ALMA odhalila tajemství obří kosmické kaňky

Mezinárodnímu týmu astronomů pracujícímu s radioteleskopem ALMA a s dalšími přístroji se podařilo odhalit skutečnou povahu neobvyklého typu kosmických objektů ve vzdáleném vesmíru, které vědci označují jako Lyman-alpha Blob.

Až dosud výzkumníci nechápali, co nutí tyto obří oblaky plynu tak intenzivně zářit. Pomocí ALMA se však nyní podařilo v srdci jednoho takového objektu nalézt dvojici galaxií, ve kterých překotnou rychlostí probíhá formování nových hvězd. A právě tento proces je zodpovědný za intenzivní vyzařování plynu v celém okolí. Dvě mohutné galaxie jsou navíc obklopeny celou skupinou menších. Zdá se tedy, že sledujeme ranou fázi vývoje velké galaktické kupy. Vědci předpokládají, že centrální dvojice galaxií se postupně vyvine v jednu obří eliptickou galaxii.

Objekty označované Lyman-alpha Blob (zkráceně LAB, česky bychom název mohli opsat jako ‚skvrnky pozorované ve světle spektrální čáry Lyman-alfa‘) jsou gigantickými oblaky plynu o rozměrech až stovek tisíc světelných let, které nacházíme ve velkých kosmických vzdálenostech. Název těchto objektů je odvozen od charakteristické vlnové délky ultrafialového záření (spektrální čáry vodíku Lyman-alfa), kterou tyto objekty emitují. Od jejich objevu však byly procesy zodpovědné za vznik těchto útvarů vědeckou záhadou. Nová pozorování získaná pomocí radioteleskopu ALMA by však nyní mohla pomoci tuto hádanku rozluštit.

MOHLO BY VÁS ZAJÍMAT:   Observatoř Athena odhalí tajemství vzniku obřích černých děr v centrech galaxií

Jeden z největších známých objektů tohoto typu, a také jeden z nejvíce prozkoumaných, nese katalogové označení LAB-1 (přesněji SSA22-Lyman-alpha blob 1). Leží v centru mohutné kupy galaxií v rané fázi vývoje. Byl objeven v roce 2000 jako první objekt svého druhu a nachází se ve vzdálenosti asi 11,5 miliardy světelných let od nás.

Jim Geach (Centre for Astrophysics Research of the University of Hertfordshire, UK) a jeho tým použili radioteleskop ALMA (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array), který je mimořádně citlivý na záření chladných oblaků prachu ve vzdálených galaxiích, k proniknutí do nitra objektu LAB-1. To jim umožnilo nalézt a rozlišit v nitru oblaku několik zdrojů submilimetrového elektromagnetického záření.

Následně vědci zkombinovali data získaná pomocí ALMA se snímky pořízenými přístrojem MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer), který pracuje ve spojení s dalekohledem ESO/VLT (Very Large Telescope) a umožňuje mapovat rozložení emisí v čáře Lyman alfa. Ukázalo se, že zdroje identifikované v datech ALMA se nacházejí v samotném středu objektu LAB-1 a dochází zde k produkci nových hvězd stokrát vyšší rychlostí, než je tomu v současnosti v naší Galaxii.

Následná pozorování s hlubokým dosahem provedená pomocí kosmického teleskopu HST (NASA/ESA Hubble Space Telescope) a také spektroskopie získaná dalekohledem Keck (W. M. Keck Observatory) dále ukázaly, že zdroje detekované pomocí ALMA jsou obklopeny řadou dalších slabých galaxií. Ty by mohly dodávat do středu seskupení značné množství hmoty a udržovat tak vysoké tempo hvězdotvorby v centrálních galaxiích.

Členové týmu následně přistoupili k sofistikované simulaci formování galaxií. Pokusili se demonstrovat, že existenci obřího oblaku vyzařujícího na vlnových délkách Lyman-alfa je možné vysvětlit tak, že vodíkový plyn v okolí rozptyluje ultrafialové záření emitované při vzniku hvězd ve zdrojích detekovaných pomocí ALMA. Tak patrně vzniká objekt LAB, který pozorujeme.

Jim Geach, vedoucí autor studie, vysvětluje: Představte si lampu pouličního osvětlení. Když svítí do mlhy, vzniká difúzní záře, protože světlo se rozptyluje na drobných kapičkách. Něco podobného se děje v našem případě. Jenom místo lampy máme galaxii s intenzivními procesy formování hvězd a mlhu představuje mohutný oblak mezigalaktického plynu. Galaxie prostě osvětlují své okolí.“

Pochopení mechanismů vzniku a vývoje galaxií je mimořádně náročný úkol a astronomové se domnívají, že objekty LAB zde hrají důležitou roli. Zdá se totiž, že se jedná o oblasti, ve kterých se zrodila většina mohutných galaxií ve vesmíru. Rozptýlené záření na vlnové délce Lyman-alfa poskytuje konkrétně informace o tom, co se dělo s prvotními oblaky plynu obklopujícími mladé galaxie. To je klíčová oblast, která se však velmi obtížně zkoumá.

Jim Geach dodává: Na těchto útvarech je zajímavé, že díky nim získáváme představu o tom, co se děje v okolí mladých vyvíjejících se galaxií. Původ rozptýleného záření na vlnové délce Lyman-alfa byl po dlouhou dobu kontroverzní. Ale myslím si, že díky kombinaci nových pozorování a nejmodernějších simulací se nám tuto patnáct let starou záhadu podařilo rozluštit: objekt LAB-1 je oblast, kde vzniká mohutná eliptická galaxie, která jednoho dne bude srdcem obří kupy galaxií. A my nyní můžeme vidět záběr z vývojové fáze tohoto systému starý 11,5 miliardy let.“

Zdroj: Vědecká tisková zpráva ESO, foto: J.Geach/D.Narayanan/R.Crain, ESO/J. Geach, ESO/M. Hayes, ESO/A. Fujii/M. Hayes and Digitized Sky Survey 2, ESO and Digitized Sky Survey 2, video: ESO/A. Fujii/Digitized Sky Survey 2/M. Hayes, music: John Dyson (from the album Moonwind)