Observatoř ALMA detekovala nejstarší kyslík ve vesmíru

18. 05. 2018

Raný vesmír Galaxie ALMA VLT Vzdálenosti ve vesmíru

Astronomové našli s pomocí observatoře ALMA slabý ale přesto definitivní signál kyslíku, který k nám letěl dlouhých 13,28 miliard let a pochází tak z velmi raného a vzdáleného vesmíru. Galaxie, ve které byl kyslík detekovaný, je zároveň také nejvzdálenější galaxií s přesně změřenou vzdáleností, nebo spíše stářím. První hvězdy v této galaxii začaly podle vědců vznikat už pouhých 250 milionů let po velkém třesku, kyslík vznikl při zániku těchto hvězd první generace. Jde doposud o nejvzdálenější detekci tohoto chemického prvku ve vesmíru.

Kyslík, nejvzdálenější detekce

Na velkém snímku je galaktická kupa MACS J1149.5+2223 zachycená vesmírným teleskopem Hubble, ve výřezu je potom vložen snímek z mikrovlnné observatoře ALMA, na které je zachycena galaxie MACS1149-JD1. Zelená barva indikujedistribuci kyslíku v galaxii

Image credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NASA/ESA Hubble Space Telescope, W. Zheng (JHU), M. Postman (STScI), the CLASH Team, Hashimoto et al.

Galaxie, která nese označení MACS1149-JD1, emitovala signál ionizovaného kyslíku, jehož infračervené světlo bylo následně rozpínáním vesmíru nataženo do mikrovlnných vlnových délek, které zachytila observatoř ALMA v Čile. Tým astronomů vedený Takuya Hashimotem změřil, jak moc se vlnová délka tohoto elektromagnetického záření změnila: světlo bylo emitováno s vlnovou délkou 88 mikronů a dorazilo s vlnovou délkou 893 mikronů. Červený posun byl vypočítaný s hodnotou z=9,11, což znamená, že k nám světlo cestovalo vesmírem 13,28 miliard let.

Navíc se podařilo ve stejné galaxii identifikovat neutrální vodík pomocí teleskopu VLT. Když vědci porovnali oba signály, ověřili, že vedou ke stejným závěrům co se týká vzdálenosti této galaxie. 

MACS1149-JD1 má tedy přesně změřeno, kdy signál kyslíku opustil tuto galaxii. Bylo to v době, kdy ve vesmíru neexistovalo příliš velké množství tohoto prvku. Hvězdy byly tehdy tvořeny zejména lehčími prvky jako je vodík a helium a ty těžší teprve vznikaly termojadernou fúzí při explozích těch nejmasivnějších. Vědci tak tento objev mohou použít pro zkoumání evoluce hvězd v raném vesmíru.



V roce 2016 byl nejstarší kyslík detekován z období před 13,1 miliard let, později jiný tým objevil signál z doby před 13,2 miliardami let. Oba vědecké týmy potom spojily své síly, aby přišly s tímto novým rekordem z galaxie MACS1149-JD1.

Vzdálenost objektů z raného vesmíru
I přes to, že k nám světlo z galaxie MACS1149-JD1 cestovalo 13,28 miliard let a letělo rychlostí světla, nelze říct, že je galaxie 13,28 miliard světelných let vzdálená. Může za to rozpínání vesmíru, které tuto vzdálenost neustále zvětšuje, a ta tak za oněch 13,28 miliard let výrazně narostla a je závislá na použité konstantě pro rozpínání vesmíru, která se různými výpočty a měřeními liší. Galaxie se tak dnes nachází více než 20 miliard světelných let daleko.



 
Červený posun
(z)
 
Doba cestování signálu
(milardy let)
 
Vzdálenost k objektu dnes
(miliardy světelných let)


 
0,0000715
 
0,001
 
0,001


 
0,1
 
1,28
 
1,35


 
1
 
7,7
 
10,1


 
5
 
12,5
 
22,3


 
10
 
13,2
 
26,6