„Objevili jsme vysoký počet velmi hmotných a velmi jasných galaxií, které existovaly před téměř 12 miliardami let, když vesmír byl ještě velmi mladý (bylo mu asi jen 1,5 miliardy let). Tyto výsledky se zřejmě rozcházejí s předpověďmi modelů vzniku a vývoje galaxií," říká tuftský astrofyzik Danilo Marchesini, hlavní autor článku a odborný asistent fyziky a astronomie na Tuft School of Arts a Sciences. „Současnému chápání fyzikálních procesů vedoucích ke vzniku těchto hmotných galaxií se nedaří zopakovat potřebná pozorování." S Marchesinim spolupracovali výzkumníci z Yale University, Carnegie Observatories, Leiden University, Princeton University, University of Kansas a University of California-Santa Cruz.

Nově objevené galaxie jsou pětkrát až desetkrát hmotnější než naše Mléčná dráha a byly součástí vzorku studovaného v rudém posuvu 3≤z˂4, když vesmír byl starý 1,5 až 2 miliardy let. Rudý posuv označuje jev, kdy se světelné vlny prodlužují a pohybují se v oblasti delšího vlnového spektra (červený konec spektra) spolu se vzdalováním vysílače světla od pozorovatele (Dopplerův jev). Je to podobné jevu, při kterém výška tónu sirény klesá spolu s rostoucí vzdáleností sirény od pozorovatele. Rudý posuv vzdálených galaxií je způsoben rozpínáním vesmíru. Čím větší je rudý posuv, tím vzdálenější je příslušná galaxie nebo tím vzdálenější čas pozorujeme. Čím větší je rudý posuv, tím mladší je ta část vesmíru, ve které je galaxie pozorována.

Když doplníme existující data snímky získanými prostřednictvím nového systému pěti upravených filtrů blízkého infračerveného pásma, získají vědci lepší přehled počtu galaxií v raném období vesmíru a budou moci vybrané galaxie přesněji charakterizovat.

 

Divoká aktivita velkých galaxií

Vědci udělali také další překvapivý objev: více než 80% těchto velmi hmotných galaxií vykazuje velmi vysokou infračervenou světelnost, která naznačuje, že tyto galaxie jsou mimořádně aktivní a velmi pravděpodobně se nacházejí ve fázi intenzivního růstu. Velké galaxie v blízkém vesmíru jsou naproti tomu klidné a hvězdy v nich vůbec nevznikají.

Podle vědců existují dvě pravděpodobná vysvětlení: nové hvězdy mohou vznikat během výbuchů v prašných oblacích rychlostí tisícinásobků hmotnosti Slunce ročně. To by znamenalo desetkrát až několikasetkrát rychleji, než v případě odhadovaném podle modelu distribuce spektrální energie (SED). Vysokou světelnost v oblasti infračerveného spektra mohou způsobovat také zastíněná aktivní galaktická jádra (AGN) divoce slučující hmotu v rychle rostoucí superhmotné černé díry v centrech galaxií.

Možná existuje vysvětlení, které by dalo alespoň částečně do souladu měření a údaje předpovídané modelem. Kosmologický rudý posuv těchto hmotných galaxií (a tedy jejich rozměry), byly stanoveny pomocí modelu SED a nebyly zatím potvrzeny spektroskopicky. Měření rudého posuvu podle modelu SED jsou přirozeně méně přesná než spektroskopie. Takové „systémové nejistoty" při stanovování vzdáleností mezi těmito galaxiemi mohou zajistit přibližný soulad mezi získanými údaji a předpověďmi podle modelů.

Pokud bychom při rudém posuvu z=2,6 předpokládali, že polovina velmi hmotných galaxií byla o něco blíž, když vesmír byl starší (2,5 miliardy let) a plný kosmického prachu (prach pohlcuje velkou část světla vyzařovaného v infrafialovém spektru a na optických vlnových délkách), potom by měl nesoulad mezi pozorováními a modelovými předpověďmi pouze marginální význam.

Objev existence velmi hmotných, starých a prašných galaxií při rudém posuvu z=2,6 by však sám o sobě byl významným zjištěním. Takový počet galaxií nebyl dosud nikdy pozorován. „V každém případě je jasné, že naše pochopení procesu vzniku hmotných galaxií není ještě uspokojivé," říká Marchesini. „Existence těchto galaxií v tak mladém vesmíru, stejně jako jejich vlastnosti, nám může pomoci pochopit, jak galaxie vznikaly a jak se rozvíjely v období krátce po Velkém třesku," dodává.

Tento výzkum podpořila organizace National Science Foundation.

 

25. listopadu 2010

Zdrojový článek: ScienceDaily

Obrázek: Galaxie, HubbleSite

Přeložila: Veronika Součková