Zvětšit obrázek

Záblesk gama záření byl detekován družicí Swift 4. září 2005 v souhvězdí Ryb, (kredit – NASA)

Hned trojice článků publikovaných v aktuálním vydání prestižního časopisu Nature se věnuje analýze záblesku gama záření (zkráceně GRB z angl. gamma-ray burst) zaznamenanému observatoří Swift 4. září loňského roku. Na základě data pozorování dostal standardní označení GRB 050904.

Zvětšit obrázek

Složený snímek gama záblesku pořízený v blízké infračervené oblasti spektra 8,2m dalekohledem Antu VLT. (Kredit ESO)

Družice jako obvykle nejdříve zachytila fotony gama záření, aby se posléze na příslušnou polohu na obloze zaměřila i dalekohledy pro ultrafialové, viditelné a rentgenové záření. Přesně zjištěná poloha zdroje záření byla rychle předána pozemským observatořím, které byly následně schopny sledovat pohasínání záblesku.

Zatímco samotný záblesk je obvykle dlouhý kolem deseti sekund, jeho pohasínání může trvat i několik dnů. GRB 050904 se ovšem od typických záblesků lišil už na první pohled. Nejdříve se zdálo, že zhruba po 80 sekundách už končí. Jeho intenzita ovšem ještě několikrát opět vzrostla a celková doba trvání dosáhla 500 sekund.

Zvětšit obrázek

Pohasínání záblesku GRB 050904 jak jej v následujících dnech zaznamenal 4,1m SOAR dalekohled. (Kredit – Daniel Reichart)

Neobvyklé bylo i pohasínání záblesku. Astronomové pod vedením Daniela Reicharta (University of North Carolina) pojali podezření, že nesledují typický záblesk gama záření, když byli schopni zaznamenat jeho pohasínání v infračerveném oboru spektra ale už ne ve světle viditelném. Nabízela se dvě možná vysvětlení – buď se jedná o velmi vzdálený úkaz nebo bylo viditelné světlo cestou k nám rozptýleno mezihvězdných prachem. Analýza spektra ukázala, že modrá část viditelného spektra mizí náhle, což vliv prachu vylučuje. „Prach rozptyluje modré světlo, ale je to proces mnohem postupnější,“ vysvětluje Daniel Reichart. Znamená to, že chybějící vlnové délky ve spektru jsou důsledkem tzv. rudého posuvu, tedy změn ve spektru způsobených jeho šířením rozpínajícím se vesmírem.

S naměřeným rudým posuvem z = 6,295 patří tento objekt mezi vůbec nejvzdálenější, které byli astronomové dosud schopni ve vesmíru zaznamenat. K události došlo ve vzdálenosti 12,8 miliardy světelných roků. Tento údaj zároveň značí dobu, která od události uplynula. Dnes všeobecně přijímané stáří vesmíru činí 13,7 miliard let, což tedy znamená, že k této kosmické explozi došlo v době, kdy byl vesmír jen 900 miliónů let starý.

Astronomové dosud detekovali jenom několik objektů ve vesmíru, jejichž stáří – a tedy i vzdálenost – přesahují 12 miliard let. Vědci se domnívají, že k zábleskům záření gama dochází na konci života obří hvězdy, která exploduje jako supernova a její jádro se zhroutí do černé díry. „Toto byla masivní hvězda, která žila rychle a zemřela mladá,“ říká David Burrows (Pennsylvania State University), který je spoluautorem jedné ze zmíněných studií.

Na tak obrovské vzdálenosti bylo dosud možné pozorovat jenom galaxie, rozhodně ne samostatné hvězdy. I ty největší z nich jsou totiž příliš slabé. Ovšem GRB 050904 zazářil jako miliardy Sluncí, což poskytlo astronomům možnost jej pozorovat i s pozemskými dalekohledy. Dosud jenom jeden kvasar byl zaznamenán ve větší vzdálenosti. To je ovšem případ galaxie s obrovskou černou díru ve středu, jejíž hmotnost dosahuje miliard hmotností Slunce.

Zvětšit obrázek

Grafické znázornění vývoje hmotné hvězdy, která na konci svého života vybuchne jako supernova a zhroutí se do černé díry. Její zrození doprovází záblesk záření gama. (kredit – Nicole Rager Fuller / NSF)

Pozorování jednotlivé hvězdy existující téměř na úplném počátku vesmíru se tak stalo unikátním případem, který poskytuje astronomům nevídané možnosti. „Tato hvězda byla zřejmě poněkud odlišná od hvězd, které vidíme ve vesmíru dnes. Takové hvězdy mohly existovat pouze v ranném vesmíru,“ upozorňuje David Burrows. První hvězdy ve vesmíru byly tvořeny pouze vodíkem a héliem. Těžší prvky vznikaly až v jejich jádrech a do okolního vesmíru se dostaly při explozích těchto hvězd. Jelikož se obvykle jednalo o velmi hmotné hvězd, jejich životní pouť byla krátká. Tak krátká, že hvězda, která způsobila GRB 050904, s největší pravděpodobností mezi vůbec první generaci hvězd nepatřila. Na to byla příliš mladá. Hvězdy produkující GRB mají jen velmi krátkou „životnost“.

Na význam tohoto úkazu poukazuje i Enrico Ramirez-Ruiz (Institute for Advanced Study, Princeton), který pro časopis Nature studie GRB 050904 ohodnotil. „Jeho přitažlivost je v tom, že nám může odhalit tvorbu hvězd v ranné historii vesmíru.“ Analýza spekter takto vzdálených hvězdných explozí umožňuje určit přítomnost těžších prvků v ranném vesmíru. GRB tak mohou posloužit ke studiu postupného narůstání zastoupení těžších prvků ve vesmíru.

Pozornost si zasluhují i opakovaná zjasnění gama záblesku, která nejsou u bližších úkazů obvyklá. Znamená to, že nově vzniklá černá díra se nevytvořila okamžitě, ale jednalo se spíše o delší a chaotický proces. David Burrows se proto domnívá, že černé díry v ranném vesmíru vznikaly jinak než je tomu dnes. Rozdíl může spočívat v tom, že ranné hvězdy byly mnohem hmotnější nebo to byl důsledek prostředí počátku vesmíru, kdy hvězdy teprve začaly přeměňovat prvotní vodík a hélium na další prvky.

Družice Swift, vypuštěná do vesmíru v listopadu 2004 a na plno pracující od ledna loňského roku, tak už po několikáté přispěla k odhalení zajímavého úkazu, odehrávajícího se v hlubinách (a historii) vesmíru. Radost z toho má i její hlavní výzkumník Neil Gehrels (NASA Goddard Space Flight Center), který připomíná, že Swift byl postaven aby hledal slabé záblesky pocházející ze samotného „okraje“ vesmíru. „Nyní jsme jeden získali a to je fascinující. Poprvé v historii můžeme studovat jednotlivé hvězdy z téměř počátku času. Zcela jistě je jich mnohem víc.“

Zdroje:
Nature.Com
Pennsylvania State University
Space.Com
Discovery News