu JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES). Galaxie je nečekaně jasná a má poloměr 260 parseků (848 světelných let). Objev dokazuje, že svítící galaxie byly na místě již 300 milionů let po Velkém třesku a jsou běžnější, než se očekávalo před vypuštěním Webbova teleskopu.

„Přístroje na Webbu byly navrženy tak, aby nalezly a porozuměly nejstarším galaxiím, a v prvním roce pozorování v rámci JADES jsme našli mnoho stovek kandidátských galaxií z prvních 650 milionů let po Velkém třesku,“ řekli Stefano Carniani ze Scuola Normale Superiore v Pise v Itálii a Kevin Hainline z University of Arizona v Tucsonu. „Začátkem roku 2023 jsme v našich datech objevili galaxii, která měla silný důkaz, že je nad rudým posuvem 14, což bylo velmi vzrušující, ale byly tu některé vlastnosti zdroje, kvůli kterým jsme byli ostražití.“

Zdroj byl překvapivě jasný, což bychom u tak vzdálené galaxie nečekali, a byl velmi blízko jiné galaxie, takže se zdálo, že jsou součástí jednoho většího objektu.

„Když jsme v říjnu 2023 znovu pozorovali zdroj v rámci pole JADES Origins Field, nová obrazová data získaná pomocí Webbovy kamery NIRCam (Near-Infrared Camera) ještě více ukazovala na hypotézu vysokého rudého posuvu. Věděli jsme, že potřebujeme spektrum, protože cokoliv, co se dozvíme, bude mít nesmírný vědecký význam, buď jako nový milník ve Webbově zkoumání raného vesmíru, nebo jako matoucí podivín z galaxie středního věku.“

V lednu 2024 NIRSpec pozoroval JADES-GS-z14-0 téměř deset hodin, a když bylo spektrum poprvé zpracováno, existovaly jednoznačné důkazy, že galaxie byla skutečně na rudém posuvu 14,32, čímž byl překonán předchozí rekord nejvzdálenější galaxie JADES-GS-z13-0. Vidět toto spektrum bylo neuvěřitelně vzrušující pro celý tým, vzhledem k záhadě obklopující zdroj.

„Tento objev nebyl pro náš tým jen novým rekordem vzdálenosti; nejdůležitějším aspektem JADES-GS-z14-0 bylo, že v této vzdálenosti víme, že tato galaxie musí být skutečně velmi svítivá. Z obrázků bylo zjištěno, že zdroj má průměr přes 1 600 světelných let, což dokazuje, že světlo, které vidíme, pochází převážně z mladých hvězd a ne z emise poblíž rostoucí supermasivní černé díry. Tolik světla hvězd naznačuje, že galaxie je několik set milionkrát větší než hmotnost Slunce! To vyvolává otázku: Jak může příroda vytvořit tak jasnou, masivní a velkou galaxii za méně než 300 milionů let? Data odhalují další důležité aspekty této úžasné galaxie,“ řekli astronomové.

Vidíme, že barva galaxie není tak modrá, jak by mohla být, což naznačuje, že část světla zčervenala při průchodu prachem, dokonce i v těchto velmi raných dobách. Vědci také zjistili, že galaxie JADES-GS-z14-0 byla detekována na delších vlnových délkách pomocí Webbova detektoru MIRI, což je vzhledem k její vzdálenosti pozoruhodný úspěch.

Pozorování detektorem MIRI pokrývá vlnové délky světla, které bylo vyzařováno v oblasti viditelného světla, které je však v důsledku rudého posuvu mimo dosah Webbových přístrojů pro oblast blízkého infračerveného záření. Analýza ukazuje, že jas zdroje implikovaný pozorováním MIRI je vyšší než jasnost, která by byla extrapolována z měření jinými Webbovými přístroji, což ukazuje na přítomnost silné emise ionizovaného plynu v galaxii ve formě jasných emisních čar vodíku a kyslíku.

Přítomnost kyslíku tak brzy v životě této galaxie je překvapením a naznačuje, že několik generací velmi hmotných hvězd již prožilo své životy, než jsme galaxii pozorovali. Všechna tato pozorování nám společně říkají, že JADES-GS-z14-0 není jako typy galaxií, které byly předpovězeny teoretickými modely a počítačovými simulacemi pro velmi raný vesmír.

Vzhledem k pozorované jasnosti zdroje můžeme předpovědět, jak by mohl růst v průběhu kosmického času, a zatím jsme nenašli žádné vhodné analogy ze stovek dalších galaxií, které jsme v našem průzkumu pozorovali při vysokém rudém posuvu. Vzhledem k relativně malé oblasti oblohy, kterou jsme prohledali, abychom našli JADES-GS-z14-0, má její objev hluboké důsledky pro předpokládaný počet jasných galaxií, které vidíme v raném vesmíru. Je pravděpodobné, že astronomové během příštího desetiletí najdou mnoho takových svítivých galaxií. Jsme nadšeni, že vidíme mimořádnou rozmanitost galaxií, které existovaly v raném vesmíru, uvedli astronomové.

Zdroj: https://www.sci.news/astronomy/webb-most-distant-galaxy-12980.html a https://www.jameswebbdiscovery.com/discoveries/journey-to-cosmic-dawn-james-webb-space-telescope-finds-oldest-galaxy-ever

autor: František Martinek