Astronomové detekovali fluor ve vzdálené mladé galaxii

„Všichni víme, že existuje chemický prvek fluor, protože každý den používáme zubní pastu, která ho obsahuje v podobě sloučenin – fluoridů,“ říká vedoucí studie Maximilien Franco z britské University of Hertfordshire. Jako většina prvků kolem nás i fluor původně vznikl uvnitř hvězd. „Až dosud jsme však přesně nevěděli, jakým způsobem k tomu dochází, ani jaký typ hvězd většinu fluoru ve vesmíru produkuje!“ 

Fluor z časů počátku vesmíru

Maximilien Franco a jeho spolupracovníci zaznamenali fluor (v podobě sloučeniny fluorovodík, fluoran, HF) v rozsáhlých oblacích plynu ve vzdálené galaxii NGP–190387, kterou pozorujeme tak, jak vypadala v době, kdy byl vesmír pouze 1,4 miliardy let starý (což je asi desetina jeho současného věku). Jelikož hvězdy v závěrečných stadiích vývoje vyvrhují do svého okolí chemické prvky vytvořené ve svém nitru, je zřejmé, že ty, které ve sledované mladé galaxii vyrobily fluor, musely prožít svůj životní cyklus a zaniknout velmi rychle.         

Členové týmu se domnívají, že nejpravděpodobnějšími producenty fluoru jsou Wolf-Rayetovy hvězdy – velmi hmotné stálice, které žijí pouze několik milionů let, což je jen ‚okamžik‘ ve srovnání s historií vesmíru. S jejich pomocí je možné vysvětlit pozorované množství fluorovodíku, které astronomové zaznamenali. Wolf-Rayetovy hvězdy byly jako možný zdroj fluoru navrženy již v minulosti, ale vědci až dosud nevěděli, jak významné tyto objekty byly při jeho produkci v raných fázích vývoje vesmíru.     

„Ukázali jsme, že Wolf-Rayetovy hvězdy, které patří k nejhmotnějším stálicím ve vesmíru a mohou v závěrečné fázi vývoje prudce explodovat, nám svým způsobem pomáhají udržovat zdravé zuby,“ vtipkoval Maximilien Franco.   

Kromě stěžejní úlohy těchto hvězd byly v minulosti navrženy také další scénáře, jak by ve vesmíru mohlo docházet ke vzniku a šíření fluoru. Jedním z příkladů jsou pulsace obřích vyvinutých stálic s hmotností až několikrát převyšující Slunce, které jsou označovány jako hvězdy asymptotické větve obrů. Členové týmu si však myslí, že tyto alternativní scénáře, u nichž je v některých případech potřeba až miliard let vývoje, nemohou plně vysvětlit množství fluoru pozorované v galaxii NGP–190387.  

„V případě této galaxie trvalo pouze desítky, maximálně stovky milionů let než dosáhla obsahu fluoru, který je srovnatelný s hvězdami v Mléčné dráze staré 13,5 miliardy let. Je to zcela nečekaný výsledek,“ říká spoluautor studie profesor Chiaki Kobayashi. „Naše měření přináší zcela nový pohled na původ fluoru, který vědci zkoumají po dvě desetiletí.“ 

Vesmírná zubní pasta

Objev v galaxii NGP–190387 představuje jedno z mála pozorování fluoru mimo Mléčnou dráhu a její nejbližší galaktické okolí. Astronomové sice již v minulosti detekovali přítomnost tohoto prvku ve vzdálených kvasarech – hyperaktivních jádrech mladých galaxií, kterým energii dodávají superhmotné černé díry, ale dosud se jim nepodařilo zaznamenat ho v galaxii s probíhající tvorbou hvězd v takto rané fázi vývoje vesmíru.

TIP: Za zdravé zuby možná vděčíme dávno mrtvým hvězdám

Detekce fluoru byla v tomto případě náhodným objevem, který se podařil díky využití kosmických a pozemních observatoří. Galaxie NGP–190387 původně objevená Herschelovým kosmickým dalekohledem a následně pozorovaná pomocí radioteleskopu ALMA, je na svou vzdálenost mimořádně jasná. Data získaná pomocí ALMA potvrdila, že výjimečná zářivost NGP–190387 byla částečně způsobena jinou hmotnou galaxií, která se nachází velmi blízko spojnice mezi námi a NGP–190387. Hmotná galaxie zesílila signál, který pozorovali Franco a jeho tým, což jim umožnilo zaznamenat slabé záření emitované fluorem v NGP–190387 před miliardami let.