Webbův teleskop spatřil „nemožné“ galaxie při kosmickém úsvitu

Nová mapa hlubokého vesmírného pole ze spolupráce COSMOS s vesmírným teleskopem Jamese Webba (JWST) přepisuje to, co si vědci mysleli, že vědí o raném vesmíru. Data, která pokrývají téměř celou historii vesmírného času a zahrnují téměř 800 000 galaxií, ukazují, že vesmír tvořily hvězdy a supermasivní černé díry mnohem dříve – a ve větším počtu – než se doposud předpokládalo. Tento bezprecedentní rozsah nabízí pohled na mládí vesmíru v měřítku nástěnné malby a nutí vědce přemýšlet, zda jejich základní kosmologické modely stále platí.

COSMOS Collaboration odhaluje rozsáhlou mapu vesmíru
Mezinárodní tým vědců zveřejnil data, která jsou základem největší mapy vesmíru, jaká kdy byla vytvořena. Projekt nazvaný COSMOS-Web byl vytvořen na základě pozorování výkonným vesmírným dalekohledem Jamese Webba. Obsahuje úchvatné snímky a podrobný katalog téměř 800 000 galaxií, které se táhnou téměř celou historií vesmíru.

A tato rozsáhlá kosmická mapa již nyní zpochybňuje to, co si vědci mysleli, že vědí o raném vesmíru.

„Naším cílem bylo zkonstruovat toto hluboké vesmírné pole ve fyzikálním měřítku, které dalece přesahuje vše, co bylo dosud provedeno,“ řekla profesorka fyziky na Kalifornské univerzitě v Santa Barbaře Caitlin Caseyová, která spolu s Jeyhanem Kartaltepem z Rochesterského technologického institutu vede spolupráci na projektu COSMOS. „Kdybyste měli výtisk Hubbleova ultrahlubokého pole na standardním papíře,“ řekla s odkazem na ikonický pohled na téměř 10 000 galaxií, který NASA zveřejnila v roce 2004, „náš obrázek by byl o něco větší než nástěnná malba o rozměrech 13 krát 13 stop a stejné hloubce.“

Zachycení 98 % vesmírné historie
Nový snímek sahá přibližně 13,5 miliardy let zpět, téměř k Velkému třesku. Vzhledem k tomu, že vesmír je starý asi 13,8 miliardy let, znamená to, že projekt COSMOS-Web zachycuje zhruba 98 % celé vesmírné historie. Cílem však nebylo jen najít nejstarší galaxie. Vědci chtěli prozkoumat i rozsáhlejší prostředí, kde tyto galaxie vznikaly – místa, kde se rodily první hvězdy, galaxie a černé díry.

„Vesmír je uspořádán do hustých oblastí a dutin,“ vysvětlila Caseyová. „A my jsme chtěli jít dál než jen najít nejvzdálenější galaxie; chtěli jsme získat širší kontext toho, kde se nacházejí.“

Velké překvapení v hlubokém vesmíru
A jaká se ukázala být vesmírná čtvrť? Caseyová uvedla, že před startem JWST spolu s kolegy astronomy co nejlépe předpověděli, kolik dalších galaxií bude vesmírný dalekohled schopen spatřit, vzhledem k jeho primárnímu zrcadlu o průměru 6,5 metru, které shromažďuje světlo a je asi šestkrát větší než Hubbleovo zrcadlo o průměru 2,4 metru. Nejlepší měření z HST naznačovala, že galaxie v období prvních 500 milionů let budou neuvěřitelně vzácné.

„Dávalo to smysl – došlo k Velkému třesku a trvá, než se látka gravitačně zhroutí a zformuje a než se hvězdy rozsvítí. S tím souvisí určitý časový rámec,“ vysvětlila Caseyová. „A velkým překvapením je, že díky JWST vidíme zhruba desetkrát více galaxií, než jsme očekávali v těchto neuvěřitelných vzdálenostech. Vidíme také supermasivní černé díry, které nejsou viditelné ani pomocí HST.“ A nejenže jich vidí více, ale vidí i různé typy galaxií a černých děr, dodala Caseyová.

Zůstává spousta nezodpovězených otázek
Snímky a katalog COSMOS-Web sice odpovídají na mnoho otázek, které astronomové měli ohledně raného vesmíru, ale zároveň vyvolávají další otázky.

„Od zahájení činnosti teleskopu si klademe otázku: Narušují tyto soubory dat z JWST kosmologický model? Vesmír totiž příliš brzy produkoval příliš mnoho světla; měl jen asi 400 milionů let na to, aby vytvořil něco jako miliardu hvězd o hmotnosti Slunce. My prostě nevíme, jak se to mohlo stát,“ řekla Caseyová. „Takže je spousta detailů, které je třeba rozlousknout, a spousta nezodpovězených otázek.“

Otevřený přístup ke globálním objevům
Zveřejněním dat doufáme, že je další astronomové z celého světa využijí mimo jiné k dalšímu zpřesnění našeho chápání toho, jak byl raný vesmír osídlen a jak se vše vyvíjelo až do současnosti. Soubor dat může také poskytnout vodítka k dalším nevyřešeným záhadám vesmíru, jako je temná hmota a fyzika raného vesmíru, která se může lišit od toho, co známe dnes.

„Velkou součástí tohoto projektu je demokratizace vědy a zpřístupnění nástrojů a dat z nejlepších teleskopů širší komunitě,“ řekla Caseyová. Data byla zveřejněna téměř okamžitě po jejich shromáždění, ale pouze v surové podobě, užitečné pouze pro ty, kteří mají odborné technické znalosti a přístup k superpočítačům, aby je mohli zpracovat a interpretovat. Spolupráce na projektu COSMOS v posledních dvou letech neúnavně pokračovala na převedení surových dat do podoby široce použitelných snímků a katalogů.

„Protože nejlepší věda se skutečně dělá, když každý přemýšlí o stejném souboru dat jinak,“ řekla Caseyová. „Není to jen pro jednu skupinu lidí, kteří přijdou na kloub záhadám.“

Mapování budoucnosti objevů
V rámci spolupráce na projektu COSMOS průzkum pokračuje. Vědci zamířili zpět do hlubokého pole, aby ho dále mapovali a studovali.

„Čeká nás další sběr dat,“ řekla Caseyová. „Myslíme si, že jsme na snímku identifikovali nejstarší galaxie, ale musíme to ověřit.“ K tomu budou používat spektroskopii, která rozkládá světlo z galaxií, aby potvrdili vzdálenost těchto zdrojů (vzdálenější = starší). „Vedlejším produktem,“ dodala Caseyová, „bude pochopení mezihvězdné chemie v těchto systémech prostřednictvím sledování dusíku, uhlíku a kyslíku. Je toho ještě hodně, co se musíme naučit, a my teprve začínáme poznávat povrch.“

Zdroj: https://scitechdaily.com/when-the-universe-broke-the-rules-webb-spots-impossible-galaxies-at-cosmic-dawn/

autor: František Martinek