'Nejvzdálenější dosud viděná galaxie!' To jsme ještě neslyšeli? (Vidět tady a tady , například.) I když je pravda, že astronomové se stále posouvají dále v čase s lepšími přístroji, existují zásadní problémy jak při pozorování, tak při měření vzdáleností k nejstarším galaxiím ve vesmíru.
To je důvod, proč je toto nové pozorování galaxie, která vznikla asi 700 milionů let po velkém třesku, významné. Přestože bylo identifikováno mnoho galaxií, které se v té době vytvořily, astronomové změřili přesné vzdálenosti pouze u pěti z nich. Tato galaxie je šestou a je to nejvzdálenější galaxie. Možná ještě důležitější než měření vzdálenosti vědci zjistili, že tato galaxie zrodila nové hvězdy více než 100krát rychleji než dnešní Mléčná dráha. To naznačuje, že rané galaxie mohly být při formování hvězd agresivnější, než se dříve předpokládalo.
NA nový článek publikovaný vPříroda (paywall warning) popisuje měření rudého posuvu galaxie identifikované v Cosmic Assembly Near-infrared Deep Extragalactic Legacy Survey (CANDELS), která využívá infračervený spektrograf na dalekohledu Keck na Havaji. Kvůli této obrovské vzdálenosti nevidí Hubbleův vesmírný teleskop galaxii v jejích optických pásmech, ale je to jasný zdroj v infračervené oblasti, a to jak pro Hubbleův, tak pro Spitzerův vesmírný dalekohled. Červený posuv, pokud si vzpomínáte, je měřítkem toho, jak rychle se zdá, že se galaxie od nás vzdaluje, jak se vesmír rozpíná; čím vyšší je rudý posuv, tím je galaxie dále – a proto před delší dobou vyzařovala světlo, které vidíme. Jak vesmír roste, úměrně prodlužuje vlnovou délku světla. Tímto způsobem je viditelné světlo nebo dokonce ultrafialové záření běžné u hvězd posunuto do infračervené části spektra.
V tomto případě astronomové naměřili rudý posuv galaxie z8_GND_5296 (je pro vás nezapomenutelné jméno) na hodnotu 7,51, což v překladu znamená přibližně 13 miliard světelných let daleko. Toto číslo určili měřením emise Lyman alpha (Ly α ) z plynného vodíku, což je velmi běžné a obtížně měřitelné na tak velké vzdálenosti. Světlo Ly α z plynného vodíku v našem místě má asi 122 nanometrů, pevně v ultrafialové části spektra, ale odpovídající emise z z8_GND_5296 je asi 1034 nanometrů, což je infračervené záření. (Chcete-li získat červený posuv, vydělte větší číslo menším a odečtěte 1. Bohužel vztah mezi červeným posuvem a vzdáleností není nikde tak jednoduchý.)
Ne každá galaxie ve srovnatelných vzdálenostech však má měřitelné emise Ly α: zdá se, že něco brání velké části tohoto světla k nám. Hlavní myšlenkou je neutrální mezigalaktický plyn rozptylující světlo, ale pozorovaných galaxií je příliš málo na to, aby tuto hypotézu potvrdily. Výsledkem je, že zatímco existují desítky galaxií s rudým posuvem větším než 7 (určeným nikoli spektrem, ale zdánlivou barvou galaxie), u většiny nelze rudé posuvy dvakrát zkontrolovat. Tento dokument popisuje 43 raných galaxií, ale pouze jedna z tohoto vzorku měla měřitelné emise Ly α.
Ještě zajímavější je, že galaxie z8_GND_5296 je relativně bohatá na „kovy“: prvky těžší než helium. Vzhledem k tomu, že tyto prvky jsou produkovány spíše hvězdami než Velkým třeskem, ukazuje to na velmi rychlý cyklus zrození a zániku hvězd i v době, kdy tato galaxie vyzařovala světlo, které pozorujeme.
Na podporu tohoto tvrzení autoři této studie zjistili, že z8_GND_5296 a podobná galaxie označená GN 108036 mají extrémně vysokou rychlost tvorby hvězd a přeměňují hmotnost ekvivalentu 330 Sluncí na nové hvězdy. To je více než 100krát větší rychlost tvorby hvězd než v Mléčné dráze a je srovnatelná s některými nejextrémnějšími galaxiemi vytvářejícími hvězdy. Tyto galaxie byly dříve považovány za vzácné, takže astronomové možná budou muset upravit své odhady o tom, jak rychle nové hvězdy vznikaly v raných galaxiích.
Bez ohledu na to bude zajímavé vidět, jaké jsou jiné rané galaxie, jak se naše pozorování zlepší. Bez toho nebudeme vědět, zda je z8_GND_5296 raritou ve své extrémní formaci hvězd, nebo pochopíme, proč je relativně jasný v emisích Ly α, zatímco jeho sourozenci ne. A možná najdeme rozdělení v čase mezi érou bez galaxií a úplně prvními galaxiemi, které se vytvořily.