JWST (Webbův teleskop) objevil masivní galaxie v raném vesmíru

Galaxie, které pozoroval JWST, pocházejí z období 500 až 700 miliónů let po velkém třesku. Vesmír měl tehdy pouze 5 % dnešního stáří (dnes asi 13,8 miliardy let). Přístroj NIRCam, který pracuje v infračervené oblasti, pozoroval šest galaxií v málo prozkoumané částí oblohy. Dvě z těchto galaxií již dříve pozoroval HST (Hubble Space Telescope), ale na jeho snímcích byly natolik slabé, že zůstaly bez povšimnutí.

Těchto šest nových "kandidátských galaxií" (objev musí potvrdit ještě další pozorování) obsahuje mnohem více hvězd, než astronomové předpokládali. Jedna z těchto galaxií zřejmě obsahuje na 100 miliard hvězd. To by znamenalo, že tato galaxie je velikostí srovnatelná s Mléčnou dráhou. A to bylo dosud něco zcela nepředstavitelného, aby se v tak v raném vesmíru zformovala až tak velká galaxie.

Dosavadní kosmologické modely předpokládají, že velké galaxie vznikají postupným splýváním menších galaxií. Tak blízko období reionizace vesmíru by neměly existovat žádné velké galaxie. Proto je objev šestice galaxií s hmotností nad 10 miliard hmotností Slunce pro astronomy opravdovým překvapením. Aby se v takto raném vesmíru zformovaly takto velké galaxie, musely by růst asi 20× rychleji než naše Mléčná dráha. Dosud se předpokládalo, že galaxie v takto raném vesmíru mohou mít jen 100×, nanejvýš 10× nižší hmotnost.

Při měření hmotnosti galaxií se využívá měření záření vodíku, konkrétně hrany čar Balmerovy série záření tohoto prvku. Ta se vlivem velkého rudého posuvu dostává do infračervené oblasti k vlnovým délkám 2,5 mikrometru a výše. Ze svítivosti v této oblasti spektra lze získat odhad hmotnosti galaxie. Tato metoda má však pochopitelně své nepřesnosti. Nevíme, zda-li poměr mezi jasností galaxie v této části spektra a její hmotností je v tak raném vesmíru stejný jako dnes. Jas galaxií může být ovlivněn aktivními jádry, omezenou přesnost má i analýza spektra u takto vzdálených galaxií.

Současné výsledky je nutno brát jako předběžné, je nutné provést přesnější studium spekter těchto galaxií. A pátrat po dalších takovýchto galaxiích. Vyšší statistika pozorování takovýchto galaxií by umožnila potvrdit a vylepšit metodiku určování hmotnosti galaxií z jejich spektrálních čar. Je tak ještě brzy na to, aby dosavadní teorie byly zavrženy. Pokud by byla současná pozorování potvrzena znamenalo by to, že se v raném vesmíru odehrávaly děje mnohem rychleji a hvězdy se formovaly mnohem efektivněji než dnes.

Další trhliny do současných kosmologických modelů vnáší i pozorování objektu SPT0418-47, jedné z nejjasnějších, silně zaprášených galaxií s bouřlivou hvězdotvorbou ve vzdáleném vesmíru. Stáří galaxie se odhaduje na 1,4 miliardy let po velkém třesku. Galaxie s rudým posuvem 4,225 je navíc chemicky velice bohatá a zdá se, že hostí několik generací hvězd.

Díky silné gravitační čočce (Einsteinovu prstenci) bylo možné pozorovat i dva blízké satelity, které jsou vzdálené asi 5 kPc. Je to zhruba 10násobek vzdálenosti Malého Magellanova mračna od naší Galaxie. Dá se tak předpokládat, že galaxie spolu interagují a potenciálně dokonce splývají. Tyto galaxie jsou méně zaprášené a modřejší než centrální objekt.

Překvapením je i vysoká metalicita těchto malých galaxií (astronomové považují za kovy všechny prvky těžší vodíku a hélia) - obsahují uhlík, kyslík i dusík. Metalicita těchto galaxií zhruba odpovídá metalicitě našeho Slunce, které má asi 5 miliard let a většinu kovů zdědilo po předchozích generacích hvězd, které měly na svůj vývoj 8 miliard let… Proces formování hvězd v těchto galaxiích musel být velice efektivní a začal velice brzy, což potvrzuje naměřený poměr dusíku a kyslíku, který je spolehlivým měřítkem počtu generací hvězd.

Použité zdroje

• Webb spots surprisingly massive galaxies in early universe
• Astronomers discover metal-rich galaxy in early universe
• Discovery of a Dusty, Chemically Mature Companion to az ~ 4 Starburst Galaxy in JWST ERS Data