ALMA | Svět2000

Astronomové objevili kyslík v nejvzdálenější známé galaxii

4. 4. 2025 Iveta Mauci, šéfredaktorka a licencovaná autorka vědeckých zpráv NASA, ESO, ESA, AAAS a EurekAlert 3 min read 1095 Zobrazení ALMA, Galaxie, Galaxie JADES-GS-z14-0, kyslík, vesmír

ESO Nové Objevy Vesmír

Umělecká vizualizace galaxie JADES-GS-z14-0, která je k dnešnímu dni nejvzdálenější potvrzenou galaxií. Galaxie v raném vesmíru jsou obvykle shlukovité a nepravidelné. Výbuchy supernov v této galaxii by mohly šířit těžké prvky vykutané uvnitř hvězd, jako je kyslík, který byl nyní detekován pomocí radioteleskopu ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array).

^{*Podle tiskové zprávy Evropské vesmírné agentury}

Hledali tak dlouho, až ho konečně našli. Kyslík, základní pilíř lidského života. Tento rekordní objev nutí astronomy přehodnotit jak rychle se formovaly galaxie v raném vesmíru. Překvapivý objev učinily dvě různé skupiny astronomů v nejvzdálenější známé galaxii JADES-GS-z14-0.

Galaxie JADES-GS-z14-0, která byla objevena v loňském roce, je momentálně nejvzdálenější potvrzenou galaxií. Je tak daleko, že její světlo k nám cestovalo 13,4 miliardy let. To znamená, že ji vidíme v podobě, v jaké byla v době, kdy byl vesmír starý méně než 300 milionů let, což znamená, že jde o pouhý zlomek o velikosti asi 2 % jeho současného stáří. Kyslík pomohly detekovat soustavy teleskopů v chilské poušti Atacama, ALMA. Vše naznačuje, že galaxie je mnohem chemicky vyspělejší, než se předpokládalo.

Výsledky vědecké studie ukazují, že galaxie se zformovala velmi rychle a také rychle dospívá, což přispívá k rostoucímu počtu důkazů, že formování galaxií probíhá mnohem rychleji, než se předpokládalo.

Jak se rodí galaxie

Galaxie obvykle začínají svůj život plný mladých hvězd, které se skládají převážně z lehkých prvků, jako je vodík a helium. Jak se hvězdy vyvíjejí, vytvářejí těžší prvky, jako je kyslík, které se po jejich zániku rozptýlí v hostitelské galaxii. Vědci se domnívali, že ve stáří 300 milionů let je vesmír ještě příliš mladý na to, aby v něm byly galaxie plné těžkých prvků. Tyto dvě studie ALMA však ukazují, že JADES-GS-z14-0 obsahuje asi 10krát více těžkých prvků, než se očekávalo.

Důkaz, že galaxie jsou zralé již v počátcích vesmíru, vyvolává otázky, kdy a jak galaxie vznikly.

Detekce kyslíku navíc umožnila astronomům měřit mnohem přesněji vzdálenost ke galaxii JADES-GS-z14-0. ALMA nabízí mimořádně přesné měření vzdálenosti s odchylkou pouhých 0,005 procenta.

Galaxie byla původně objevena pomocí vesmírného dalekohledu Jamese Webba, ale až ALMA potvrdila a přesně určila její obrovskou vzdálenost.

Poznámky

*Astronomové používají k určení vzdálenosti extrémně vzdálených objektů měření známé jako rudý posuv (redshift). Předchozí měření ukázala, že galaxie JADES-GS-z-14-0 má červený posuv přibližně 14,12 až 14,4. Díky detekci kyslíku nyní oba týmy zúžily tento údaj na rudý posuv kolem 14,18.

*Vesmírný dalekohled Jamese Webba je společným projektem NASA, Evropské kosmické agentury (ESA) a Kanadské kosmické agentury (CSA).

Snímek ukazuje JADES-GS-z14-0, nejvzdálenější známou galaxii k dnešnímu dni, jak ji vidíme pomocí soustavy ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array). Dvě spektra, která jsou zde zobrazena, jsou výsledkem nezávislé analýzy dat ALMA dvěma skupinami astronomů. Obě nalezly emisní čáru kyslíku, což z ní činí nejvzdálenější detekci kyslíku v době, kdy byl vesmír starý pouhých 300 milionů let.

_{Výzkum byl publikován ve dvou článcích, které vyjdou v časopisech Astronomy & Astrophysics (https://aanda.org/10.1051/0004-6361/202452451) a v Astrophysical Journal}

Iveta Mauci, šéfredaktorka a licencovaná autorka vědeckých zpráv NASA, ESO, ESA, AAAS a EurekAlert

Vědci mají dosud nejvyšší rozlišení černých děr z povrchu Země

28. 8. 2024 Iveta Mauci 4 min read 515 Zobrazení ALMA, APEX, BLVI, černá díra, EHT, ESA, ESO, M87, Mléčná dráha, observatoř, poušt Atacama v Chile, SgrA, vesmír

Nové Vesmír Země

Ilustrace detekcí s nejvyšším rozlišením, ktIlustrace detekce s nejvyšším rozlišením, která kdy byla provedena z povrchu Země.

Tento technický test otevřel nové okno pro studium černých děr. S plnou sítí EHT uvidí vědci detaily malé na 13 mikrosekund oblouku. Což odpovídá velikosti víčka od láhve umístěného na Měsíci při pozorování ze Země.

Pro získání snímků s vyšším rozlišením astronomové obvykle využívají velké dalekohledy, nebo větší vzdálenost mezi observatořemi, které pracují jako součást interferometru.

Snímky byly získané propojením několika observatoří rozmístěných po celé planetě.

Vědci mají v plánu zaměřit se na oblast za hranici blízkých supermasivních černých děr.

Pořizovat detailní snímky ze Země mohli díky detekci světla vzdálených galaxií na frekvenci přibližně 345 GHz, což odpovídá vlnové délce 0,87 mm. V budoucnu tak budou vědci schopni pořizovat snímky černých děr o 50 % detailnější, než mají dnes.

Protože byl projekt EHT velký jako Země, vyžadoval tak při svých pozorováních jiný přístup. Jak ale zvýšit rozlišení dalekohledu jiným způsobem? Pozorováním světla na kratších vlnových délkách. A přesně to tým udělal pomocí soustavy ALMA a dalších teleskopů.

Díky těmto přístrojům bylo možné při pořizování snímků dosáhnout nejlepšího rozlišení. Nikdy dříve se vědcům něco podobného nepodařilo.

***Umístění observatoří použitých v pilotním experimentu EHT.***

Galaxie M87

Vědci z EHT, Event Horizon Telescope, zveřejnili snímky M87, supermasivní černé díry v centru galaxie, v roce 2019 a snímky Sgr. A, černé díry v srdci naší Mléčné dráhy, v roce 2022.

Snímky byly získané propojením několika radiových observatoří po celé planetě. Pomohla technika zvaná interferometrie velkých základních linií (VLBI). Společně pak vytvořily jediný virtuální teleskop o velikosti Země.

Síť EHT

Aby vědci prokázali, že je možné detekovat galaxie na vlnové délce 0,87 mm, své pozorování testovali na jiných aktivních galaxiích. Místo celé sítě EHT použili dvě menší dílčí sítě, ALMA a APEX v poušti Atacama v Chile.

Evropská jižní observatoř (ESO) je partnerem ALMA a spoluřídí APEX. Mezi další observatoře patřily 30metrový teleskop IRAM ve Španělsku, NOEMA ve Francii, teleskop Greenland a Submillimeter Array na Havaji.

***Mléčná dráha nad ALMA pohled z Jižní polokoule.***

Nové studium

Tento projekt otevřel nové možnosti pro studium černých děr. To znamená, že na vlnové délce 0,87 mm, bude možné získat snímky s rozlišením asi o 50^ vyšším, než měly dosud publikované snímky M87* a SgrA*. Ty byly pořízené na vlnové délce 1,3 mm. Navíc je zde možnost pozorování vzdálenějších, menších a slabších černých děr než dosud.

Sheperd „Shep“ Doeleman, ředitel a zakladatel EHT, astrofyzik CfA a spoluzakladatel výzkumu, řekl: „Sledování změn v okolním plynu při různých vlnových délkách nám umožní vyřešit hádanku, jak černé díry přitahují a akretují hmotu a jak mohou vystřelovat silné výtrysky, které překonávají galaktické vzdálenosti.“

Je to poprvé, kdy byla technika VLBI použitá s úspěchem na vlnové délce 0,87 mm.

Například vodní pára v atmosféře absorbuje vlnové délky na 0,87 mm mnohem více než na 1,3 mm, což radioteleskopům značně ztěžuje příjem signálů z černých děr na kratších vlnových délkách.

Citlivé atmosférické podmínky

Ve spojení s rostoucí atmosférickou turbulencí a šumem na kratších vlnových délkách, stejně jako s nemožnou kontrolou globálních povětrnostních podmínek během pozorování citlivých na atmosféru, je pokrok v BLVI na kratších vlnových délkách, zejména těch, které překračují bariéru do submilimetrového rozsahu, pomalý. Díky novým detekcím se to však změnilo.

„Nové detekce VLBI na vlnové délce 0,87 mm jsou přelomové, protože otevírají nové pozorovací okno pro studium supermasivních černých děr,“ zdůrazňuje Thomas Krichbaum, spoluautor studie z německého Institutu Maxe Plancka pro radioastronomii. Instituce, která se zabývá výzkumem supermasivních černých děr.

Zajímavosti:

Astronomická pozorování s vyšším rozlišením existují, ale byly získané kombinací signálů z pozemních dalekohledů a dalekohledu ve vesmíru.
Aby tým EHT otestoval svá pozorování, namířil antény na velmi vzdálené „aktivní“ galaxie, které jsou poháněné supermasivními černými dírami ve svých jádrech a jsou velmi jasné. Takové zdroje pomáhají kalibrovat pozorování předtím, než se EHT zaměří na slabší zdroje, jako jsou blízké černé díry.

Zdroje: Tisková zpráva ESO, vědecký článek, RENISHAW, Astronomical Journal

Fotografie a video: Tiskový zdroj ESO

Iveta Mauci

localhost/wp

Observatoř ALMA objevila nové planety

19. 5. 2023 Tomáš Pokorný 1 min read 419 Zobrazení ALMA, observatoř, Proxima, Proxima Centauri

Nové TOP 10 Vesmír

Observatoř ALMA, velký milimetrový radioteleskop Atacama, v Chile objevila oblak hvězdného prachu kolem naší sousední hvězdy Proxima Centauri. Série pozorování odhalila záři chladného oblaku, který je od Proximy vzdálen o vzdálenost odpovídající jedné až čtyřem délkám mezi Zemí a Sluncem, píše Svět Poznání.

A co je nejdůležitější, nová data rovněž naznačují možnou přítomnost dalšího chladného pásu plynu a prachu v blízkosti Proximy Centauri a dokonce i složitého multiplanetárního systému.

Je známo, že Proximu obíhá jedna planeta podobná Zemi, Proxima b. Planetu sousedního systému objevili astronomové v loňském roce. Ukázalo se však, že tento systém skrývá hned několik planet. Nová pozorování observatoře ALMA odhalila záření z oblaku chladného kosmického plynu a prachu v okolí hvězdy.

„Prach kolem Proximy je důležitý, protože po objevu Proximy b je hlavním znakem složitého planetárního systému, a ne pouze jedné planety.“- vysvětluje autor studie Gale Anglada z Astrofyzikálního ústavu v Andalusii (CSIC).

Prachový pás se skládá ze zbytků hmoty, která nebyla využita při vzniku velkých objektů, zejména planet. Takové shluky zahrnují jak malé prachové částice, tak obrovské bloky, podobné planetkám o průměru několika kilometrů.

Vědci zjistili, že otevřený pás se nachází ve vzdálenosti několika milionů kilometrů od hvězdy a má teplotu přibližně -230 °C. Stejná teplota by měla být i v Kuiperově pásu, který zahrnuje sluneční soustavu.

Soubor dat, která ALMA získala, rovněž naznačuje přítomnost dalšího útvaru v soustavě Proximy, druhého, chladného pásu. Přibližné výpočty ukázaly, že jeho vzdálenost může být desetkrát větší, ale jeho povaha a původ vědce zajímají neméně.

Oba pásy jsou od centrální hvězdy Proxima Centauri mnohem dále než objevená planeta Proxima b. Ta obíhá ve vzdálenosti čtyř milionů kilometrů od svého slunce.

Astronomové budou soustavu Proxima i nadále sledovat. Podle spoluautora studie Pedra Amada je to, co nyní viděli, “ jen předkrm před tím, co přijde příště“.

Tomáš Pokorný