Tisková zpráva

Neklidné mládí nejhmotnějších galaxií dneška

Dramatickou hvězdotvorbu zkracují černé díry

25. ledna 2012

Tým astronomů využívající dalekohled APEX nalezl dosud nejtěsnější spojitost mezi nejmohutnějšími epizodami hvězdotvorby v raném vesmíru a nejhmotnějšími galaxiemi dneška. Galaxie, které v raném vesmíru prošly obdobím mohutné tvorby hvězd, zažily také rychlý konec této éry, což z nich dnes dělá hmotné a klidné galaxie se stárnoucí populací stálic. Astronomové pravděpodobně odhalili také viníka náhlého ukončení období vzniku hvězd – vývoj supermasivní černé díry.

Astronomové zkombinovali pozorování provedená kamerou LABOCA na 12metrové anténě dalekohledu APEX (Atacama Pathfinder Experiment) [1], který provozuje ESO, s údaji získanými pomocí ESO/VLT, Spitzerova kosmického dalekohledu (Spitzer Space Telescope, NASA) a dalšími přístroji, aby zkoumali, jakým způsobem jsou jasné vzdálené galaxie vázány do skupin a kup.

Čím jsou galaxie více nahromaděny, tím hmotnější je jejich galaktické halo tvořeno temnou hmotou – nepozorovatelným materiálem, který představuje značnou část jejich hmoty. Nové výsledky jsou nejpřesnějším měřením shlukování tohoto typu galaxií, jaké bylo dosud provedeno.

Zkoumané galaxie jsou natolik vzdálené, že jejich světlu trvalo kolem deseti miliard let, než doputovalo k nám. Objekty tedy vidíme ve stavu, v jakém byly a jak vypadaly před deseti miliardami let [2]. Na těchto záběrech z raného vesmíru procházejí galaxie nejintenzivnějším procesem vzniku hvězd, který bývá označován jako ‚starburst‘.

Měřením hmotnosti galaktických halo kolem galaxií a použitím počítačových simulací ke studiu jejich vývoje v čase astronomové objevili, že tyto vzdálené ‚starburst‘ galaxie raného vesmíru se nakonec staly obřími eliptickými galaxiemi – nejhmotnějšími galaxiemi současného vesmíru. 

„Poprvé jsme byli schopni ukázat jasnou spojitost mezi nejaktivnějšími ‚starburst‘ galaxiemi raného vesmíru a nejhmotnějšími galaxiemi současnosti,“ vysvětluje Ryan Hickox (Dartmouth College, USA a Durham University, UK), vedoucí vědeckého týmu.

Tato nová pozorování navíc ukázala, že nejintenzivnější fáze vzniku hvězd v těchto vzdálených galaxiích trvala pouhých 100 milionů let – což je z kosmologického pohledu velmi krátká doba – ale i tak se v tomto období počet hvězd v těchto galaxiích zdvojnásobil. Náhlý konec tohoto období představuje další epizodu v historii galaxií, které astronomové ještě úplně nerozumějí. 

„Víme, že hmotné eliptické galaxie ukončily produkci hvězd poměrně náhle a dávno, a nyní jsou v tomto směru ‚klidné‘. A astronomové hledají, co by mohlo být dostatečně výkonným procesem, který ‚najednou vypne‘ překotnou tvorbu hvězd v celé galaxii,“ říká členka týmu Julie Wardlow (University of California, Irvine, USA a Durham University, UK).

Výsledky získané tímto týmem nabízejí možné vysvětlení: v této fázi vývoje vesmíru jsou ‚starburst‘ galaxie nakupeny velmi podobně jako kvasary, což ukazuje, že se nacházejí ve stejných halo temné hmoty. Kvasary patří k objektům, které uvolňují nejvíce energie ve vesmíru – intenzivně září díky energii dodávané supermasivní černou dírou v jejich centrech.

Existují důkazy, které naznačují, že intenzivní hvězdotvorba rovněž dodává energii kvasarům tím, že vrhá obrovská množství materiálu do chřtánu černé díry. Kvasar následně vydává mohutné energetické exploze, o kterých se předpokládá, že odfukují zbylý intergalaktický plyn – tedy materiál potřebný na nové hvězdy – a tím efektivně ukončí fázi vzniku hvězd. 

„Zkrátka, vrcholící intenzivní vznik hvězd galaxii zároveň zabíjí tím, že krmí obří černou díru v jejím centru, která následně odfoukne a zničí oblaka plynu, ve kterých hvězdy vznikají,“ vysvětluje člen týmu David Alexander (Durham University, UK).

Poznámky

[1] Dvanáctimetrový dalekohled APEX se nachází na planině Chajnantor v podhůří Chilkých And. APEX je testovacím zařízením projektu ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), revolučního nového dalekohledu, který ESO staví a provozuje společně se svými mezinárodními partnery rovněž na planině Chajnantor. Teleskop APEX je postaven na základě prototypu antény zkonstruované pro projekt ALMA. Dalekohledy APEX a ALMA se vzájemně doplňují: APEX je schopen najít mnoho cílů na rozsáhlých oblastech oblohy, které ALMA následně bude pozorovat ve velkém rozlišení. APEX je realizován ve spolupráci Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR), Onsala Space Observatory (OSO) a ESO.

[2] Tyto vzdálené galaxie jsou známy též jako ‚submilimetrové‘ (submillimetre galaxies). Jedná se o velmi jasné galaxie ve vzdáleném vesmíru, ve kterých probíhá intenzivní tvorba hvězd. Díky extrémním vzdálenostem je jejich infračervené záření (pocházející z prachových zrn zahřátých zářením hvězd) posunuto rudým posunem do ještě delších vlnových délek. Lze je tedy nejlépe pozorovat na submilimetrových vlnových délkách.

Další informace

Výzkum byl prezentován 26. ledna 2012 v odborném časopise Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Složení týmu: Ryan C. Hickox (Dartmouth College, Hanover, USA; Department of Physics, Durham University (DU); STFC Postdoctoral Fellow, UK), J. L. Wardlow (Department of Physics & Astronomy, University of California at Irvine, USA; Department of Physics, DU, UK), Ian Smail (Institute for Computational Cosmology, DU, UK), A. D. Myers (Department of Physics and Astronomy, University of Wyoming, USA), D. M. Alexander (Department of Physics, DU, UK), A. M. Swinbank (Institute for Computational Cosmology, DU, UK), A. L. R. Danielson (Institute for Computational Cosmology, DU, UK), J. P. Stott (Department of Physics, DU, UK), S. C. Chapman (Institute of Astronomy, Cambridge, UK), K. E. K. Coppin (Department of Physics, McGill University, Kanada), J. S. Dunlop (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, UK), E. Gawiser (Department of Physics and Astronomy, The State University of New Jersey, USA), D. Lutz (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Německo), P. van der Werf (Leiden Observatory, Leiden University, Nizozemí), A. Weiß (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Německo).

V roce 2012 slavíme 50. výročí založení ESO. ESO (Evropská jižní observatoř) je hlavní mezinárodní astronomickou organizací Evropy a patří k nejproduktivnějším astronomickým observatořím světa. Je podporována 15 členskými státy, kterými jsou: Belgie, Brazílie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemí, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko a Velká Británie. ESO má za cíl vývoj, konstrukci a provoz výkonných pozemních astronomických zařízení, která umožní významné vědecké objevy. ESO také hraje přední roli při propagaci a organizaci mezinárodní spolupráce na poli astronomického výzkumu. ESO v současnosti provozuje tři observatoře světově úrovně: La Silla, Paranal a Chajnantor, které se nacházejí na poušti Atacama v Chile. Na Paranalu se nachází VLT (Very Large Telescope = Velmi velký dalekohled) – nejvyspělejší pozemní dalekohled pracující ve viditelném světle a VISTA, největší přehlídkový dalekohled pro infračervenou oblast na světě. Zároveň je ESO evropským zástupcem největšího astronomického projektu všech dob – teleskopu ALMA budovaného na planině Chajnantor. V současnosti ESO plánuje výstavbu Evropského extrémně velkého dalekohledu (E-ELT), který bude mít průměr primárního zrcadla 40 metrů. Měl by pracovat v infračerveném i viditelném oboru záření a stane se největším dalekohledem světa.

Mezinárodní astronomická observatoř ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) je produktem partnerství Evropy, severní Ameriky a východní Asie ve spolupráci s Chilskou republikou. Konstrukci a provoz teleskopu ALMA zajišťuje za Evropu ESO, za severní Ameriku National Radio Astronomy Observatory (NRAO) a za východní Asii National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ). Spojená Observatoř ALMA (Joint ALMA Observatory, JAO) zajišťuje společné vedení, management konstrukce, testování a provoz teleskopu ALMA.

Odkazy

• odborný článek
• informace o dalekohledu APEX
• snímky dalekohledu APEX

Kontakty

Viktor Votruba
národní kontakt
Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov , Česká republika
Email: votruba@physics.muni.cz

Jiří Srba
překlad
Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o., Česká republika
Email: jsrba@astrovm.cz

Ryan Hickox
Dartmouth College
Hanover, New Hampshire, USA
Tel.: +1 603 646 2962
Email: ryan.c.hickox@dartmouth.edu

Douglas Pierce-Price
ESO ALMA/APEX Public Information Officer
Garching, Germany
Tel.: +49 89 3200 6759
Email: dpiercep@eso.org

Connect with ESO on social media

Toto je překlad tiskové zprávy ESO eso1206. ESON -- ESON (ESO Science Outreach Network) je skupina spolupracovníku z jednotlivých členských zemí ESO, jejichž úkolem je sloužit jako kontaktní osoby pro lokální média.