Dosud nejhlubší pohled do vesmíru na milimetrových vlnových délkách

Mezinárodní týmy astronomů využily radioteleskop ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) k průzkumu velmi vzdálené oblasti vesmíru, která byla poprvé zobrazena na ikonickém snímku známém jako Hubbleovo ultrahluboké pole (UHDF, Hubble Ultra Deep Field).

Nová pozorování získaná pomocí ALMA v milimetrové oblasti elektromagnetického záření mají značně větší dosah a jsou detailnější než předchozí přehlídky provedené na těchto vlnových délkách.

Data jasně ukazují, jakým způsobem souvisí úroveň hvězdotvorby v mladých galaxiích s celkovou hmotností hvězd. Pozorování rovněž odhalila dosud neznámé rezervoáry plynu dostupného pro formování nových hvězd v různých časových obdobích vývoje vesmíru a poskytují tak nový pohled na zlaté období vývoje galaxií přibližně před deseti miliardami let.

Nové výsledky pozorování pomocí ALMA budou publikovány v sérii článků v prestižních vědeckých časopisech Astrophysical Journal a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Budou také, spolu s dalšími pracemi, prezentovány tento týden na konferenci k pěti letům činnosti radioteleskopu ALMA (Half Decade of ALMA conference, Palm Springs, Kalifornie, USA).

MOHLO BY VÁS ZAJÍMAT:   Suchozemské stromatolity aneb Vznikl život skutečně v moři?

Snímek dnes známý pod zkratkou HUDF (Hubble Ultra Deep Field, Hubbleovo UltraHluboké Pole) byl publikován jako průlomové pozorování hlubokého vesmíru pomocí kosmického dalekohledu HST (NASA/ESA Hubble Space Telescope) v roce 2004. Díky tomuto působivému záběru pronikli vědci do vzdáleného vesmíru hlouběji než kdykoliv předtím a podařilo se tak odhalit pestrou paletu galaxií daleko do minulosti, až do období 1 miliardy let po velkém třesku. Stejná oblast byla od té doby pozorována opakovaně jak pomocí dalekohledu HST tak řadou dalších přístrojů. Výsledkem je dosud nejhlubší pohled do vesmíru, jaký dnes máme k dispozici.

Astronomové využívající radioteleskop ALMA nyní poprvé sledovali tuto, na první pohled nenápadnou, ale podrobně prozkoumanou, oblast na obloze s vysokým dosahem a rozlišením v oblasti milimetrových vln. To jim umožnilo zahlédnout slabou záři oblaků plynu a také emise teplých prachových částic v mladých galaxiích v raných fázích vývoje vesmíru.

Pozorování pole HUDF pomocí radioteleskopu ALMA probíhalo téměř 50 hodin, což je nejdelší časový úsek pozorování, jaký byl dosud na tomto přístroji věnován jedné oblasti oblohy.

Tým pod vedením Jima Dunlopa (University of Edinburgh, Spojené království) využil data k vytvoření vůbec prvního hlubokého, homogenního a takto velkého (o rozměrech oblasti HUDF) snímku pomocí radioteleskopu ALMA. To vědcům umožnilo jednoznačně identifikovat nalezené galaxie s již známými objekty pozorovanými dříve pomocí dalekohledu HST i jinými přístroji.

Výzkum poprvé jasně ukázal, že rychlost hvězdotvorby v mladém vesmíru je do značné míry předurčena hmotností dané galaxie. Vědcům se podařilo detekovat v podstatě všechny galaxie s vysokou hmotností a prakticky nic dalšího.

Jim Dunlop, hlavní autor této práce, shrnuje její význam takto: Je to průlomový výsledek. Poprvé se nám podařilo správně spojit pohled na vzdálený vesmír ve viditelném světle a ultrafialovém záření, který nám poskytl kosmický dalekohled HST, se záběry v daleké infračervené a milimetrové oblasti elektromagnetického záření získanými pomocí ALMA.“

Další tým vědců, který vedli Manuel Aravena (Núcleo de Astronomía, Universidad Diego Portales, Santiago, Chile) a Fabian Walter (Max Planck Institute for Astronomy in Heidelberg, Německo) provedl ještě hlubší přehlídku asi šestiny celého pole HUDF.

Provedli jsme první slepou trojrozměrnou přehlídku chladného plynu v mladém vesmíru, říká člen tohoto výzkumného týmu Chris Carilli (National Radio Astronomy Observatory, NRAO, Socorro, New Mexico, USA). Takto se nám podařilo objevit populaci galaxií, která na žádných jiných hlubokých přehlídkách oblohy není zřejmá.“

Některá z nových pozorování provedených pomocí ALMA byla uzpůsobena k detekci galaxií bohatých na oxid uhelnatý, který je indikátorem oblastí připravených pro formování hvězd. Ačkoliv tyto rezervoáry molekulárního plynu jsou hnacím motorem hvězdotvorby v galaxiích, není možné je pozorovat pomocí kosmického dalekohledu HST. ALMA je však schopna tuto dosud neprozkoumanou polovinu procesů formování a vývoje galaxií odhalit.

Nová data získaná pomocí ALMA ukazují rychlý růst obsahu plynu v galaxiích, čím hlouběji se díváme zpět v čase,“ dodává hlavní autor dvojice článků Manuel Aravena (Núcleo de Astronomía, Universidad Diego Portales, Santiago, Chile). Zvyšující se obsah plynu je pravděpodobně klíčovou příčinou významného nárůstu úrovně hvězdotvorby během vrcholného období formování galaxií zhruba před deseti miliardami lety.“

Dnes prezentované výsledky jsou pouze začátkem série dalších pozorování zaměřených na zkoumání vzdáleného vesmíru pomocí ALMA. Například plánovaná pozorovací kampaň oblasti HUDF o celkové délce 150 hodin dále poodhalí historii potenciálu formování hvězd ve vesmíru.

Nadcházející Velký program ALMA zkompletuje pohled na dobře známé galaxie ikonického snímku HUDF tím, že rozšíří naše chápání významu této chybějící hmoty pro formování hvězd,“ dodává člen výzkumného týmu ALMA Fabian Walter.

Zdroj: Vědecká tisková zpráva ESO, foto: NASA, ESA, G. Illingworth, D. Magee, and P. Oesch (University of California, Santa Cruz), R. Bouwens (Leiden University), and the HUDF09 Team, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/NASA/ESA/J. Dunlop et al. and S. Beckwith (STScI) and the HUDF Team, B. Saxton (NRAO/AUI/NSF); ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); NASA/ESA Hubble, video: NASA/ESA/ESO/J. Dunlop