Zvětšit obrázek

Gravitační čočkou zvětšený a zdvojený obraz vzdálené galaxie sestavený ze snímků pořízených v různých vlnových délkách záření. Čtyři intenzivně zářící oblasti, kde se hromadně rodí nové hvězdy, jsou označené písmeny A až D. Mezi A a D je vzdálenost asi 6 tisíc světelných let. Kredit: M. Swinbank et al./Nature

Více než 10 miliard světelných let vzdálená galaxie SMM J2135-0102 se stala unikátním cílem výzkumu galaktického vývoje ve vesmíru starém jenom něco přes tři miliardy let. Umožnila to obrovská hmotnost blízké kupy galaxií, která se ve vzdálenosti asi 4 miliard světelných let nachází právě mezi SMM J2135 a pozemským pozorovatelem. Kupa svou gravitací ohýbá „kolemjdoucí“ světlo tak, že obraz vzdálené galaxie vidíme ve dvou, vůči sobě navzájem zrcadlově otočených verzích, každou z nich asi 16 krát větší i jasnější, než bez kosmické čočky. V kombinaci s obdivuhodně výkonnými zobrazovacími možnostmi submilimetrové astronomie to i na tak obrovskou prostorovou (či spíše časoprostorovou) vzdálenost umožňuje rozlišení na úrovni asi 300 světelných let. Díky tomu astronomové vidí i detaily, jež by jinak nebyli schopni v mlhavém obrazu SMM J2135 rozeznat - čtyři samostatné zářivé oblasti, jádra gigantických mlhovin, v kterých se o překot rodí nové hvězdy. Asi 210 krát intenzivněji než v naší Mléčné dráze – v řeči konkrétních čísel: v naší Galaxii se ročně zažehne v průměru jedna hvězda hmotnosti Slunce (přibude 0.68 až 1.45 M_s/rok), v té dávné galaxii je, nebo spíše byl průměrný roční přírůstek hvězd s úhrnnou hmotností 210 M_s.

Zvětšit obrázek

Objev vzdálené galaxie SMM J2135-0102. Vlevo, v středu obrázku je gravitační čočka - galaktická kupa MACS J2135-010217. Vpravo nahoře – první snímek v submilimetrové oblasti spektra, dole – podrobnější záběr z interferometru Submillimeter Array. Kredit: ESO/APEX/M. Swinbank et al.; NASA/ESA Hubble Space Telescope & SMA

Není divu, že tato dávná hvězdná porodnice je i zdrojem intenzivního záření. Hustota zářivého výkonu (vyzařování jednotky objemu) v pozorovaných čtyřech oblastech v galaxii SMM J2135 je 100 krát větší než mají jádra současných velkých prachoplynných oblaků, v kterých vznikají hvězdy v našem lokálním vesmíru – jako je například mlhovina M42 v Orionu. Navíc každá z nich je i mnohonásobně (až 100 x) větší. To způsobuje, že i když fyzikální podstata tvorby hvězd je v průběhu dějin vesmíru stále stejná, celková energetická bilance hvězdotvorné oblasti v časoprostorově vzdálené galaxii SMM J2135 není srovnatelná se žádným jevem v současném vesmíru. 

Dnes sledujeme dávné mládí galaxie SMM J2135, dobu jejího zrychleného „pubertálního“ růstu. I když její naměřenou velikost můžeme srovnávat s naší Mléčnou dráhou, o dalších 10 miliard let později (anebo kdyby byla teď v našem sousedství) bychom ji viděli jako obří eliptickou galaxii, mnohonásobně hmotnější než je ta naše. 

Tato galaxie z raného vesmíru je zahalená do rozlehlých prachoplynných oblaků, což podstatně snižuje kvalitu pozorování ve spektru viditelného světla. Překvapivě intenzivně ale svítí na submilimetrových vlnových délkách a v tomto spektrálním rozsahu je nejjasnější známou galaxií vůbec.

Zvětšit obrázek

Imaginární obraz vzdálené galaxie SMM J2135-0102 se znázorněnými čtyřmi intenzivně zářicími, několik sto světelných let rozlehlými oblastmi, v kterých vzniká velké množství nových hvězd. Kredit: ESO/M. Kornmesser/M. Swinbank et al.

Pro oblast záření s vlnovými délkami v stovkách mikrometrů až téměř jeden milimetr, tedy pro oblast mezi dalekým infračerveným a mikrovlnným zářením, vznikl specielní obor – submilimetrová astronomie. V tomto rozsahu, ve frekvencích mezi 180 až 700 GHz, sleduje oblohu i Submillimeter Array (SMA) - seskupení osmi, do interferometru propojených šestimetrových rádiových antén na havajské sopce Mauna Kea. Tento teleskop umožnil rozlišit nečekané detaily v obrazu vzdálené galaxie, zvětšeném vesmírnou gravitační čočkou.   

"Ne zcela rozumíme proč hvězdy vznikaly tak rychle, ale naše výsledky umožňují předpokládat, že se to v raném vesmíru dělo mnohem efektivněji než dnes,“ tvrdí Mark A. Swinbank z Durhamské university. Je prvním autorem článku, který 21. března zveřejnilo internetové vydání časopisu Nature a zároveň šéfem 22 členného, převážně britsko-amerického týmu. 

Video: Cesta do časoprostorových hlubin vesmíru, k jedné z prvních galaxií SMM J2135-0102, která umožňuje studium zrodu hvězd v raném vesmíru. 

Zdroje: Nature online, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, European Southern Observatory