Úvodní strana  >  Články  >  Vzdálený vesmír  >  Výzkumy v ASU AV ČR (268): Rádiové záření borůvek a zelených hrášků

Výzkumy v ASU AV ČR (268): Rádiové záření borůvek a zelených hrášků

Ilustrace, jak by asi mohla galaxie typu zelený hráček vypadat, kdybychom ji mohli pozorovat s dobrým rozlišením. Překotná tvorba hvězd i přítomnost velmi horkých mladých hvězd odpovídá současné představě o tomto specifickém typu galaxií.
Autor: © Judy Smith

Vypadá to jako výlet do zelinářství. A přesto se pod těmito názvy schovávají velmi speciální typy trpasličích galaxií, které možná vyprávějí důležitý příběh o minulosti našeho vesmíru. Abhijeet Borkar z ASU a jeho spolupracovníci se zaměřili na studium rádiového záření těchto objektů. Cílem práce bylo ověřit, jak moc jsou tyto galaxie neobvyklé. 

Vesmír byl krátce po svém vzniku velmi hustý a horký a zrychleně se rozpínal. Látka a záření neustále interagovaly, vesmír byl naprosto neprůhledný. Někdy ve věku 380 000 let ovšem zchladl natolik, že se záření a látka rozdělily. Němým svědkem tohoto rozdělení je pro nás mikrovlnné kosmické pozadí. Ve vesmíru následně zavládla tma, hmota byla tvořena převážně neutrálním plynem. Až teprve někdy mezi 150 miliony a jednou miliardou let po Velkém třesku začaly vznikat první hvězdy a první galaxie a jejich ultrafialové záření látku opět ionizovalo. V kosmologii se tato důležitá éra označuje jako éra reionizace a není zcela jasné, jaké útvary hrály v tomto jevu rozhodující úlohu. 

Jedním ze slibných kandidátů jsou trpasličí galaxie s překotnou tvorbou hvězd podobné takzvaným zeleným hráškům. Tyto nezvykle vypadající galaxie byly objeveny v přehlídkových snímcích Sloanovy digitální přehlídky a mají svůj název proto, že na snímkách mají malou velikost a jejich vzhled je výrazně nazelenalý. Ve skutečnosti se ovšem jedná o trpasličí galaxie ležící v kosmologických vzdálenostech (s rudým posuvem kolem 0,3) s velmi intenzivní tvorbou hvězd. Tyto galaxie jsou intenzivním zdrojem ionizujícího záření. Vědci předpokládají, že podobné galaxie se nacházely ve vesmíru i v éře reionizace (což by odpovídalo rudému posuvu většímu než 6) a mohly tak být hlavními původci tohoto procesu. Malé galaxie s takto velkým rudým posuvem je však velmi obtížné pozorovat, i proto, že jejich ultrafialové záření je posunuto do infračervené oblasti spektra, kde je jejich detekce komplikovaná. To se sice mění s vypuštěním dalekohledu Jamese Webba, prozatím je však vhodné studovat jejich analogy v menších vzdálenostech. 

Velkou otázkou totiž je, co je původcem vysoké svítivosti zelených hrášků v tvrdé oblasti spektra. Zda jde čistě o důsledek překotné tvorby hvězd, nebo zda se v jejich středu přeci jen nenachází ještě nějaký dodatečný zdroj, například aktivní galaktické jádro. A není třeba se omezovat jen na zelené hrášky. Ještě blíže (na rudém posuvu menším než 0,05) nalezneme další typ trpasličích galaxií. Ty mají na přehlídkách namodralý vzhled, proto se jim začalo říkat „borůvky“. Ve srovnání s hrášky mají menší hmotnosti hvězdných složek a nižší metalicity, ale rychlost tvorby hvězd je i u nich překotná.

Pro velké galaxie v bezprostředním okolí bylo v různých studiích nalezeno mnoho škálovacích vztahů dávajících do souvislosti různé pozorovatelné veličiny s veličinami fyzikálními. Tak například rychlost tvorby hvězd lze spojit s množstvím rentgenového záření. Přinejmenším některé zelené hrášky tento zákon nerespektují. Což vedlo vědce k myšlence, zda v nich neoperuje navíc i aktivní galaktické jádro. Nebylo by to nic překvapivého, asi třetina trpasličích galaxií v lokálním vesmíru je prokazatelně aktivních. To by se však muselo projevovat i na rádiových vlnových délkách. Rádiový obor by se tak stal zcela přirozeným pro potvrzení této hypotézy.

Autoři představované práce získali pozorovací čas na radioteleskopu JVLA (Karl G. Jansky Very Large Array) a v několika oborech rádiového záření studovali trojici velmi známých zelených hrášků. U dvou z nich detekovali přítomnost rádiového záření, třetí byl však rádiově zcela klidný. S tímto málem se ovšem autoři nespokojili a prohledali rozsáhlé archívy dřívějších pozorování. V případě dvou ze tří studovaných jsou pozorování v zásadě konzistentní se zářením pocházejícím z tvorby hvězd, třetí zůstal nedetekován.

Ani to nestačilo. Autoři rozšířili pátrání i na další zelené hrášky a také na borůvky. Studie ukazuje, že jen asi 36 % těchto trpasličích galaxií má v archívech pozitivní detekce. Na druhou stranu, ty z nich, u nichž je z jiných pozorování prokázána přítomnost aktivního jádra, v rádiových vlnách také prokazatelně září. Celkově vzato je ale statisticky detekce rádiových zdrojů pod teoretickým očekáváním. Pokud se použije empirický vztah mezi rychlostí tvorby hvězd a intenzitou rádiového záření, který byl odvozen pro klasické galaxie, tak by mělo být rádiově aktivních 55 až 75 procent studovaných exemplářů. Pozitivní detekci však vykazuje pouhých 40 procent z nich. Je tedy možné, že tyto empirické škálovací relace bude nutné směrem ke galaxiím nižších hmotností revidovat.

A to by ovlivnilo i analogické uvažování o raných galaxiích, které by měly být původcem reionizace vesmíru. Zdá se, že v tomto oboru zůstává mnoho neobjasněného a je asi zřejmé, že jen dodatečná pozorování například s pomocí nových přístrojů mohou tuto mezeru zaplnit. 

REFERENCE

A. Borkar a kol., Radio properties of Green Pea galaxies, Astronomy & Astrophysics v tisku, preprint arXiv:2403.19635

KONTAKTY

Dr. Abhijeet Borkar
abhijeet.borkar@asu.cas.cz
Oddělení galaxií a planetárních systémů Astronomického ústavu AV ČR

 

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Oddělení galaxií a planetárních systémů ASU

Převzato: Astronomický ústav AV ČR, v. v. i.



O autorovi

Michal Švanda

Michal Švanda

Doc. Mgr. Michal Švanda, Ph. D., (*1980) pochází z městečka Ždírec nad Doubravou na Českomoravské vrchovině, avšak od studií přesídlil do Prahy a jejího okolí. Vystudoval astronomii a astrofyziku na MFF UK, kde poté dokončil též doktorské studium ve stejném oboru. Zabývá se sluneční fyzikou, zejména dynamickým děním ve sluneční atmosféře, podpovrchových vrstvách a helioseismologií a aktivitou jiných hvězd. Pracuje v Astronomickém ústavu Akademie věd ČR v Ondřejově a v Astronomickém ústavu Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy v Praze, kde se v roce 2016 habilitoval. V letech 2009-2011 působil v Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung v Katlenburg-Lindau v Německu. Astronomií, zprvu pozorovatelskou, posléze spíše „barovou“, za zabývá od svých deseti let. Slovem i písmem se pokouší o popularizaci oboru, je držitelem ceny Littera Astronomica. Před začátkem pracovní kariéry působil v organizačním týmu Letní astronomické expedice na hvězdárně v Úpici, z toho dva roky na pozici hlavního vedoucího. Kromě astronomie se zajímá o letadla, zejména ta s více než jedním motorem a řadou okýnek na každé straně. 

Štítky: Reionizace, Trpasličí galaxie, Zelený hrášek, Astronomický ústav AV ČR


50. vesmírný týden 2024

50. vesmírný týden 2024

Přehled událostí na obloze a v kosmonautice od 9. 12. do 15. 12. 2024. Měsíc je nyní na večerní obloze ve fázi kolem první čtvrti a dorůstá k úplňku. Nejvýraznější planetou je na večerní obloze Venuše a během noci Jupiter. Ideální viditelnost má večer Saturn a ráno Mars. Aktivita Slunce je nízká. Nastává maximum meteorického roje Geminid. Uplynulý týden byl mimořádně úspěšný z pohledu evropské kosmonautiky, ať už vypuštěním mise Proba-3 nebo úspěšného startu rakety Vega-C s družicí Sentinel-1C. A před čtvrtstoletím byl vypuštěn úspěšný rentgenový teleskop ESA XMM-Newton.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

Velká kometa C/2023 A3 Tsuchinshan-ATLAS v podzimních barvách

Titul Česká astrofotografie měsíce za říjen 2024 obdržel snímek „Velká kometa C/2023 A3 Tsuchinshan-ATLAS v podzimních barvách“, jehož autorem je Daniel Kurtin.     Komety jsou fascinující objekty, které obíhají kolem Slunce a přinášejí s sebou kosmické stopy ze vzdálených

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

NGC1909 Hlava čarodejnice

Veríte v čarodejnice? Lebo ja som Vám hlavu jednej takej vesmírnej čarodejnice aj vyfotil. NGC 1909, alebo aj inak označená IC 2118 (vďaka svojmu tvaru známa aj ako hmlovina Hlava čarodejnice) je mimoriadne slabá reflexná hmlovina, o ktorej sa predpokladá, že je to starobylý pozostatok supernovy alebo plynný oblak osvetľovaný neďalekým superobrom Rigel v Orióne. Nachádza sa v súhvezdí Eridanus, približne 900 svetelných rokov od Zeme. Na modrej farbe Hlavy čarodejnice sa podieľa povaha prachových častíc, ktoré odrážajú modré svetlo lepšie ako červené. Rádiové pozorovania ukazujú značnú emisiu oxidu uhoľnatého v celej časti IC 2118, čo je indikátorom prítomnosti molekulárnych mrakov a tvorby hviezd v hmlovine. V skutočnosti sa hlboko v hmlovine našli kandidáti na hviezdy predhlavnej postupnosti a niektoré klasické hviezdy T-Tauri. Molekulárne oblaky v IC 2118 pravdepodobne ležia vedľa vonkajších hraníc obrovskej bubliny Orion-Eridanus, obrovského superobalu molekulárneho vodíka, ktorý vyfukovali vysokohmotné hviezdy asociácie Orion OB1. Keď sa superobal rozširuje do medzihviezdneho prostredia, vznikajú priaznivé podmienky pre vznik hviezd. IC 2118 sa nachádza v jednej z takýchto oblastí. Vetrom unášaný vzhľad a kometárny tvar jasnej reflexnej hmloviny silne naznačujú silnú asociáciu s vysokohmotnými žiariacimi hviezdami Orion OB1. Prepracovaná verzia. Vybavenie: SkyWatcher NEQ6Pro, GSO Newton astrograf 150/600 (150/450 F3), Starizona Nexus 0.75x komakorektor, QHY 8L-C, SVbony UV/IR cut, Gemini EAF focuser, guiding QHY5L-II-C, SVbony guidescope 240mm. Software: NINA, Astro pixel processor, GraXpert, Pixinsight, Adobe photoshop 209x240 sec. Lights gain15, offset113 pri -10°C, master bias, 90 flats, master darks, master darkflats 4.11. až 7.11.2024 Belá nad Cirochou, severovýchod Slovenska, bortle 4

Další informace »