Webbovy tajemné malé červené tečky mohou skrývat celé galaxie

Foto: NASA, ESA, CSA, STScI, Pierluigi Rinaldi, Alyssa Pagan

Tajemné malé červené tečky ve vesmíru

Astronomové možná konečně mají vodítko k tomu, co se děje s tajemnými „malými červenými tečkami“, které zaplnily raný vesmír. Při studiu spirální galaxie přezdívané „Saguaro“ výzkumníci objevili kompaktní, jasně červené jádro, které se velmi podobá těmto vzdáleným objektům — ale s něčím, co Webb obvykle nemůže vidět kolem nich: celou galaxii. Když tým simuloval, jak by Saguaro vypadalo mnohem dále, její spirální struktura v podstatě zmizela, zůstalo jen jasné červené jádro.

Autor původního článku: redakce

Možná evoluční cesta pro malé červené tečky

Vědci navrhli jednu z cest, kterou mohou malé červené tečky následovat, jak vesmír zraje, na základě jejich analýzy spirální galaxie WISEA J123635.56+621424.2, přezdívané „Saguaro“. Navrhují, že malé červené tečky mohou být dočasnou fází vysoce aktivních supermasivních černých děr.

Od té doby, co NASA’s James Webb Space Telescope poprvé odhalil malé červené tečky (LRD) v roce 2022, astronomové se snaží přesně určit, co tyto podivné objekty jsou. Kompaktní, extrémně vzdálené červené zdroje se objevují po celém raném vesmíru, ale jejich pravá povaha zůstává obtížně vysvětlitelná.

Výzkum galaxie Saguaro

Výzkumný tým vedený Pierluigi Rinaldim z Steward Observatory na University of Arizona, který nyní působí v Space Telescope Science Institute (STScI) v Baltimore, možná našel část odpovědi. Na základě předchozího výzkumu tým publikoval novou studii 29. července v The Astrophysical Journal. Jejich výsledky naznačují, že malé červené tečky nemusí představovat zcela oddělenou populaci galaxií. Místo toho jejich neobvyklý vzhled může částečně vyplývat z observačního zkreslení.

V extrémních vzdálenostech se některé okolní struktury stávají příliš slabými, aby je současné teleskopy mohly detekovat, takže zůstává viditelný pouze jasný centrální zdroj. Výzkumníci k tomuto závěru dospěli studiem spirální galaxie s nižším červeným posunem nazvané WISEA J123635.56+621424.2. Přezdívali ji „Saguaro“, protože její výrazné spirální ramena připomínají kaktus nalezený v Sonorské poušti na jihozápadě Spojených států.

Podobnost s malými červenými tečkami

Galaxie se nachází na červeném posunu 2, což znamená, že ji astronomové vidí, jak vypadala přibližně 3,3 miliardy let po Velkém třesku. V jejím středu je kompaktní červený zdroj, který se velmi podobá malé červené tečce a dokonce evokuje rubínově červené ovoce pouštního kaktusu. „Všechno, co bylo vytvořeno v raném vesmíru, musí se vyvinout v něco kolem nás. Měli jsme jen málo představy o tom, co se z LRD stane, ale tyto výsledky nám konečně ukazují, jak najít jejich potomky,“ řekl spoluautor George Rieke z University of Arizona.

Podobné výzkumy v oblasti vesmíru jsme popsali také v článku o objevu první atmosféry na skalnatém světě.

Webb a Hubble odhalují detaily galaxie Saguaro

Rinaldi zkoumal tisíce zdrojů v několika astronomických průzkumech, ale Saguaro vyniklo, protože výzkumníci měli neobvykle užitečné pozorování. Jeden z Webbových mikrožaluziových polí byl umístěn přímo nad jádrem galaxie, což umožnilo teleskopu sbírat spektrální data z jejího středu. Nižší červený posun galaxie také poskytl astronomům jasnější pohled na její větší strukturu.

Aby tým prozkoumal spirální galaxii v co největší části elektromagnetického spektra, kombinoval archivní pozorování z Hubbleova a Webbova teleskopu. Hubble poskytl ultrafialové snímky, zatímco Webb poskytl infračervené snímky a spektrální data.

„Protože Saguaro je na nižším červeném posunu, můžeme vidět velmi krásnou a jasnou hostitelskou galaxii ve vysokém rozlišení a detailu s Webbem a Hubblem,“ řekl Zihao Wu z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics a spoluautor studie.

Testování charakteristik malých červených teček

Výzkumníci použili několik metod k testování, zda kompaktní červené jádro Saguaro skutečně odpovídá definujícím charakteristikám typické LRD. Pozorování Hubblea a Webba ukázala, že jádro září silněji v ultrafialových a infračervených vlnových délkách než ve viditelném světle, což je také vidět u vzdálených malých červených teček.

Tým také oddělil světlo přicházející z galaxie samotné od světla produkovaného jejím jádrem a zkoumal, zda objekt vyzařuje rentgenové záření. Většina malých červených teček na vysokém červeném posunu nemůže být detekována v rentgenovém světle. Saguaro však produkovalo slabé rentgenové záření, které bylo detekováno NASA’s Chandra X-ray Observatory.

„Co ukazují pozorování rentgenového světla, je, že tato galaxie má aktivní galaktické jádro, a to velmi zakryté,“ řekla Carys Gilbert, magisterská studentka na University of Cape Town v Jižní Africe a spoluautorka článku.

Simulace vzhledu Saguaro v raném vesmíru

Výzkumníci poté provedli další odhalující test. Po zjištění, že kompaktní červené jádro Saguaro odpovídá charakteristikám malé červené tečky, digitálně posunuli galaxii na vyšší červený posun, aby simulovali, jak by vypadala, kdyby ji pozorovatelé viděli mnohem dále v kosmické historii. Výsledek byl ohromující.

Jak bylo Saguaro posunuto na větší simulované vzdálenosti, okolní galaxie se stala příliš slabou na to, aby byla viditelná. Její spirální struktura efektivně zmizela, zatímco jasný LRD-jako zdroj ve středu zůstal viditelný. Tento výsledek podporuje myšlenku, že alespoň některé vzdálené malé červené tečky mohou vypadat izolovaně jednoduše proto, že astronomové nemohou detekovat mnohem slabší galaxie, které je obklopují.

Skrytá fáze růstu supermasivních černých děr

Na základě případové studie Saguaro výzkumníci naznačují, že malé červené tečky nemusí tvořit jedinečnou třídu galaxií. Místo toho by mohly představovat dočasnou fázi, ve které jsou supermasivní černé díry zvláště aktivní. Pokud ano, Saguaro by mohlo nabídnout důležitý odkaz mezi velkou populací malých červených teček, které Webb vidí na vysokém červeném posunu, a galaxiemi, které obývají novější vesmír.

Výzkumníci varují, že Saguaro nemůže reprezentovat každou LRD. Místo toho navrhují, že ilustruje jednu možnou fázi ve vývoji těchto kompaktních červených zdrojů. Bude zapotřebí více pozorování, aby se toto tvrzení potvrdilo.

Pokračující výzkum s Webbem a Hubblem

Tým plánuje pokračovat ve studiu Saguaro a hledat další galaxie podobné Saguaro na nižším červeném posunu. Výzkumníci také plánují prozkoumat rozsáhlý archiv Webba, aby vytvořili širší sčítání malých červených teček a zkoumali, jak jejich okolní prostředí ovlivňuje jejich vývoj. Společně by tyto snahy mohly pomoci astronomům rekonstruovat rodokmen malých červených teček a určit, jak se tyto tajemné zdroje raného vesmíru vyvíjejí v průběhu kosmického času.

James Webb Space Telescope je přední světová vědecká observatoř ve vesmíru. Webb řeší záhady v naší sluneční soustavě, hledí za hranice na vzdálené světy kolem jiných hvězd a zkoumá tajemné struktury a původ našeho vesmíru a naše místo v něm. Webb je mezinárodní program vedený NASA s partnery ESA (Evropská kosmická agentura) a CSA (Kanadská kosmická agentura).

Hubbleův vesmírný teleskop funguje již více než tři desetiletí a nadále přináší průlomové objevy, které formují naše základní pochopení vesmíru. Hubble je projekt mezinárodní spolupráce mezi NASA a ESA (Evropská kosmická agentura). NASA’s Goddard Space Flight Center v Greenbeltu, Maryland, spravuje teleskop a provoz mise. Lockheed Martin Space, se sídlem v Denveru, také podporuje provoz mise v Goddardu. Space Telescope Science Institute v Baltimore, který je provozován Asociací univerzit pro výzkum v astronomii, provádí vědecké operace Hubblea pro NASA.