Nová studie zpochybňuje, že supernovy ukončily kosmickou temnou dobu

Astronomové se možná mýlili v tom, co ukončilo takzvanou kosmickou temnou dobu. Podle nové studie, kterou vedl Cody Carr, astronom zabývající se vývojem galaxií na Michiganské univerzitě, nemusely být za vyčištění raného vesmíru zodpovědné výbuchy supernov tak, jak se dosud předpokládalo. Práce vyšla 15. října v časopise Nature Astronomy a Carr je jejím prvním autorem. O výsledcích informoval server Live Science v článku Ivana Farkase z 31. října.

Příběh začíná zhruba 400 000 let po Velkém třesku, kdy se vesmír ochladil natolik, že se vytvořily první neutrální atomy vodíku. Tento plyn pohlcoval ultrafialové záření, takže vesmír byl pro něj neprůhledný. První hvězdy vznikly až několik set milionů let po Velkém třesku. Jejich záření postupně ionizovalo okolní neutrální vodík a vesmír se stal pro ultrafialové světlo průhledným. Tomuto období se říká éra reionizace.

Dosavadní představa vycházela z toho, že reionizaci umožnily především exploze supernov, tedy konce života hvězd o hmotnosti zhruba 8 až 50 Sluncí. Výbuchy podle ní vytvářely v okolním plynu kanály, kterými mohlo ionizující ultrafialové záření uniknout z galaxií do mezigalaktického prostoru. Jde o fotony v takzvaném Lymanově kontinuu, zkráceně LyC.

Carrův tým k tomuto výkladu přistoupil s pochybnostmi. Podle zjištění studie supernovy spíše ionizující fotony zachycovaly, než aby je uvolňovaly. Klíčový je přitom výsledek, že nejsilnější zdroje záření LyC nemají rychlé galaktické větry. Autoři z toho vyvozují, že představa, podle níž únik LyC vyžaduje rychlé větry poháněné supernovami, je zpochybněna.

K tomuto závěru vědci dospěli pomocí Hubbleova vesmírného dalekohledu. Sledovali s ním šest hvězdotvorných galaxií s galaktickými větry, které jsou od nás vzdáleny přibližně 3,5 miliardy světelných let. Tyto galaxie posloužily jako analogie raných galaxií z období reionizace. Přímé pozorování samotné éry reionizace je mimořádně obtížné, protože neutrální vodík ionizující záření pohlcuje a samotné galaxie jsou nesmírně vzdálené a slabé. Bližší galaxie s podobnými vlastnostmi proto umožňují zkoumat mechanismy, které se tehdy mohly uplatňovat.

Výsledek neznamená, že by supernovy v raném vesmíru nehrály žádnou roli. Ukazuje ale, že jejich vliv na únik ionizujícího záření byl pravděpodobně složitější, než se uvažovalo, a že rychlé větry nejsou nutnou podmínkou toho, aby galaxie dokázala silně vyzařovat v oblasti LyC. Silné emitory LyC se v pozorovaném vzorku vyskytovaly právě tam, kde rychlé větry chyběly. Otázka, jak přesně se ultrafialové záření z raných galaxií dostalo ven, tak zůstává otevřená a vyžaduje další výzkum.

Článek na Live Science doprovází snímek z vesmírného dalekohledu Jamese Webba, který zachycuje velmi vzdálené galaxie těsně po skončení temné éry. Webbův dalekohled patří k nástrojům, které umožňují nahlížet do nejranějších fází vývoje vesmíru, a jeho pozorování mohou novou studii doplnit. Právě srovnání blízkých analogií sledovaných Hubbleovým dalekohledem s vzdálenými galaxiemi z éry reionizace by mohlo pomoci určit, které procesy skutečně vedly k tomu, že se vesmír stal průhledným.

Článek Ivana Farkase editovali Brandon Specktor a Laura Mondragón.