Astronomové objevili vzdálené oblaky plynu s pozůstatky prvních hvězd

Vědci se domnívají, že první hvězdy, které se ve vesmíru zformovaly, se velmi lišily od těch, které vidíme dnes. Když se před 13,5 miliardami let zrodily, obsahovaly pouze vodík, helium a malé množství lithia, nejjednodušší chemické prvky v přírodě. Těžší prvky vznikly až mnohem později – v nitrech hvězd. Tyto hvězdy, u nichž se předpokládá, že byly až stokrát hmotnější než naše Slunce, rychle zanikly mohutnými explozemi známými jako supernovy, čímž se okolní plyn poprvé obohatil o těžší chemické prvky. Z takto obohaceného plynu se zrodily pozdější generace hvězd, které při svém zániku také produkovaly těžší prvky. 

První hvězdy však zanikly již velmi dávno. Jak se o nich tedy vědci mohou dozvědět více? „Prvotní hvězdy lze zkoumat nepřímo, a to na základě detekce chemických prvků, které se v závěru jejich existence rozptýlily do okolí,“ říká profesorka Stefania Salvadori z Florentské univerzity, spoluautorka studie publikované v časopise Astrophysical Journal.

Na základě dat pořízených pomocí dalekohledu ESO/VLT (Very Large Telescope) v Chile se týmu podařilo nalézt tři velmi vzdálené oblaky plynu, které pozorujeme tak, jak vypadaly v době, kdy se stáří vesmíru pohybovalo jen kolem 10-15 % současného věku. Jejich chemické složení odpovídá tomu, jaké očekáváme po explozí prvních hvězd.

Hvězdy zrozené z popela

V závislosti na hmotnosti těchto raných hvězd a energii exploze uvolňovaly tyto první supernovy různé chemické prvky, jako je uhlík, kyslík a hořčík, které se vyskytují ve vnějších vrstvách hvězdných obálek. Některé z těchto explozí však neměly dost energie na to, aby se uvolnily ještě těžší prvky, jako je železo, které se nachází pouze v jádrech hvězd. Při hledání pozůstatků prvních hvězd, které explodovaly jako supernovy s nízkou energií, proto členové týmu pátrali po vzdálených oblacích plynu chudých na železo, ale bohatých na ostatní prvky. A trojici takových vzdálených oblaků v raném vesmíru se jim skutečně podařilo nalézt.

Diagram znázorňuje, jak mohou astronomové analyzovat chemické složení vzdálených oblaků plynu pomocí světla objektu v pozadí, například kvazaru. (ilustrace: ESO/L. Calçada, CC BY-SA 4.0)

Neobvyklé chemické složení je pozorováno i u mnoha starých hvězd v naší Galaxii, které vědci považují za hvězdy takzvané druhé generace, jež vznikly přímo „z popela“ těch vůbec prvních. V rámci této studie se vědcům podařilo nalézt tento „popel“ v raném vesmíru a přidali tak další chybějící díl do této komplikované skládanky. „Náš objev otevírá nové možnosti nepřímého studia povahy prvních hvězd a doplňuje tak výzkum hvězd v naší galaxii,“ vysvětluje Stefania Salvadori.

TIP: Tajemství Velkého třesku: Co se stalo během první sekundy?

K detekci a studiu těchto vzdálených oblaků plynu použil tým jasné objekty známé jako kvazary – velmi intenzivní zdroje záření poháněné superhmotnými černými dírami v centrech vzdálených galaxií. Jak záření z kvazaru putuje vesmírem, prochází oblaky plynu, jejichž chemické složení zanechá ve světle svůj otisk.