Ray Villard, Space Telescope Science Institute, Baltimore, MD
Piero Madau, Space Telescope Science Institute
Nasledkem toho je, ze vetsina hvezd ve vesmiru jiz byla vytvorena a vesmir nyni obsahuje z velke casti hvezdy "stredniho veku".
Vysledky z kosmickeho dalekohledu nam pomahaji dat odpoved na otazku casu, ktery uplynul mezi rannym chladnym vesmirem a obdobim formovani hmoty (z teto doby nam zbylo kosmicke mikrovlnne zareni pozadi) a objevenim se hvezd a galaxii.
"Vysledky z HST spolu s daty, ktere astronomove ziskali na pozemskych observatorich skytaji prvni pohled zpet do historie vesmiru, do obdobi vzniku hvezd a primy pozorovatelny dukaz, ze zrod hvezd dosahl maxima priblizne tri miliardy let po velkem tresku," rika Piero Madau, Space Telescope Science Institute, Baltimore, Maryland. "To znamena, ze se prostrednictvim snimku z kosmickeho dalekohledu divame prave na zrod vetsiny hvezd, ktere dnes existuji." Nase Slunce je "opozdenec", protoze vzniklo asi pred peti miliardami let, nekde na konci chvostu exploze hvezdneho vyvoje.
Vysledky vedecke prace, jejimiz autory jsou Madau, Henry Ferguson, Mark Dickinson, Andrew Fruchter (Space Telescope Science Institute), Mauro Giavalisco (Carnegie Observatories), a Charles Steidel (Palomar Observatory, California Institute of Technology), se objevily v Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, ktere vyslo 15. prosince.
Vyzkumnici nejdrive odhadli pribliznou vzdalenost galaxii porovnanim HDF expozic nasnimanych pres ruzne barevne filtry. Cetne galaxie, ktere byly pozorovatelne na HDF snimcich ve viditelnem svetle, vymizely nahle potom, kdyz se HST zacal na vesmir divat v ultrafialove oblasti.
Je tomu tak proto, protoze vodik absorbuje ultrafialove svetlo od vzdalenych galaxii a nachazi se jak ve vzdalenych galaxiich, tak i v intergalaktickem prostoru jimz svetelny paprsek cestuje.
Kumulativni efekt absorpce zpusobi, ze tyto galaxie v UV svetle podstatne zeslabnou, asi tak jako svetla reflektoru zeslabena ranni mlhou. Je to unikatni zpusob jak rozlisit velmi vzdalene galaxie od blizkych objektu. Tato technika jiz byla testovana a vyzkousena na spektroskopickych rudych posuvech, v se spektrech porizenych na Keckove dalekohedu (Hawaii).
Pomoci teto techniky mohou vyzkumnici na snimku identifikovat nejmene 15 galaxii, ktere existovaly v dobe, kdy stari vesmiru cinilo jen 8% a 10% jeho soucasneho veku (rudy posuv 3.5 az 4.5) a vice nez 70 galaxii, ktere existovaly kdyz byl vesmir stary asi 10% az 20% jeho soucasneho veku. V HDF poli muze byt takovych slabych galaxii asi 3000," rika Madau, "nasi techniku je ale mozne pouzit jenom asi na 500 nejjasnejsich."
Po identifikaci galaxii vyzkumnici spocitali rychlost zrozeni hvezd merenim celkoveho mnozstvi vyzareneho ultrafialoveho svetla, ktere jak znamo vznika v horkych a hmotnych hvezdach obsazenych v galaxiich. Protoze takove hvezdy maji velmi kratky zivot, jejich velmi zridkavy vyskyt naznacuje, ze lezi v mistech, kde nedavno dochazelo k formacim hvezd. Jsou proto vynikajicim voditkem k oblastem, kde vznikaji hvezdy. (Protoze vesmir se rozpina, jsou ultrafialove HDF snimky porizene Wide Field Planetary Camerou 2 v ultrafialovem svetle posunuty k viditelne casti spektra).
Astronomove zjistili, ze hvezdy byly nekolikrat formovany rychleji nez jsou v nynejsi dobe. Jsou vsak opatrni, protoze jejich odhady mohou byt jen dolnim limitem. Jejich vyhledavaci technika totiz nemuze najit prachove galaxie, ktere mohou byt domovem znacneho mnozstvi rodicich hvezd. Hvezdy od techto galaxii na Zemi pozorujeme zcervenale, coz zpusobuje rozptyleny mezihvezdny prach.
Vysledky z kosmickeho dalekohledu doplnuji zavery, ke kterym dosli astronomove na Zemi v ramci Kanadsko-Francouzskeho projektu hledani objektu s velmi velkym rudym posuvem - Canada-France Redshift Survey (CFRS). Vedoucim tohoto projektu je astronom Simon Lilly (University of Toronto), ktery meril rychlosti formace hvezd ve stovkach galaxii, nachazejicich se ve vzdalenosti vetsi nez 9 miliard svetelnych let. Vysledky CFRS ukazuji, ze rychlosti zrodu hvezd ve vesmiru jako celku jsou nyni relativne nizke. V minulosti vsak byly podstatne vyssi.
Tak jako zarovnani textu v knize i data z pozemskych dalekohledu a kosmickeho dalekohledu ohranicuji obdobi, kdy zrod hvezd dosahoval pravdepodobne maxima a rychlosti zrodu byly asi desetkrat vyssi nez nyni. Je zajimave, ze maximalni rychlost formovani hvezd nastala tesne v obdobi, ktere zname jako obdobi maximalniho mnozstvi kvasaru (coz jsou velmi energeticka jadra galaxii) v rannem vesmiru.
Vysledky HDF take podporuji teoretickou praci Michaela Falla (STScI) a Yichuana Pei (Johns Hopkins University), kteri jiz v minulosti odhadly historii formace hvezd ve vesmiru na zaklade vyvoje plynu a obsahu kovu v galaxiich podle mereni absorpcnich car v kvasarech.
"Korespondence mezi pozorovanimi z HST a pozorovanimi absorpcnich car je uspokojiva. Umoznuje nam dat si do vzajemneho vztahu vysledky HDF a ostatni jevy u objektu s vysokymi rudymi posuvy," rika Michael Fall of STScI.
Vyzkumnici by k dalsim pozorovanim radi pouzili Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS), ktery ma byt na HST nainstalovan v unoru 1997 behem servisni mise raketoplanu Space Shuttle. Moznosti STIS v ultrafialove oblasti umozni zkoumat vzdalenejsi galaxie, galaxie ktere jsou petkrat slabsi nez ty, ktere zachycuji soucasna HDF data.
Hubble Space Telescope se bude v prosinci 1995 venovat deset dni pozorovani jednoho slabeho policka na obloze a zaznamena nejslabsi kdy zachycene galaxie. Snura barevnych snimku zachycujicich vzdaleny vesmir byla presentovana v lednu 1996 na setkani American Astronomical Society a nasledne podrobena intenzivnimu studiu astronomy na celem svete.
Space Telescope Science Institute pracuje ve spolupraci s Association of Universities for Research in Astronomy, Inc. (AURA) pro NASA a je rizen z Goddard Space Flight Center, Greenbelt, MD. Hubble Space Telescope je projekt mezinarodni spoluprace mezi NASA a European Space Agency (ESA).
Tento graf ukazuje rychlost formovani hvezd v ramci 12 miliard let, od obdobi kratce po zrozeni vesmiru do soucasnosti.
Graf je zalozen na pozorovanich vzdalenych galaxii dalekohledem HST a na pozemskych pozorovanich. HST ukazal strmy vzrust rychlosti formace hvezd kratce po big bangu. Pozemska data ukazuji propastny pokles rychlosti formace hvezd, ktery zacal asi pred 9 miliardami let a trva az do soucasnosti. Pozorovani, ktere by vyplnily mezeru mezi temito dvema pozorovacimi soubory dosud neexistuji a tudiz neni mozne soubory zatim spojit. To bude oblast vyzkumu HST v budoucnosti.
Hodnoty na vertikalni ose stredni rychlosti formace hvezd jsou uvedeny v nasobcich dnesni rychlosti (soucasna rychlost je 1). Data naznacuji, ze rychlost mohla v minulosti dosahovat hodnot az 15 krat vyssich nez dnes. Horizontalni osa je cejchovana v miliardach let, pocatek ma ve velkem tresku a konci v soucasnosti.