Plní svoj sľub zmeniť naše chápanie raného vesmíru, Vesmírny teleskop Jamesa Webba skúma galaxie blízko úsvitu času. Jednou z takýchto galaxií je výnimočne svietivá galaxia GN-z11, ktorá existovala, keď bol vesmír len zlomkom svojho súčasného veku. Je to jedna z najmenších a najvzdialenejších galaxií, aké boli kedy pozorované, a je to aj jedna z najzáhadnejších. Prečo to tak svieti? Zdá sa, že Webb našiel odpoveď.

Vedci, ktorí používajú Webb na štúdium GN-z11, tiež objavili niekoľko vzrušujúcich dôkazov hviezd skupiny III ležiacich na okraji tejto vzdialenej galaxie. Tieto nepolapiteľné hviezdy – prvé, ktoré priniesli svetlo do vesmíru – sú vyrobené výlučne z vodíka a hélia. K žiadnemu definitívnemu objavu takýchto hviezd nikdy nedošlo, no vedci vedia, že musia existovať. A teraz, s Webbom, sa ich objav zdá byť bližšie ako kedykoľvek predtým.

Tento obrázok vytvorený Webbovým prístrojom NIRCam (Near Infrared Camera) ukazuje časť GOODS-North poľa galaxií. Vpravo dole oblaky zvýrazňujú galaxiu GN-z11, ktorú sme videli len 430 miliónov rokov po veľkom tresku. Obrázok odhaľuje rozšírenú zložku, ktorá sleduje hostiteľskú galaxiu GN-z11, a centrálny zdroj, ktorého farby sa zhodujú s farbami akrečného disku obklopujúceho čiernu dieru. Obrazový kredit: NASA, ESA, CSA, STScI, Brant Robertson (UC Santa Cruz), Ben Johnson (CfA), Sandro Takela (Cambridge), Marcia Ricci (University of Arizona), Daniel Eisenstein (CfA)

Webb odhaľuje tajomstvá jednej z najvzdialenejších galaxií vôbec

Hlboký pohľad do priestoru a času pomocou dvoch tímov NASAVesmírny teleskop Jamesa Webba študoval výnimočne jasnú galaxiu GN-z11, ktorá existovala, keď bol 13,8 miliardy rokov starý vesmír len asi 430 miliónov rokov.

Táto galaxia, ktorá bola pôvodne objavená pomocou Hubbleovho vesmírneho teleskopu agentúry NASA, je jednou z najmenších a najvzdialenejších galaxií, aké boli kedy pozorované, a je taká jasná, že vedcov vyzýva, aby pochopili prečo. Teraz GN-z11 odhaľuje niektoré zo svojich tajomstiev.

Silná čierna diera je najvzdialenejšia, aká bola kedy nájdená

Tím, ktorý študoval GN-z11 s Webbom, našiel prvý jasný dôkaz, že galaxia je hostiteľom masívnej centrálnej galaxie. Čierna diera Ide o rýchle nahromadenie hmoty. Vďaka ich objavu ide o najvzdialenejšiu aktívnu supermasívnu čiernu dieru, ktorá bola doteraz pozorovaná.

„Našli sme veľmi hustý plyn bežný v blízkosti supermasívnych čiernych dier, v ktorých sa nahromadil plyn,“ vysvetlil vedúci výskumu Roberto Maiolino z Cavendish Laboratory a Kavli Institute of Cosmology na University of Cambridge vo Veľkej Británii. „Toto bol prvý jasný dôkaz, že GN-z11 je hostiteľom čiernej diery, ktorá požiera hmotu.“

Pomocou Webba tím tiež našiel náznaky prítomnosti ionizovaných chemických prvkov typicky pozorovaných v blízkosti pribúdajúcich supermasívnych čiernych dier. Okrem toho objavili veľmi silné vetry vyháňané galaxiou. Tieto vysokorýchlostné vetry sú zvyčajne poháňané procesmi spojenými s agresívne pribúdajúcimi supermasívnymi čiernymi dierami.

„Webová kamera NIRCam (blízka infračervená kamera) odhalila rozšírenú súčasť, ktorá sleduje hostiteľskú galaxiu, a kompaktný centrálny zdroj, ktorého farby zodpovedajú farbám akréčného disku obklopujúceho čiernu dieru,“ povedala vyšetrovateľka Hannah Opler, tiež z výskumného tímu. Cavendish Laboratory a Kavli Institute.

Tieto dôkazy spolu ukazujú, že GN-z11 je hostiteľom 2 miliónov slnečnej supermasívnej čiernej diery vo veľmi aktívnej fáze spotreby hmoty, a preto je taká jasná.

Pôvodná masa plynu v halo GN-z11 vzbudzuje zvedavosť výskumníkov

Druhý tím, tiež vedený Maiolinom, použil Webbov nástroj NIRSpec (blízko infračervený spektrometer) na nájdenie plynného zhluku hélia v koróne obklopujúcej GN-z11.

„Skutočnosť, že nevidíme nič iné ako hélium, naznačuje, že táto hmota musí byť dosť čistá,“ povedal Maiolino. „To je niečo, čo by sa dalo očakávať podľa teórie a simulácií v blízkosti obzvlášť masívnych galaxií z týchto epoch – že v hale by mali zostať vrecká nedotknutého plynu a tieto vrecká by sa mohli zrútiť a vytvoriť hviezdokopy skupiny III.“

Nájdenie nikdy predtým nevidených hviezd skupiny III – prvej generácie hviezd vytvorených takmer výlučne z vodíka a hélia – je jedným z najdôležitejších cieľov modernej astrofyziky. Očakáva sa, že tieto hviezdy budú veľmi masívne, veľmi jasné a veľmi horúce. Ich očakávaným znakom je prítomnosť ionizovaného hélia a neprítomnosť chemických prvkov ťažších ako hélium.

Vznik prvých hviezd a galaxií predstavoval zásadný prechod v kozmickej histórii, keď sa vesmír vyvinul z temného a relatívne jednoduchého stavu do vysoko organizovaného a zložitého prostredia, aké dnes vidíme.

V budúcich Webbových pozorovaniach Maiolino, Opler a ich tím preskúmajú GN-z11 do väčšej hĺbky a dúfajú, že posilnia argumenty pre hviezdy tretej skupiny, ktoré sa môžu formovať v jej halo.

a výskumu Na pôvodnom plynovom bloku v Halo GN-z11 bol prijatý na publikovanie Astronómia a astrofyzika. Výsledky štúdie čiernych dier GN-z11 boli publikované v časopise prírody Dňa 17. januára 2024. Údaje boli získané ako súčasť pokročilého hlbokého extragalaktického prieskumu (JWST) (Jade), spoločný projekt medzi tímami NIRCam a NIRSpec.

Vesmírny teleskop Jamesa Webba je popredné svetové observatórium vesmírnej vedy. Webb rieši záhady našej slnečnej sústavy, pozerá sa za vzdialené svety okolo iných hviezd a skúma tajomné štruktúry a pôvod nášho vesmíru a naše miesto v ňom. WEB je medzinárodný program, ktorý vedie NASA so svojimi partnermi, Európskou vesmírnou agentúrou (ESA).Európska vesmírna agentúra) a Kanadská vesmírna agentúra.