Najstaršia generácia hviezd objavená

Astronómovia pracujúci s ďalekohľadom VLT na Cerro Paranal v Čile (Very Large Telescope) objavili doteraz najjasnejšiu galaxiu v mladom vesmíre a zároveň priniesli dôkazy, že by sa v nej mohli nachádzať hviezdy prvej generácie. Tieto veľmi hmotné a jasné hviezdy, ktorých existencia bola dosiaľ otázkou čisto teoretickou, boli prvými továrňami na ťažké prvky v ranom vesmíre. A práve ťažké chemické prvky sú nevyhnutné k tomu, aby vo vesmíre mohli vzniknúť hviezdy, planéty a najmä život. Táto novo objavená galaxia má označenie CR7 a je trikrát jasnejšia, než najjasnejšia vzdialená galaxia, akú sme vo vesmíre doposiaľ poznali. Astronómovia už pred mnohými desiatkami rokov teoreticky navrhli existenciu prvej generácie hviezd, ktorá je známa pod označením „III. populácia". Tieto hviezdy vznikli z prvotnej hmoty vytvorenej pri Veľkom tresku. Všetky ťažké chemické prvky – ako kyslík, dusík, uhlík, železo a ďalšie, ktoré sú nutné pre život – však boli vytvorené až neskôr vo vnútri týchto hviezd. To znamená, že prvé hviezdy museli byť zložené len z prvkov, ktoré boli k dispozícii krátko po Veľkom tresku: z vodíku, hélia a malého množstva lítia. Hviezdy III. populácie museli byť obrovské (niekoľko stokrát, možno aj tisíckrát hmotnejšie než Slnko), mimoriadne horúce a doba ich života bola na hviezdne pomery kratučká (po dvoch miliónoch rokov explodovali ako supernovy). Až doteraz však bolo pátranie po dôkazoch ich existencie v podstate neúspešné. Tím astronómov pod vedením Davida Sobrala (Institute of Astrophysics and Space Sciences, Faculty of Sciences, University of Lisbon, Portugalsko a Leiden Observatory, Holandsko) využil ďalekohľad VLT, aby sa pozrel hlboko do minulosti vesmíru až do obdobia reionizácie, ktoré nastalo asi 800 miliónov rokov po Veľkom tresku. Namiesto toho, aby sa sústredili na malú časť oblohy s veľkým dosahom, pokúsili sa zaznamenať širšie zorné pole a získali tak najrozsiahlejšiu prehliadku veľmi vzdialených galaxií aká kedy bola urobená. Táto rozsiahla štúdia využívala ďalekohľady VLT, Keck (W. M. Keck Observatory, Havaj, USA), Subaru (Subaru Telescope, National Astronomical Observatory of Japan, Havaj, USA) a HST (Hubble Space Telescope). Členom tímu sa podarilo objaviť a potvrdiť existenciu množstva prekvapivo jasných veľmi mladých galaxií. Ukázalo sa, že jedna z nich, označená CR7, je mimoriadne vzácny objekt – dosiaľ najjasnejšia galaxia aká bola kedy pozorovaná v takejto ranej vývojovej fáze vesmíru. Už samotný objav tohto objektu by bol úspech, ale následná podrobná analýza údajov poskytla ďalšie veľmi zaujímavé výsledky. Pomocou prístrojov X-shooter a SINFONI, ktoré pracujú v spojení s ďalekohľadom VLT, sa podarilo nájsť veľmi silnú emisiu ionizovaného hélia v galaxii CR7. Čo je ale podstatné a prekvapivé, v najjasnejšej časti galaxie neboli pozorované žiadne ťažšie prvky. To by mohlo znamenať, že sa členom tímu podarilo objaviť prvé spoľahlivé pozorovacie dôkazy existencie hviezd III. populácie, ktoré ionizovali plyn v galaxiách v ranom vesmíre. „Tento objav predbehol naše očakávania. Ani sme nedúfali, že by sme mohli objaviť takúto jasnú galaxiu," hovorí David Sobral. „Keď sa potom ukázalo, čo za objekt je CR7, došlo nám, že sme objavili najžiarivejšiu vzdialenú galaxiu, ktorá má navyše všetky vlastnosti, aké by sme očakávali pri prítomnosti hviezd III. populácie. To sú hviezdy, ktoré vo svojich vnútrach vytvorili prvé ťažšie chemické prvky a umožnili, že sme tu. Vedecká práca snáď ani nemôže byť vzrušujúcejšia." V galaxii CR7 boli objavené modrasté a červenkasté zhluky hviezd, čo by mohlo naznačovať, že vznik hviezd III. populácie prebiehal - tak ako bolo predpovedané - v etapách. Tímu sa podarilo priamo pozorovať pravdepodobne posledný záchvev vzniku hviezd III. populácie, čo naznačuje, že tieto hviezdy by sa mali dať objaviť oveľa ľahšie, než sa predtým myslelo: nachádzajú sa medzi ostatnými hviezdami aj v jasnejších galaxiách. Nielen v tých najstarších, najmenších a najmenej jasných, ktoré sú tak slabé, že ich výskum je mimoriadne ťažký. Jorryt Matthee, spoluautor článku, k objavu dodáva: „Vždy som si kládol otázku odkiaľ pochádzame. Dokonca ako dieťa som si želal vedieť, kde sa vzali chemické prvky: vápnik v kostiach, uhlík vo svaloch alebo železo v krvi. Dozvedel som sa, že vznikli na začiatku vývoja vesmíru a že ich vytvorili prvé generácie hviezd. A tento náš pozoruhodný objav umožnil takéto hviezdy po prvý krát uvidieť." Plánujú sa už ďalšie pozorovania pomocou ďalekohľadov VLT, ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) a HST, aby sa definitívne potvrdilo, že ide skutočne o hviezdy III. populácie. Ich úlohou bude taktiež objaviť ďalšie galaxie ako je CR7.

Publikované v časopise QUARK, február 2016, RNDr. Zdeněk Komárek