Pozorovanie gama zábleskov odhalilo prekvapivé zloženie mladých galaxií

Medzinárodný tím astronómov použil vzdialené záblesky gama žiarenia ako sondu na štúdium zloženia veľmi vzdialených galaxií. Nové pozorovania pomocou ďalekohľadu VLT (Very Large Telescope, štyri 8.2-metrové ďalekohľady na Cerro Paranal v Čile) prekvapivo odhalili, že niektoré z galaxií v mladom vesmíre sú bohatšie na ťažšie chemické prvky než naše Slnko. Záblesky gama patria k najsilnejším explóziám vo vesmíre. Najskôr sú zaznamenané družicami, ktoré zachytia počiatočnú krátku spŕšku gama žiarenia. Po určení polohy zdroja sú objekty ihneď sledované pomocou veľkých pozemských ďalekohľadov, ktoré môžu pozorovať viditeľné a infračervené žiarenie dosvitu, generované v hodinách a dňoch nasledujúcich po samotnom záblesku. Jeden taký záblesk označený GRB 090323 pozorovala ako prvá družica Swift (NASA). Krátko nato bol nájdený pozemskou stanicou systému GROND (Čile) a následne asi deň po vzplanutí bol detailne študovaný pomocou ďalekohľadu VLT. Pozorovania ďalekohľadom VLT ukázali, že jasné svetlo tohto záblesku prešlo hneď dvojicou galaxií. Tie ležia blízko seba a v jednej z nich sa záblesk odohral. Galaxie vidíme tak, ako vyzerali pred 12 miliardami rokov a v takto vzdialených galaxiách pozorujeme záblesky gama len zriedka. „Keď sme začali skúmať svetlo tohto záblesku, netušili sme, čo by sme mohli objaviť. Bolo prekvapením, aké nečakané chemické zloženie má chladný plyn v týchto dvoch galaxiách raného vesmíru,“ vysvetľuje Sandra Savaglio (Max-Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Garching, Nemecko), hlavná autorka článku popisujúceho nové výsledky. „Tieto galaxie obsahujú viac ťažších prvkov, než bolo doteraz pozorované u ktorejkoľvek inej galaxie v takom mladom vesmíre. Nečakali sme, že by vesmír bol natoľko chemicky vyvinutý už tak skoro.“ Pri priechode svetla záblesku cez galaxie hrá prítomný plyn úlohu filtra: absorbuje časť žiarenia špecifických vlnových dĺžok. Bez záblesku gama by tieto slabé galaxie boli ledva pozorovateľné. Pri podrobnej analýze „odtlačkov“ rôznych chemických prvkov boli členovia tímu schopní zistiť, ako sú tieto galaxie ďaleko, a tiež určiť, aké je zloženie chladného plynu, respektíve ako sú galaxie bohaté na ťažšie chemické prvky. Predpokladá sa, že u galaxií v mladom vesmíre objavíme menší obsah ťažších prvkov než u galaxií súčasných, ako je napríklad tá naša. Ťažšie prvky sa totiž tvoria počas života a smrti generácií hviezd a postupne tak obohacujú plyn prítomný v galaxiách. Obsah ťažších prvkov môžu astronómovia použiť ako indikátor toho, ako ďaleko vo svojom vývoji galaxia dospela. Nové pozorovania ale prekvapivo odhalili, že niektoré galaxie boli už dve miliardy rokov po Veľkom tresku veľmi bohaté na ťažšie prvky. Aby mohlo dochádzať k tak rýchlemu a efektívnemu obohacovaniu chladného plynu ťažšími prvkami, musí novo objavený pár galaxií tvoriť hviezdy v obrovskom množstve. Pretože galaxie sú blízko seba, môžeme pozorovať proces splývania, ktorý taktiež podporí formovanie hviezd vďaka zrážkam oblakov plynu. Tieto výsledky tiež podporujú ideu, že záblesky gama žiarenia môžu byť spojené s intenzívnou tvorbou hviezd. Prudká tvorba hviezd v galaxiách, ako je pozorovaná dvojica, mohla skončiť už čoskoro na začiatku histórie vesmíru. O 10 miliárd rokov neskôr, t.j. v súčasnosti, by tieto galaxie mohli obsahovať väčšinou pozostatky pôvodných hviezd, ako sú čierne diery a chladné trpasličie hviezdy, a tvoriť tak ťažko detekovateľnú populáciu „mŕtvych galaxií“, ktoré sú len slabým odleskom svojej búrlivej mladosti. Objav príslušníkov tejto skupiny galaxií v súčasnom vesmíre by bola ťažká úloha. „Mali sme veľké šťastie, že sme pozorovali záblesk GRB 090323, dokiaľ bol ešte dostatočne jasný. Jedine tak bolo možné získať neobvykle detailné pozorovania pomocí VLT. Záblesk býva väčšinou jasný len veľmi krátku dobu a získanie kvalitných údajov je ťažké. Dúfame, že budeme môcť tieto dve galaxie pozorovať v budúcnosti znova ešte citlivejšími prístrojmi. Predstavujú výborný cieľ pre pripravovaný ďalekohľad E-ELT,“ uzatvára Savaglio. Pozn.: E-ELT = European Extremely Large Telescope – má byť postavený v Čile na Cerro Armazones a priemer jeho primárneho zrkadla by mal dosiahnuť 42 metrov !

RNDr. Zdeněk Komárek