Pomaly rastúce galaxie

Pozorovania uskutočnené pomocou ďalekohľadu VLT (Very Large Telescope na Cerro Paranal v Čile) po prvý raz poskytli priamy dôkaz, že mladé galaxie mohli priberať na váhe vďaka nasávaniu chladného plynu zo svojho okolia a získanú hmotu využiť na veľmi rýchlu tvorbu nových hviezd. V prvých miliardách rokov po Veľkom tresku vzrástla veľmi výrazne hmotnosť priemerných galaxií a otázka, prečo sa tak stalo, patrí k najpálčivejším problémom modernej astrofyziky. Výsledky štúdie boli publikované v časopise Nature. Prvé galaxie sa sformovali už vo vesmíru starom necelú miliardu rokov a boli oveľa menšie, než obrie hviezdne ostrovy (vrátane našej Galaxie) aké poznáme dnes. V priebehu vývoja vesmíru sa teda priemerná galaxia musela zväčšiť. Dôležitým mechanizmom pri raste galaxií je proces vzájomných kolízií a splývania. Existuje však ešte iný, oveľa miernejší mechanizmus. Tím európskych astronómov použil ďalekohľad VLT, aby otestoval možnosť, či mladé galaxie môžu rásť tiež vďaka nasávaniu prúdov chladného vodíka a hélia zo svojho okolia. Mladý vesmír bol týmito plynmi doslova naplnený a galaxie ho pretvárali do podoby hviezd. A tak rovnako ako napríklad komerčná firma sa môže zväčšiť buď zlúčením s inou spoločnosťou, alebo naberaním nových zamestnancov a zákaziek, aj mladé galaxie môžu rásť dvoma spôsobmi – vzájomným splývaním, alebo akréciou hmoty – plynu. Giovanni Cresci (Osservatorio Astrofisico di Arcetri), vedúci tímu k tomu hovorí: „Tieto nové výsledky získané pomocou ďalekohľadu VLT sú prvým priamym dôkazom, že k akrécii pôvodného plynu naozaj dochádzalo. Akrécia bola dostatočne mohutná na to, aby zvýšila hmotnosť galaxií v ranom vesmíre a zároveň bola hnacím motorom aktívnych procesov tvorby hviezd.“ Tento objav bude mať významný dopad na naše chápanie vývoja vesmíru od Veľkého tresku až dodnes. Teóriu formovania a vývoja galaxií bude treba upraviť. Výskum sa začal výberom trojice veľmi vzdialených galaxií s vlastnosťami vhodnými na získanie dôkazu o prítoku pôvodného plynu z okolia a s ním spojeného vzniku nových hviezd. Vedci museli byť pri výbere veľmi starostlivý. Museli sa uistiť, že vybrané exempláre neboli narušené interakciou s ďalšími galaxiami. Vybrané galaxie majú tvar veľmi pravidelného rotujúceho disku, podobného našej Galaxii a pri červenom posuve z ~ 3 ich dnes pozorujeme tak, ako vyzerali v čase asi 2 miliardy rokov po Veľkom tresku. V galaxiách, ktoré pozorujeme v súčasnom vesmíre, je obsah ťažkých chemických prvkov väčší v ich centre než na okraji. Pri mapovaní vybranej trojice vzdialených galaxií pomocou spektrografu SINFONI (Spectrograph for INtegral Field Observations in the Near Infrared) však Cresci a jeho tím objavili, že vo všetkých troch skúmaných prípadoch obsahovalo okolie centra galaxie menej ťažkých prvkov, ale napriek tomu tu prebiehala rýchla tvorba hviezd. To by mohlo naznačovať, že materiál pre tvorbu hviezd prichádza z okolia galaxie, a že ide o pôvodný plyn s nízkym obsahom ťažkých prvkov. Mohol by to byť doposiaľ najlepší dôkaz potvrdzujúci akréciu pôvodného plynu mladými galaxiami a jeho transformáciu procesom formovania hviezd. „Výskum bolo možné vykonať len vďaka mimoriadnym vlastnostiam spektrografu SINFONI na ďalekohľade VLT. Tento prístroj otvoril nové okno na výskum chemických vlastností veľmi vzdialených galaxií. Prináša nielen informáciu o dvojici obrazových – priestorových rozmerov, ale dokonca aj o tretej, spektrálnej dimenzii, ktorá nám umožňuje pozorovať pohyby hmoty vo vnútri galaxie a sledovať chemické zloženie medzihviezdneho plynu,“ uzatvára Cresci.

RNDr. Zdeněk Komárek