Astronomové zřejmě našli od nás nejvzdálenější a také nejstarší galaxii ve vesmíru

Pokud by tato galaxie existovala ještě dnes, nacházela by se od nás 33,4 miliardy světelných let daleko – díky tomu, že během té dlouhé doby se vesmír a s ním i vzdálenosti mezi všemi objekty v něm podstatně zvětšily. Pokud je to však skutečně galaxie, což není zatím na sto procent jisté, je to nutně galaxie dost záhadná. A také galaxie téměř na hranici našich současných pozorovacích schopností.

Objev byl zveřejněn letos v dubnu v prestižním časopise Astrophysical Journal, a to společně s objevem dalšího podobného a zřejmě trochu bližšího objektu, nazvaného HD2.

Objekt HD1 byl objeven po více než 1200 hodinách pozorování pomocí dalekohledů Subaru, VISTA, UK Infrared Telescope a Spitzerova vesmírného dalekohledu. V doprovodném článku publikovaném v Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters (tzv. měsíční přehled britské Královské astronomické společnosti) vědci začali spekulovat, jak přesně tato galaxie může vypadat.

Jistý díl spekulací také přidal známý astronom a popularizátor Ethan Siegel v rámci svého blogu „Starts with a bang“. Podle něj pro definitivní vyhlášení tohoto objektu za nejvzdálenější galaxii chybí zatím spolehlivé spektroskopické potvrzení. To by však mohlo přijít díky dalším pozorováním již během tohoto roku.

Objekt HD1 je sám o sobě extrémně jasný v ultrafialovém světle, pokud si odmyslíme extrémní kosmologický rudý posuv způsobený jeho obrovskou vzdáleností, který jeho světlo posunuje pro pozorovatele na Zemi do červené a infračervené oblasti. To musí být spojeno s některými velmi intenzivními energetickými procesy, které tam probíhají – respektive které tam probíhaly před mnoha miliardami let.

Velká ultrafialová zářivost případné galaxie HD1 může být způsobena v zásadě dvěma důvody.

Jednak v ní mohou vznikat a zároveň vybuchovat hvězdy mimořádnou rychlostí. Ale po výpočtu, kolik hvězd by musela galaxie HD1 produkovat, dostali odborníci neuvěřitelnou rychlost: HD1 by každý rok musela vytvořit více než 100 hvězd. To je nejméně 10krát více, než kolik lze u podobných galaxií očekávat.

Tehdy tým objevitelů začal mít podezření, že HD1 možná nevytváří zcela běžné hvězdy, ale musí zde jít o hvězdy velmi „nadprůměrné“. Mohlo by jít o velmi zářivé, žhavé a hmotné hvězdy tzv. populace III, tedy o úplně první hvězdy ve vesmíru, které až dosud nebyly nikde pozorovány, byly zatím pouze teoreticky předpovězeny. Takové hvězdy by měly být zhruba 60- až 300krát hmotnější než Slunce.

Nebo může HD1 obsahovat supermasivní černou díru o hmotnosti asi 100 milionů Sluncí, která intenzivně strhává okolní hmotu do obrovského víru. Tato hmota se v něm navzájem prudce sráží, čímž se zde tvoří intenzivně zářící rotující disk, vysílající fotony o vysoké energii. Takový černoděrový „generátor světla“ pak snadno přesvítí celou okolní galaxii. Pro srovnání, černá díra ve středu naší Mléčné dráhy má hmotnost asi 4,2 milionu hmotností Slunce.

Pokud by tomu tak bylo, šlo by o zdaleka nejstarší supermasivní černou díru, kterou lidstvo zná, vzniklou velmi brzy po Velkém třesku.

„Objekt HD1 by tak vlastně byl jakýmsi obřím dítětem na porodním sále raného vesmíru,“ poznamenal podle vědeckého serveru Phys.org izraelsko-americký teoretický fyzik Avi Loeb z amerického ústavu Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics amerického Centra pro astrofyziku a spoluautor studie. „U této galaxie pozorujeme skoro dvakrát větší rudý posuv než u doposud rekordně vzdáleného kvasaru.“

Vzdálenost a vlastnosti HD1 bude ještě třeba potvrdit a upřesnit. „Bylo velmi těžké najít HD1 mezi více než 700 tisíci objekty,“ doplnil Juiči Harikane, astronom z Tokijské univerzity, který galaxii jmenovitě objevil. „Červená barva resp. umístění jisté hrany zářivého spektra objektu HD1 však překvapivě dobře odpovídala očekávaným charakteristikám galaxie vzdálené 13,5 miliardy světelných let, a když jsem ji našel, trochu mi naskočila husí kůže.“

Tým poté provedl další pozorování objektu HD1 pomocí soustavy radioteleskopů ALMA umístěné v chilské poušti Atacama, aby potvrdil jeho stáří, které je ještě o 100 milionů let větší než v případě GN-z11, což byl předchozí držitel rekordu pro nejvzdálenější galaxii.

Odborníci upozorňují, že vzdálenost HD1 od Země bude ještě třeba pečlivě a přesně ověřit pomocí dalších dalekohledů, včetně vesmírného dalekohledu Jamese Webba. Pokud se tedy současné výpočty ukáží jako správné, bude HD1 nejvzdálenější a zároveň nejstarší galaxií, jaká kdy byla zaznamenána.

Další pozorování také snad umožní týmu proniknout hlouběji do podstaty HD1 a potvrdit, která ze zmíněných teorií o jeho stavbě a struktuře je správná.

„Případná supermasivní černá díra v HD1 by musela vzniknout a vyvinout se během několika set milionů let po Velkém třesku. Musela by tedy zřejmě vyrůst z masivního zárodku, a navíc nebývalou rychlostí,“ řekl Loeb. „Opět se však zdá, že příroda je nápaditější než naše představy,“ uzavřel.