Bubliny kolem vzdálených galaxií by mohly být první evidence prvních hvězd ve vesmíru

13. 01. 2020

Raný vesmír Velký třesk Hvězdy Galaxie

Astronomové s pomocí teleskopu Mayall v Arizoně identifikovali několik bublin v oblacích vodíku ionizovaných hvězdami pouhých 680 milionů let po velkém třesku. Jde o první přímou evidenci z období první generace hvězd ve vesmíru, které vznikly po tzv. temném věku. Výsledky výzkumu byly prezentovány na 235. setkání Americké astronomické společnosti v Honolulu.

Velký třesk (před asi 13,8 miliardami let)
Moment, ve kterém vznikl celý vesmír a veškerá hmota a energie, které přetrvávají do dnešního dne. Vesmír byl tehdy neprůhledný a měl velmi vysokou teplotu, při které nemohly existovat samostatné atomy. Vesmír byl tvořen ionizovanými plyny.

Rekombinace (370 tisíc let po velkém třesku)
Teplota ve vesmíru postupně klesla natolik, že se začínají formovat neutrální atomy vodíku, helia a lithia. V tomto období vznikají také fotony, které se staly součástí reliktního záření (CMB).

Temný věk (377 000 - miliarda let po velkém třesku)
Na začátku temného věku je vesmír plný oblaků složených primárně z atomů vodíku, které se pomalu shlukují pomocí gravitace do hustějších regionů. Z nich vznikají hvězdy první generace, které však do dnešního dne zatím nebyly pozorovány. Pravděpodobně šlo o obří hvězdy s krátkým životním cyklem, teprve v nich začaly vznikat těžší elementy, které se postupně dostaly do zbytku vesmíru. 

V průběhu temného věku se vznikem prvních hvězd dochází k postupné reionizaci vesmíru. Při ní neutrální atomy opět získávají elektrický náboj. 

Dnešní vesmír (miliarda let po velkém třesku do dnes)
Od stáří zhruba miliardy let se vesmír podobá tomu, co dnes pozorujeme teleskopy. Hvězdy se sdružují v galaxiích, které tvoří kupy galaxií a vzniká velkorozměrová struktura vesmíru.

Týmu vědců vedenému Jamesem Rhoadsem se podařilo detekovat vzdálenou skupinu tří galaxií EGS77 (Extended Groth Strip), které zřejmě obsahují první hvězd. Intenzivní světlo z těchto hvězd kolem nich vytváří prázdné bubliny, ve kterých se světlo může volně šířit. Podobné bubliny postupně vznikaly i kolem ostatních galaxií a nakonec přetvořily vesmír do stavu blízkého vakuu, ve kterém jej známe dnes.

Pozorované galaxie září výrazně v infračerveném světle a zároveň nejsou vůbec pozorovatelné v optické části spektra. Analýza rudého posuvu světla, které k nám od nich přišlo, ukazuje, že je pozorujeme pouhých 680 milionů let po velkém třesku.

Bubliny, které tyto tři galaxie obklopují, jsou obří - mají až 2,2 milionů světelných let napříč (Mléčná dráha má napříč 200 tisíc světelných let). Díky tomu se světlo hvězd díky rozpínání vesmíru posouvá k infračervenému spektru, ještě než dosáhne stěny bubliny a dokáže tak proletět zbytky oblaků vodíku, které se nacházejí vně bublin.