Článek
Jak napsal vědecký server Phys.org, hodnota rudého posuvu (z) činí 16,7 (vlnové délky záření pocházejícího z tohoto objektu tedy byly během dlouhé cesty vesmírem roztaženy relativně 16,7×).
Potenciální galaxie se tedy nachází zároveň v rekordní vzdálenosti od nás (přibližně 35 miliard světelných let). Odborníky doslova uchvátilo, jak velký skok v poznání přineslo již pouhé zahájení činnosti nového výkonného dalekohledu.
Webbův teleskop zaostřil. Fotografie vzdálené hvězdy je „na hranici fyzikálních zákonů“
Pomocí předchozích nejlepších přístrojů tohoto druhu, tedy Hubbleova vesmírného dalekohledu a Spitzerova vesmírného dalekohledu (v kombinaci s výkonnými pozemskými dalekohledy), astronomové nacházeli dosud objekty s kosmologickým rudým posuvem spíše jen do hodnoty z=10-11, což reprezentuje objekty k nám mnohem bližší a existující v citelně pozdější fázi vývoje raného vesmíru. K přesnému ověření hodnoty rudého posuvu (z) však budou muset astronomové podrobit novou galaxii sadě spektroskopických měření, proto zatím opatrně mluví pouze o kandidátovi na novou nejvzdálenější galaxii.
| Vesmírný dalekohled Jamese Webba (JWST) pilně pracuje už zhruba od poloviny července 2022. Díky tomu, že jeho citlivé přístroje umějí zachytit i významnou část elektromagnetického záření s vlnovými délkami většími než je viditelné světlo (tzv. infračervené záření či světlo), je předurčen k náročnému pozorování velmi vzdálených objektů ve vesmíru, nacházejících se prakticky na hranici námi viditelného vesmíru. |
| Jak je to možné? Jednak infračervené světlo pocházející ze vzdálených hvězd, galaxií apod. objektů lépe prochází vrstvami mezihvězdného a mezigalaktického prachu a plynu než záření okem viditelné. Za druhé, a to je snad ještě důležitější, vlivem velkého tzv. kosmologického rudého posuvu je původně viditelné záření pocházející z velmi vzdálených hvězd nebo galaxií při jejich pozorování posunuto z pásma viditelného nebo ultrafialového světla často právě do oblasti infračerveného záření. Významně se totiž během jeho dlouhé cesty vesmírem prodlouží (relativně natáhne) díky rozpínání prostoru jeho vlnová délka, někdy i 10x a více. Extrémně vzdálené vesmírné objekty tedy můžeme pozorovat spíše v infračerveném než ve viditelném oboru světelného spektra. |
Díky pozorování uskutečněnému infračervenou kamerou NIRCam (Near Infrared Camera), která je primárním zobrazovačem JWST, vědci zjistili, že objekt CEERS-93316 nemůže být hvězdou s nízkou hmotností nebo obnaženým aktivním galaktickým jádrem. Protože datace pozorovaného objektu CEERS-93316 může ležet pouhých 250 milionů let po velkém třesku, kosmologové zde usilují o poznání, co se děje v takto mladém galaktickém kandidátovi, tedy v galaxii existující či vzniklé krátce po velkém třesku (VT). Samotné hvězdy ve vesmíru patrně začaly vznikat ještě o něco dříve, mezi 100-200 miliony let po velkém třesku. Pro srovnání, současná nejvzdálenější pozorovaná hvězda ve vesmíru (Earendel) se nachází asi 12,9 miliardy světelných let daleko.
Vyobrazení CEERS-93316
Po velkém třesku se vesmír jistou dobu nacházel v období známém jako temný věk, až do doby, než se v něm začaly rodit první hvězdy. Tato galaxie tedy může být jednou z prvních, které se kdy ve vesmíru zrodily. Kosmologové již našli více podobných galaxií ve velmi raném vesmíru, které mohly reálně existovat dříve, než předpovídají současné teoretické počítačové simulace, takže ohledně vzniku prvních hvězd a galaxií je zde řada zajímavých a otevřených otázek.
Takový Jupiter jsme ještě neviděli. Webbův teleskop se opět předvedl
Spoluautorka studie Dr. Rebecca Bowlerová vysvětlila: „JWST může v principu detekovat galaxie s rudým posuvem větším než 20, tedy existujících i dříve než 200 milionů let po velkém třesku.“ Tyto galaxie bude sice podle ní velmi těžké najít, ale je to v principu možné.
„Nejvzdálenějším pozorovaným jevem ve vesmíru je kosmické mikrovlnné pozadí (CMB), které je jakýmsi dodnes pozorovatelným ‚dosvitem‘ nebo reliktem samotného velkého třesku,“ řekl její kolega Callum Donnan, vedoucí autor studie. „Toto záření pochází z doby přibližně 400 000 let po velkém třesku a bylo v průběhu let pozorováno různými přístroji a astronomickými družicemi. Vesmírný teleskop Jamese Webba rozhodně nebude schopen vidět tak daleko do minulosti, ale je schopen zkoumat nejranější fáze formování galaxií.“
| Kosmologický rudý (nebo červený) posuv je jakýmsi “nevlastním bratrem” běžného rudého posuvu záření. Při běžném rudém posuvu dochází k natažení vlnové délky příslušného záření/vlnění směrem k červené části spektra, které vzniká, když se pozorovatel a blízký pozorovaný svítící objekt od sebe vzájemně vzdalují. Známe ho také pod názvem Dopplerův jev, podle jména jeho objevitele, Christiana Dopplera (podobný jev existuje i v oblasti rádiových nebo zvukových vln). Kosmologický rudý posuv (jinak označovaný písmenem z) však pozorujeme naopak u objektů, velmi prostorově i časově vzdálených od pozorovatele, kdy nelze přímo mluvit o momentální vzájemné rychlosti. I když zde rozhodně nejde o běžný Dopplerův jev, projevuje se to velmi podobně: |
| Jelikož se vesmír v každém místě nepatrně relativně rozpíná, čím vzdálenější jsou dva vesmírné objekty, tím více se od sebe zdánlivě vzdalují. (Tento jev pozorujeme ale výrazně až v měřítku galaxií nebo ještě větších vesmírných struktur. Objevil ho během 20. let minulého století astronom Edwin Hubble). A pokud od velmi vzdáleného objektu přiletí k Zemi jeho záření, stejná univerzální vesmírná expanze (tedy roztahování veškerého prostoru) během cesty zmíněného záření zároveň zařídí, že se i jeho původní vlnová délka postupně relativně roztáhne, a to někdy i mnohonásobně. |
| Takže platí, že čím je pozorovaná galaxie vzdálenější a její pozice ve vesmíru se vlivem rozpínání vesmíru od nás vzdaluje tomu úměrně rychle, tím také její světlo k nám přichází s adekvátně více relativně “roztaženou” vlnovou délkou. Pokud tedy znají astronomové tento faktor relativního roztažení vlnové délky záření objektu (kosmologický rudý posuv z), mohou si k tomu přiřadit přibližnou vzdálenost v milionech či miliardách světelných let a naopak. Zároveň - čím vzdálenější vesmírné objekty od nás jsou, tím déle trvá, než k nám jejich světlo dorazí, a tak pohled do velmi vzdáleného vesmíru znamená také nahlédnutí do hluboké minulosti, někdy až do velmi rané fáze vesmíru. |
Další pozorování v plánu nejsou
Donnan a Bowlerová uvedli, že pro objekt CEERS-93316 zatím nejsou plánována žádná další pozorování, ale doufají, že k nim v budoucnu dojde. Krátce před objevem tohoto objektu byl v červnových datech JWST objeven jiný kandidát na ranou galaxii s označením GLASS-z13. Jak název napovídá, tento objekt má kosmologický rudý posuv z=13 a byl zachycen tak, jak existoval v době 300 milionů let po velkém třesku, tedy zhruba před 13,5 miliardami let. Celkově JWST zatím odhalil v rané fázi vývoje vesmíru 6 galaktických kandidátů s rudými posuvy většími než z=12. Tyto galaxie budou zřejmě v porovnání s naší Mléčnou dráhou malé (obsahují „jen“ kolem miliardy hvězd, zatímco naše Mléčná dráha obsahuje 200-300 miliard hvězd), avšak vzhledem k velmi rané fázi vývoje vesmíru, kdy byly pozorovány, jsou přeci jen poměrně velké. Vzdálenosti ve vesmíru byly tehdy také mnohem menší než dnes. Zatímco naše dnešní vzdálenost od GLASS-z13 činí asi 33 miliardy světelných let, v době vyzáření dnes námi pozorovaného světla z tohoto objektu činila jen 3 miliardy světelných let. Vědci také objevili galaxii s rudým posuvem z=14, která dostala dívčí jméno Maisie.
Webbův teleskop si pořídil selfie
V plánu pozorování nejvzdálenějších galaxií z velmi raného vesmíru má JWST zatím v plánu prozkoumat celkem úctyhodný počet 88 kandidátských objektů na galaxie, z nichž některé mají časovou dataci i menší než 200 milionů let po velkém třesku. Bude zajímavé zjistit, kdy se začaly formovat úplně první galaxie ve vesmíru.