Víte, jak je stará nejstarší galaxie ve vesmíru?

Čím ve vesmíru dohlédnete dál, tím mladší vesmír vidíte. Tohle tvrzení vychází z teorie relativity, která nám říká, že rychlost světla je konečná a vždycky tomu tak bylo. Takže světlu trvá určitý čas, než se k nám dostane. Vidíme-li objekt vzdálený kupříkladu jeden milion světelných let, znamená to, že jej vidíme tak, jak vypadal před milionem let, neboť světlu trvalo tak dloluho k nám dojít.

Zatím nejstarší poznaný vesmír

Vesmír je starý zhruba 13,7 miliard let. A nejnovější držitel rekordu nejvzdálenějšího objektu je galaxie GN-z11, vzdálená 13,3 miliadry světelných let. Objev této galaxie si do záznamů připsal Hubbleův vesmírný dalekohled a přístroj Wide Field Camera 3. Galaxie byla poprvé pozorována v březnu tohoto roku.

Proč je kolem vzdálené galaxie takový humbuk? Zdaleka nejde ani tak o to, že je to nový rekord pozorované vzdálenosti. Galaxie nás zajímá především z vědeckého hlediska. Světlo, které jsme z ní zaznamenali, vyrazilo na cestu k Zemi v době, kdy vesmír měl stáří sotva 400 milionů let. Vypadal v té době dost rozdílně od toho, co známe dnes. Byl hustější, a události v něm se odehrávající byly pravděpodobně mnohem dynamičtější než to, co pozorujeme dnes. A galaxie nevypadaly tak majstátně jak dnes. Krásné spirály, jaké známe z obrázků z Hubbleova vesmírného dalekohledu, ještě neexistovaly. Galaxie byly jen jakési nepravidelné mraky hvězd.

Chemie mládí

Právě GN-z11 nám pomáhá odhalit to, jak konkrétně supermladé galaxie mohly vypadat a jaké měly chemiské složení. Tahle galaxie je docela zvláštní. Je totiž extrémně jasná, mnojem jasnější než leckteré bližší galaxie. Tedy nepředstavujte si, že ji můžete spatřit v dalekohledu na lidové hvězdárně, ale pro Hubbleův dalekohled jasná je. Nabízí se otázka, jak se vůbec tak jasné galaxie mohla tak brzy vytvořit a jak asi vypadá dnes?

Lidský život je příliš krátký na to, abychom galaxii studovali po miliony let a mohli alespoň některé otázky stran jejího vývoje, odpovědět přesně. Naštěstí mají vědci díky pozorování rozličných galaxií v různém stádiu vývoje docela dobrou představu o tom, co se s galaxiemi může stát. A tak se pokusili napasovat co nejpřesnější model na galaxii GN-z11.

Modelové galaxie

První výsledky z modelování vzniku podobné galaxie naznačují, že podobných galaxií by mělo v mladém vesmíru být hodně. Každý si jistě položí otázku, proč je nepozorujeme? Protože podobné pozorování je časově, a tedy i finančně náročné. Pozorování GN-z11 je výsledkem velmi dlouhého pozorování jednoho malinkého pole ve vesmíru, na které se zaměřilo naráz několik dalekohledů, nejenom Hubble. Astronomové mohou jen doufat, že James Webb Space Telescope podobné objevy usnadní. Nicméně ikdyž máme dobré vysvětlení pro to, proč je nepozorujeme, je třeba jejich existnci ověřit. A to se dělá tak, že se předpoví vývoj galaxie a srovná se s galaxiemi, o kterých vidíme více. Pokud některé odpovídají tomu, jak by se vyvinula galaxie vzdálená, je vyhráno. V tomto případě se ukázalo, že pozorování souhlasí s modelem, což je pro astronomy skvělá zpráva. Tahle galaxie se mohla časem vyvinout v galaxii podobnou tomu, co známe z našeho sousedství.

Zkrátka došel plyn

Nabízí se otázka, jak je možné, že v mladém, dynamickém vesmíru bohatém na různé srážky, může existovat něco tak jasného a velkého jako GN-z11. Kosmologická intuice napovídá, že podobný objekt by se srážkami spíše měl rozpadnout. Navíc je podivné, že se celý systém zformoval za velmi krátkou (ve vesmírném smyslu) dobu. Nicméně mladý vesmír je velmi bohatý na plyn, základní stavební prvek hvězd. Vypadá to, že pravděpodobný scénář je obrovská koncentrace plynu a neuvěřitelně rychlá formce hvězd, v řádu desítek hvězd za rok. Tohle samozřejmě není udržitelný stav, plyn na tvorbu hvězd někdy musí dojít. Simulace ukazují, že nedojde tak rychle, ale už ve stáří jedné miliardy let je taková galaxie jen průměrně jasná. Její novější a větší kolegyně ji prostě a jednoduše přezáří.

Co nás takový objev učí? Že velké a jasné galaxie se formovaly mnohem dříve, než jsme se si mysleli a že pokud bychom je chtěli sledovat v jejich pozdějších stádiích, měli bychom sledovat galaxie, řekněme, průměrně jasné. A to nám otevírá nové okno pro pozorování. Pro pozorování bližších objektů už bychom si totiž mohli vystačit s pozemskými dalekohledy. Zatím se můžeme radovat, že jsme zase o kousek dál k pochopení toho, jak mladý vesmír fungoval.

text: Jana Poledníková