TLDR: Astronomové čekali, že galaxie z období 0,5 až 2 miliard let po Velkém třesku budou častěji nepravidelné a chaotické. Webbův teleskop ukázal, že jsou ale statisticky významněji již vyklidněné a uspořádané. Oznámení tuna.

Až na počátek vesmíru

Statistika nuda je… Akorátževůbec! Dávný normalizační hit se vepsal do našeho kolektivního psýché silným způsobem – takže i když si nepamatuju na jeho slova, či kde vlastně zazněl, nechává ve mně song své stopy dodnes! Něco podobného platí i ohledně galaxií na počátku vesmíru – do značné míry si jejich někdejší chování můžeme jen domýšlet, ale mají vliv i na skladbu vesmíru dnes. A o to divnější je, jak moc jich Webbův teleskop objevuje…

Snímky a spektra z vesmírného teleskopu Jamese Webba totiž naznačují, že prvních galaxií bylo vesmíru víc, než bychom čekali. To nám říká, že galaxie možná vznikly dříve, než soudily dosavadní modýlky. Taková interpretace prvního (půl)roku života nového kosmického teleskopu aspoň zazněla na 241. zasedání Americké astronomické společnosti v Seattlu.

Zatímco doposud Webb plnil noviny spíše tím, že něco našel „poprvé“ či v „rekordní ostrosti“, pomaličku a polehoučku z něj začínají proudit také první data poupravující kosmologické teorie. Pozor – to neznamená, že ty teorie jsou blbě a jejich tvůrci jsou na tom nemlich stejně. Webbův teleskop jsme jaksi vypustili právě protože víme, že o vesmíru vše nevíme! Heuréka!

A co tedy nově víme? Z vystoupení Jeyhana Kartaltepe z Rochester Institute of Technology se zdá, že galaxie by mohly v periodě 500 milionů let až 2 miliardy let po Velkém třesku vznikat a dospívat překvapivě rychle – alespoň co se týče jejich tvaru (nikoliv však už co do složení prvků nebo třeba názoru na kvalitu série Call of Duty, tedy jiné příznaky nedospělosti).

Teenageři o holi

V čem je tvar tak významný? Inu, především v tom, že nám říká víc o stabilizaci podmínek v raném vesmíru. Předchozí studie se domnívaly, že při pohledu zpět do mladšího vesmíru pozorujeme méně stabilních rotujících disků (jaké je Mléčná dráha) a více nepravidelných chuchvalců. Což dává logiku – aby vznikl stabilní tvar, je nejspíše třeba přečkat období nestability, při němž se hmota galaxií teprve lepí dohromady.

Naše starší teze tohoto druhu ale také čerpaly z nekompletních dat o podobě raného vesmíru – delší vlnové délky, které Webb detekuje, nám ale umožňují nahlédnout dále do minulosti. Vědátoři k objevu statisticky překvapivého množství tvarově-vyspělých galaxií dospěli analýzou 850 raných kosmických objektů.

U těch změřili vzdálenost (tedy zároveň stáří vůči nám/vůči vzniku vesmíru) a označili jejich tvary jako „disk“, „sféroid“ nebo „nepravidelný“. Hodí se ještě zmínit, že tyto kategorie se nutně nevylučovaly, třeba naše galaxie je sice disk, ale zároveň má ve svém centru sféroid. Kolik disků a jiných pravidelných tvarů tato analýza odhalila? Skoro tolik jako dnes!

Podíl diskových galaxií se v raném vesmíru vůči dnešnímu tvaru snížil jen nepatrně, podíl galaxií s centrální výduťovou částí a galaxií nepravidelného tvaru zůstal v průběhu kosmologického času zhruba konstantní! Nešlo sice typicky o disky jako dnešní, ale mnohem turbulentnější konstrukce – ale přesto je to prý trochu jako pohled na partu teenagerů, která chodí o holích, krmí holuby a nadává na mladé!

Věčná statistika

První galaxie vznikly v dosud rostoucích halech temné hmoty, přičemž běžný vodíkový plyn následoval gravitační sílu hromadících se částic temné hmoty. Tento příliv hmoty mohl zbrzdit tok mezihvězdného plynu, která zpomaluje tvorbu hvězd v současných galaxiích.

Vzhledem k tomu, že se předpokládá, že disky vznikají pouze v klidném prostředí, naznačuje to překvapivě klidné (relativně vůči věku vesmíru) podmínky dávného vesmíru. A to naopak naznačuje, že podmínky krátce po Velkém třesku musely být brutálnější, než se tušilo. Alespoň budeme-li vycházet ze stávajících teorií, které také nejsou skoro zcela jistě kompletní.

Ale pozor! Pořád soudíme z poměrně čerstvého balíku dat. Webb okukuje vesmír sotva půlrok. To není mnoho času. Teprve další katalogizace nám skutečně s vyšší jistotou současné závěry může potvrdit či vyvrátit. Není bez zajímavosti, že namísto lidských očí k další analýze chtějí vědátoři použít strojová učení…

Ty pravé statistické orgie, při nichž algoritmy šmírují pravou povahu dávného universa, nám tedy teprve začínají!

[Ladislav Loukota, Jan Tomaštík]

Vědátor vzniká v dílně spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd za podpory MUDRstart, který tvoří přípravné testy pro studenty vysokých škol. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – jeho kontaktní mail je [email protected]