Zvětšit obrázek

Objev dobře skryté galaxie. Oblaka mezihvězdného plynu v dobře skrytých galaxiích pohlcují část světla kvasarům, které leží na stejném zorném paprsku. Ve výsledném spektru kvasaru jsou tmavé čáry, které patří dobře známým prvkům, příp. molekulám. V tomto schematickém znázornění VLT pozoruje spektrum (D) „trojitý systém“, jehož jednotlivé složky se nacházejí v různých vzdálenostech (A, B, C) a čáry v jejich spektrech jsou pak posunuty o různé hodnoty. Jasný objekt v levé části obrázku je kvasar fungující jako maják. Kredit: ESO .

Astronomové pomocí VLT (Very Large Telescope, ESO, Chile) poprvé objevili molekuly oxidu uhelnatého v ultrafialovém světle galaxie nacházející se ve vzdálenosti asi 11 miliard světelných let. To jim umožnilo získat nejpřesnější měření kosmické teploty v tak velké vzdálenosti (vzdálené minulosti). Objev byl publikován v Astronomy and Astrophysics (R. Srianand et al.: „First detection of CO in a high-redshift damped Lyman-alpha system“).

Zvětšit obrázek

Raghunathan Srianand (IUCAA, Pune, Indie)

Raghunathan Srianand (IUCAA, Pune, Indie), Pasquier Noterdaeme (ESO), Cédric Ledoux (ESO) a Patrick Petitjean (IAP, Francie) tvoří mezinárodní tým astronomů, který „pozoroval“ dobře skrytou galaxii. Namířil na ni na více než 8 hodin spektrograf UVES (Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph) umístěný na dalekohledu VLT (Very Large Telescope, ESO, Chile). Světlu trvá téměř 11 miliard let než se od této galaxie dostane k nám, což je asi 80 % stáří vesmíru.

Jediný způsob, jak tuto vzdálenou galaxii „spatřit“, je zaznamenat otisk, který její mezihvězdný plyn zanechal ve spektru ještě vzdálenějšího kvasaru. „Kvasary jsou zde použity jen jako majáky ve velmi vzdáleném vesmíru. Mezihvězdné mraky plynu v galaxiích, které se nachází mezi kvasary a námi na stejném zorném paprsku, pohlcují část světla kvasarů. Výsledné spektrum tedy představuje tmavé čáry, které mohou být přiřazeny dobře známým prvkům, případně i molekulám,“ vysvětluje Srianand, vedoucí týmu.

Spojité spektrum hvězd je těmito tzv. Fraunhoferovými absorpčními čarami přerušeno. Vznikají při průchodu světla hvězdy chladnějším a méně stlačeným plynem (např. mezihvězdným plynem). Atomy chladnějšího plynu pohlcují záření (jsou ionizovány). Děje se tak pouze na některých vlnových délkách podle složení plynu. Atomů je mnoho, proto se toto pohlcení projeví na pozadí spojitého spektra tmavou čarou. Ta signalizuje přítomnost toho kterého prvku.

„Konkursu“ na vhodného kandidáta se zúčastnilo asi 10 000 kvasarů. Díky výkonu VLT a velmi pečlivému výběru cíle tým odhalil přítomnost molekul normálního vodíku (H₂), deuteria (HD) a oxidu uhelnatého (CO) v mezihvězdném prostředí této vzdálené galaxie. „Je to poprvé, kdy byly tyto tři molekuly zjištěny při absorpci před kvasarem. Objev, který déle než čtvrt století zůstal nepolapen,“ říká Ledoux.

Stejný tým překonal rekord pro nejvzdálenější detekci molekulárního vodíku v galaxii, kterou můžeme vidět době, kdy vesmír nebyl starší než 1,5 miliardy let.

Mezihvězdný plyn je rezervoárem, ze kterého se tvoří hvězdy, proto je velmi důležitou součástí galaxie. Formování galaxií a stav molekul jsou velmi závislé na fyzikálních podmínkách plynu. Ty zase závisí na rychlosti tvorby hvězd. Podrobné studie chemie mezihvězdného prostředí je důležitým nástrojem pro pochopení formování galaxií.

Zvětšit obrázek

Spektrum vzdáleného kvasaru se stopami skryté galaxie (CO, vodíku a HD). Různé intenzity CO umožňují odvodit teplotu reliktního záření. Spektrum bylo získáno pomocí UVES/VLT. Kredit: ESO

Na základě pozorování astronomové ukázali, že fyzikální podmínky panující v mezihvězdném plynu v této vzdálené galaxii jsou podobné těm, které vidíme v naší Mléčné dráze.

Především byla dosud nejpřesněji změřena teplota reliktního záření kosmického pozadí ve vzdáleném vesmíru. „Na rozdíl od jiných metod, měření teploty kosmického pozadí při použití molekul CO zahrnuje velmi málo předpokladů,“ prohlašuje Noterdaeme.

Zvětšit obrázek

UVES/VLT (ESO, Chile)

Teorie zahrnující představu Velkého třesku a následující expanze horkého vesmíru je nyní již označována za standardní kosmologický model. Jedním z důkazů je existence kosmického mikrovlnného záření pozadí (CMBR - Cosmic Microwave Background Radiation). Objevili ho v roce v roce 1964 Arno A. Penzias a Robert W. Wilson (Nobelova cena v roce 1978). Přesnější měření satelitů COBE a WMAP ukázala, že toto reliktní záření vyplňuje vesmír a jeho dnešní teplota je menší než 3 stupně nad absolutní nulou (2,725 K neboli -270,4 °C). Teorie Velkého třesku přepokládá ochlazování rozpínajícího se vesmíru. Teplotní stupnice je úměrná faktoru rozpínání vesmíru (1 + rudý posuv). Při rudém posuvu galaxie (z = 2,41837) by se dala očekávat teplota 2,725 x (1 + 2,41837) = 9,315 K (-263,835 °C).

Kdyby vesmír vznikl při Velkém třesku, jak se většina astrofyziků domnívá, záření v minulosti by bylo teplejší. Přesně toto se zjistilo při nových měřeních. „Vzhledem k aktuální naměřené teplotě 2,725 K by teplota před 11 miliardami let měla být asi 9,3 K,“ říká Petitjean. „Naše unikátní měření pomocí VLT umožnila odvodit teplotu (9,15 ± 0,7) K, což je ve vynikající shodě s teorií.“

„Věříme, že naše analýzy razí cestu pro studii mezihvězdné chemie při velkém rudém posuvu. Spolu s detekcí dalších molekul je možné ji používat k řešení důležitých kosmologických problémů,“ dodal Srianand.

Zdroje: ScienceDaily, ESO