Dánští vědci použili vesmírný teleskop Jamese Webba ke sledování vzniku tří nejstarších galaxií ve vesmíru, jejichž vznik se datuje do doby před více než 13 miliardami let. V historii astrofyziky je to vůbec poprvé, co byl takový jev přímo pozorován.
Tým z Institutu Nielse Bohra Kodaňské univerzity vedený docentem Kasperem Elmem Heintzem využil možnosti infračerveného spektrografu umístěného na vesmírném dalekohledu Jamese Webba (JWST) ke změření světelných vlastností trojice galaxií, které vznikly před 13,3 až 13,4 miliardami let.
Vědci se dosud opírali pouze o teorie
Webbův teleskop umožnil vědcům detekovat signály z velkého množství plynu, který se hromadí a akretuje (tedy se shlukuje a pod vlivem gravitačních sil se postupně přetváří v hmotná kosmická tělesa) za vzniku galaxie v počátečních fázích jejího formování. Pozorováním se tak podařilo ověřit některé teorie a počítačové simulace, které dosud neměly přímý experimentální základ.
Webb has pinpointed three galaxies actively forming when our 13.8 billion-years-old universe was in its infancy. The galaxies are surrounded by gas suspected to be almost purely hydrogen & helium, the earliest elements to exist. More on this breakthrough: https://t.co/35NrUYW5P7 pic.twitter.com/SzzVyni8z8
— NASA Webb Telescope (@NASAWebb) May 23, 2024
Vznik vůbec prvních galaxií ve vesmíru se astrofyzikům podařilo monitorovat díky řadě sofistikovaných modelů, které předpověděly, jakým způsobem je světlo z nich vyzařované postupně pohlcováno neutrálním plynem, který se v nich a kolem nich nachází. Subatomární energetické změny, ke kterým v tomto případě dochází, popisuje tzv. Lymanova série, a jeden z jejích přechodů, konkrétně Ly-α, dokázali vědci detekovat a změřit. Díky tomu dokázali rozlišit plyn, který je základem nově vznikajících galaxií od volného plynu. Infračervený spektrograf na JWST disponující skutečně chirurgickou přesností měření pak byl zásadním klíčem k úspěchu.
Data mohou pomoci pochopit, jak vlastně vznikl vesmír
Vědci odhadují, že ke zrodu těchto tří galaxií došlo zhruba 400-600 milionů let po velkém třesku. Všechny tedy vznikly v prvních zhruba 3-4 % celkové doby existence kosmu, která činí 13,8 miliard let. Krátce po velkém třesku byl vesmír obrovským neprůhledným plynem atomů vodíku. První hvězdy a galaxie vznikly až o několik set milionů let později, v období známém jako éra reionizace, kdy energie a světlo těchto prvních těles prorazily mlhu vodíkového plynu. Stopy tohoto záření pak dokázal JWST zaměřit a analyzovat. Jedná se přitom o dosud nejvzdálenější měření studeného neutrálního vodíkového plynu, který je stavebním kamenem hvězd a galaxií.
Vesmír byl na svém počátku pouze shlukem neutrálního plynu. Postupně však začaly vznikat první galaxie, které nyní můžeme díky JWST pozorovat i my. Ilustrační foto: Freepik
Zjištění publikovaná v časopise Science přispívají k našemu poznání vzniku vesmíru. Vědci aktuálně plánují využít pozorovací čas teleskopu k rozvoji stávajícího výzkumu, a lépe tak pochopit, jaký sled událostí vedl před miliardami let k tomu, že tu dnes stojíme a máme tu čest číst si o těchto fascinujících vědeckých objevech.
