Mnohem víc hmotných stálic, než jsme čekali

Astronomové, kteří pracují s radioteleskopem ALMA a dalekohledem ESO/VLT v Chile, objevili, že galaxie s intenzivní tvorbou hvězd v mladém vesmíru i jedna oblast s aktivní tvorbou hvězd v nedaleké galaxii obsahují mnohem větší podíl hmotných stálic, než je běžné v poklidnějších galaxiích. Tyto výsledky představují výzvu pro současné představy o vývoji galaxií a mění náš pohled na historii formování hvězd i tvorbu chemických prvků ve vesmíru.

Mezinárodní tým astronoma Zhi-Yu Zhanga z Univerzity v Edinburghu se zaměřil na vlastnosti hmotných hvězd ve čtveřici galaxií bohatých na prach a s intenzivní tvorbou hvězd. Pozorujeme je tak, jak vypadaly v době, kdy byl vesmír mnohem mladší než dnes. Proto je nepravděpodobné, aby v nich proběhlo mnoho epizod formování hvězd, což by jinak mohlo významně ovlivnit získané výsledky.

Zhi-Yu Zhang a jeho kolegové vyvinuli novou techniku měření (analogickou radiokarbonové metodě datování). Porovnávají zastoupení dvou variant molekul oxidu uhelnatého (obsahujících různé izotopy) ve čtveřici velmi vzdálených galaxií zahalených prachem.

„Izotopy uhlíku a kyslíku mají rozdílný původ,“ vysvětluje Zhi-Yu Zhang. „Kyslík ¹⁸O vzniká ve větším množství v hmotných hvězdách, zatímco uhlík ¹³C vyrábějí hlavně malé a střední hvězdy.“ Díky nové metodě lze nahlédnout skrz prach v galaxiích a poprvé odhadnout hmotnost hvězd, které se zde vyskytují.

Hmotnost hvězdy je nejdůležitějším faktorem, který ovlivňuje její vývoj. Hmotné hvězdy září velmi jasně, ale mají krátký život. Méně hmotné hvězdy, jako je například Slunce, září méně, zato ale po miliardy let. Znalost poměrného zastoupení hvězd různých hmotností vznikajících v galaxiích rozšiřuje naše chápání vzniku a vývoje galaxií během historie vesmíru. Kromě toho nám poskytuje zásadní informaci o chemických prvcích, které jsou k dispozici při vzniku nových hvězd a planet, nebo také o počtu hvězdných černých děr, které mohou následně splynout a vytvořit superhmotné galaktické černé díry, jaké pozorujeme v jádru řady dnešních galaxií.

Vizualizace zachycuje ve vzdáleném vesmíru galaxii bohatou na prach, která tvoří hvězdy mnohem vyšším tempem než naše Galaxie. Nová pozorování získaná pomocí radioteleskopu ALMA umožnila poodhalit oponu prachu a zkoumat dosud nespatřené. Například se podařilo odhalit, že tento typ galaxií má ve srovnání s běžnými galaxiemi dnešního vesmíru mnohem vyšší zastoupení hmotných hvězd.Snímek M. Kornmesser, ESO

Donatella Romano, spoluautorka článku, vysvětluje, co se týmu podařilo objevit: „Poměr kyslíku ¹⁸O k uhlíku ¹³C byl asi 10krát vyšší v mladých galaxiích s mimořádně intenzivní tvorbou hvězd než v současných galaxiích podobných té naší. To znamená, že galaxie s intenzivními procesy formování nových stálic obsahují mnohem vyšší podíl hmotných hvězd.“

Objev učiněný na základě dat z observatoře ALMA podporují i další nové poznatky získané tentokrát v našem blízkém kosmickém okolí. Tým astronomů pod vedením Fabiana Schneidera (z Univerzity v Oxfordu) prováděl pomocí dalekohledu ESO/VLT měření 800 hvězd v obří hvězdné porodnici známé pod označením 30 Doradus (ve Velkém Magellanově oblaku). I zde se vědci snažili zkoumat poměrné zastoupení hvězd různého stáří a hmotnosti.

Schneider uvádí: „Oproti očekávání jsme nalezli asi o 30 % víc hvězd s hmotností převyšující třicet Sluncí a o 70 % víc hvězd šedesátkrát hmotnějších než Slunce. Naše výsledky zpochybňují předpovězený limit počáteční hmotnosti hvězdy, který byl stanoven na asi 150 Sluncí, a naopak naznačují, že ty největší hvězdy by mohly na počátku svého vývoje hmotností převyšovat Slunce až třistakrát.“

Rob Ivison, spoluautor článku, dodává: „Tyto výsledky nás přivádějí k otázce, zda skutečně rozumíme historii vesmíru. Astronomové vytvářející vývojové modely musí nyní začít znovu a vzít v úvahu i tyto komplikace.“

Více na https://www.eso.org/public/czechrepublic/news/eso1817/?lang

Zdroj: http://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso1817/eso1817a.pdf