Článek
ALMA je soustava 66 radioteleskopů umístěná na náhorní plošině v Chile, v nadmořské výšce kolem 5000 metrů, spojená s vyspělým interferometrem, určeným pro velmi přesná měření.
Vědci také zjistili, že mezi námi a touto galaxií také leží tzv. gravitační čočka, která zesiluje obraz vzdálené galaxie, čímž nám usnadňuje její pozorování.
Podle studie zveřejněné v únoru v The Astrophysical Journal je tato galaxie jednou z nejstarších známých galaxií v kosmu. Vznikla v době, kdy byl vesmír starý pouze cca dvě miliardy let a vzdálenosti mezi body v kosmickém prostoru byly asi šestkrát menší než dnes – vesmír se totiž jako celek rozpíná a od té doby se podstatně zvětšil.
Astronomové pořídili první snímek černé díry se stínem i silným výtryskem
Raná galaxie „utopená“ v mezihvězdném prachu
Slabé záření galaxie je podle vědců způsobeno velkým podílem mezihvězdného prachu v její struktuře, což ji činí prakticky neviditelnou pro běžné dalekohledy, schopné zachycovat viditelné světlo.
Astronomům se však podařilo zobrazit galaxii pomocí výše zmíněné soustavy ALMA, která detekuje elektromagnetické záření s vlnovými délkami delšími, než má viditelné světlo, a o málo menšími než jeden milimetr (tzv. submilimetrové záření). Toto záření je v galaxii produkováno – přesněji řečeno: po pohlcení viditelného světla hvězd znovu vyzářeno mimo viditelné spektrum – právě oním mezihvězdným prachem a plynem, které hvězdy obklopují.
Průzkum této galaxie by mohl poskytnout nový pohled na formování a vývoj galaxií v raném vesmíru. Jde vlastně o jednu z nejstarších galaxií, které kdy byly objeveny.
Poznat některé hlavní vlastnosti této „neviditelné“ a velmi kompaktní galaxie se podařilo italské výzkumné skupině SISSA (Mezinárodní škola pokročilých studií) pod vedením profesora Andrey Lapiho.
Galaxie zároveň z hojně zastoupeného mezihvězdného molekulárního plynu tvoří hvězdy rychlostí asi 1000krát větší, než tak činí současná Mléčná dráha. Na této galaxii si astronomové také mohou nacvičit metody pro zkoumání jiných „temných“ nebeských těles.
Hvězda spolkla svoji planetu a rozzářila se. Poprvé před zraky vědců
„Velmi vzdálené galaxie jsou skutečnými ‚doly na informace‘ o minulém i budoucím vývoji našeho vesmíru,“ vysvětluje podle vědeckého serveru Phys.org první autorka studie Marika Giuliettiová, která studuje astrofyziku a kosmologii na SISSA.
Tyto galaxie jsou však podle ní skutečně obtížně pozorovatelné. „Už kvůli jejich obrovské vzdálenosti od nich dostáváme velmi málo světla. Další příčinou toho, že k nám z této velmi vzdálené galaxie dorazí jen zlomek světla, je masivní přítomnost mezihvězdného prachu uvnitř galaxie. Právě prach zachycuje viditelné světlo z mladých hvězd a znesnadňuje proto jejich detekci optickými přístroji. Energie tohoto prachem pohlceného záření je znovu vyzářena v pásmu delších vlnových délek, takže lze obraz galaxie pozorovat jen pomocí výkonných interferometrů v (sub-)milimetrovém a rádiovém vlnovém pásmu,“ popsala.
Podobná tmavá tělesa přitom nejsou nijak zvlášť vzácná: „V posledních letech bylo objeveno několik vzdálených galaxií, které jsou mohutně zakryté prachem a jeví se jako zcela neviditelné i pro ty nejvýkonnější optické přístroje, jako je např. Hubbleův vesmírný dalekohled,“ vysvětlila Giuliettiová.
Vědci se tedy musejí uchýlit k jejich pozorování submilimetrovými radioteleskopy, navíc jim někdy příroda přihraje „do cesty“ ještě další pomůcku – mezi námi a vzdáleným objektem se vyskytne tzv. gravitační čočka.
Gravitační čočky – výborní pomocníci při pozorování velmi vzdálených a temných objektů:
- Nástrojem často používaným v těchto případech je tzv. gravitační čočka. Princip tohoto jevu je následující: Einsteinova obecná teorie relativity předpovídá, že velmi hmotný vesmírný objekt, který leží na přímce mezi námi a vzdáleným zdrojem elektromagnetického záření, pomocí svého gravitačního pole různě zkresluje, zvětšuje, ohýbá a také někdy zesiluje intenzitu záření přicházející ze vzdálenějšího zdroje – obecně tedy mění tvar i jas obrazu vzdáleného pozorovaného objektu.
- Gravitační pole totiž zakřivuje prostor v okolí velmi hmotného objektu, a tedy i mění (ohýbá) tvary drah paprsků světla či elektromagnetických vln, které touto částí prostoru procházejí. Často dochází k jakési fokusaci, tedy někdy i k zesílení jasu obrazu vzdáleného temného objektu. Někdy gravitační čočka dokonce “vyrobí” i několik obrazů téhož objektu.
- Velká nebeská tělesa – zpravidla jde o masivní galaxie nebo celé kupy galaxií – se díky působení svého gravitačního pole na kolem prolétající (nejen světelné) paprsky chovají jako jakési obrovské kosmické čočky, díky nimž se galaxie “skryté za nimi” jeví jako úhlově větší a jasnější, což umožňuje jejich detekci a studium. Během posledního desetiletí bylo takto objeveno a analyzováno asi sto podobných objektů.
- Badatelé tak mohou příležitostně používat masivní přírodní objekty jako kosmické lupy k prohlížení jiných, vzdálenějších objektů, ale pouze tehdy, když se čočka i objekt (při pozorování ze Země) seřadí s jistou přesností do jedné přímky.
Einstein by měl radost. Atomové hodiny měří různě rychlé toky času v místech milimetr od sebe
Právě díky gravitační čočce, náhodně umístěné mezi Sluncem a vzdálenou galaxií mohla zachytit slabý submilimetrový obraz vzdálené galaxie soustava radioteleskopů ALMA. Princip gravitační čočky je totiž stejný jak u okem viditelného, tak i u okem neviditelného elektromagnetického záření, které umějí zachytit jen přístroje.
Díky počítačové analýze výsledného obrazu se následně astronomům podařilo s jistou přesností rekonstruovat původní obraz galaxie v submilimetrové oblasti spektra, mj. jak je zde asi rozmístěn zejména mezihvězdný prach a plyn. Vědci také mohli určit některé vlastnosti samotné čočky.
Šok pro astronomy. Teleskop Jamese Webba odhalil galaxie, které neměly existovat
Vesmírný dalekohled Jamese Webba nám v budoucnu o této galaxii zřejmě odhalí mnohem více, než můžeme zjistit jinými dnešními přístroji.
Prof. Lapi, vedoucí a spoluautor výzkumu, rovněž astrofyzik ze SISSA, také zdůrazňuje důležitost této studie: „Vzdálené galaxie, které jsou mladé, kompaktní (tedy malé), vyznačují se intenzivní tvorbou hvězd a jsou z velké části zakryté prachem a které mají velmi bohatou zásobárnu mezihvězdného molekulárního plynu, jsou předchůdci dnešních masivních a klidných galaxií. Poskytují nám tedy velmi cenné poznatky o procesech vedoucích ke vzniku, vývoji a podobě dnešních galaktických struktur.“
Možná jaderná fúze v nitru exoplanety překvapila astronomy
