Pokud víme, tak veškerá energie našeho vesmíru vznikla ve Velkém třesku. Z určité části této energie vznikla hmota. Když září hvězdy, tak vlastně hmotu přeměňují zpátky na energii, pěkně podle slavné Einsteinovy rovnice E rovná se m krát c na druhou. S přístroji, které máme k dispozici, můžeme studovat aktivitu hvězd ve vesmíru během jeho dosavadní historie.
Takový výzkum je součástí velkého projektu GAMA (Galaxy And Mass Assembly), což je doposud nejrozsáhlejší průzkum vesmíru na větší počtu vlnových délek. Šéf projektu GAMA, australský astronom Simon Driver z ICRAR a Univerzity Západní Austrálie a jeho mezinárodní tým prostudovali více než 200 tisíc galaxií a přitom proměřili produkci energie ve vybrané části vesmíru, přesněji, než kdykoliv předtím.
Driver s kolegy využili tolik pozorovacího času na pozemních i vesmírných teleskopech, kolik jen sehnali, aby prozkoumali energetické výdeje sledovaných galaxií na co největším počtu vlnových délek. Na výzkumu se podílely teleskopy VISTA a VST Evropské jižní observatoře (ESO) na chilské stanici Paranal, stejně jako vesmírné teleskopy NASA GALEX a WISE a evropský Herschel.
Vědcům se po usilovné snaze povedlo dát dohromady unikátní soubor dat, který zahrnuje měření výdeje energie vybraných galaxií na celkem 21 vybraných vlnových délkách, od ultrafialového záření až po vzdálené infračervené záření. A s takovými daty se už dají dělat zajímavé věci. Lze z nich třeba vyčíst, jaké je energetické směřování našeho vesmíru. Driver a spol. vyčetli, že současná produkce energie ve vesmíru představuje pouhou polovinu oproti době před 2 miliardami let.
Vlastně to není až taková novinka, vědci vědí už od konce devadesátých let, že vesmír pozvolna umírá. Nikdy ale není na škodu si zásadní vědecké tvrzení pořádně ověřit. Navíc, Driverův tým potvrzuje, že k tomuto poklesu dochází prakticky na všech sledovaných vlnových délkách, tedy od ultrafialové, po infračervenou. Sám Driver to komentuje tak, že se náš vesmír pohodlně posadil na pohovku, udělal si pohodlí a zvolna se chystá upadnout do věčné dřímoty.
Zatím je ale ve vesmíru energie dost, co se stane za miliardy let nás pálit opravdu nemusí, a vědci se na věčný odpočinek rozhodně nechystají. Driver a spol. hodlají svoji mapu produkce energie v historii vesmíru ještě dál rozšířit a využít k tomu nová zařízení, která vznikají pro potěchu astronomů po celém světě. Zálusk si dělají především na veliký radioteleskop Square Kilometre Array, který hodlá vybudovat Austrálie ve spolupráci s Jihoafrickou republikou. V plném provozu by měl být někdy kolem roku 2030.
Video: Fly through of the GAMA Galaxy Survey
Literatura
ESO 10. 8. 2015, Wikipedia (Galaxy And Mass Assembly survey).
Hubbleova nová ultrahluboká pole překonávají všechna přechozí
Autor: Vladimír Pecha (25.03.2014)
Rozpínání vesmíru přesně změřeno díky kvasarům
Autor: Stanislav Mihulka (18.04.2014)
Podle záření pradávného kvasaru se fyzikální konstanta nezměnila 12 miliard let
Autor: Stanislav Mihulka (28.02.2015)
Největší struktura ve vesmíru o délce 5 miliard světelných let
Autor: Stanislav Mihulka (05.08.2015)
Diskuze:
Vesmír +
Ivan Čech,2015-08-12 22:39:49
Vesmír sledujeme vlastně zevnitř. Tak se naskýtá otázka zda ho lze sledovat zvenku. To bychom, ale museli vědět, zda nějaké venku vůbec existuje. Je sice představa, že vesmír vznikl a rozpíná se v prázdnotě. Co když ale ta prázdnota je závislá na vznikajícím vesmíru? Takže jinými slovy by v tomto případě za hranicemi vesmíru nebylo nic, ani prázdnota a ani pro nás přístup.
umírá
Mojmir Kosco,2015-08-12 11:54:41
Takže je živý?Byl tudíž stvořen (zrozen )?tolik k teologii v předchozích článcích. Ale stejna otázka jako nedavno je rychlost svetla vzhledem k velikosti a hmote, energii po celou dobu brána jako konstatni?Proč?Víme ze u slunce trvá poměrně dlouho než se foton prodere na povrch jak dlouho to trva u stredu galaxie? Nebo u supernovy? A vůbec jaka je ztráta informace u spectra vzhledem ke vzdalenosti ?
Re: umírá
Martin Vajsar,2015-08-12 18:41:33
Pane Mojmíre, vzhledem k tomu, jak dlouho již Osla čtete, byste jistě na mnohé ze svých otázek dokázal odpovědět i sám.
Otázkou, zda je rychlost světla konstantní v čase i prostoru, se fyzikové i astronomové samozřejmě zabývají. Rychlost světla je jednou z komponent konstanty jemné struktury (viz https://cs.wikipedia.org/wiki/Konstanta_jemn%C3%A9_struktury - anglická verze stránky je trochu obsáhlejší), a tu lze změřit různými pozorováními (jak astronomickými, tak i pozemskými - studiem rozpadových izotopů v přírodním reaktoru v Oklo). Žádné změny v prostoru ani čase dosud prokázány nebyly (existovala nějaká pozorování, která indikovala rozdílnou velikost této konstanty na severní a jižní obloze, ale ukázalo se, že šlo o systematickou chybu měření). Pokud by docházelo ke změně rychlosti světla v čase nebo prostoru, mělo by se to na konstantě jemné struktury projevit a měli bychom být schopni s poměrně velkou přesností to změřit.
Fotonům trvá až milion let, než se dostanou z centra Slunce na povrch, ale to je dáno tím, že světlo se mimo vakuum šíří jinou rychlostí než ve vakuu. Z centra galaxie už potom světlo nebude nijak zvlášť výrazně zpomaleno, protože nepřekonává zdaleka takovou masu hmoty, jako při cestě z nitra hvězdy na povrch. (Mimochodem, fotony jako takové zpomalovány nejsou, i v nitru hvězd se mezi jednotlivými atomy šiří rychlostí světla; zpomalení je dáno jejich neustálým pohlcováním a opětovným vyzařováním při srážkách s atomy hmoty.)
U supernovy je zpomalení světla malé a je v řádu hodin; víme to proto, že dokážeme změřit čas mezi zaznamenáním neutrin z výbuchu supernovy (které s hmotou téměř neinteragují a i celá masa hvězdy je pro ně skoro průhledná) a zaznamenáním světelného signálu. Jako laik mohu jen hádat, ale řekl bych, že je to tím, že v případě supernovy dochází jednak k explozi (a produkci fotonů) mnohem blíže k povrchu hvězdy, a jednak je i samotná hmota hvězdy při výbuchu rozmetána relativistickými rychlostmi, takže velmi rychle zřídne a světlu v cestě tolik nepřekáží.
U spektra ke ztrátě informace relativně ke vzdálenosti nedochází. Šířením světla přes médium neprůhledné pro konkrétní frekvenci dojde ke vzniku absorpčních spektrálních čar, ty umíme změřit a zjistit, z jakého materiálu ta hmota je. Pokud by světlo procházející médiem mělo emisní spektrální čáry na stejných pozicích, tak samozřejmě budou absorbovány a o tuto informaci přijdeme, ale díky tomu, že většinou je vesmír prázdný a tedy dobře průhledný, to není zásadní problém.
Kosmologický rudý posuv pozice spektrálních čar mění, a to v závislosti na vzdálenosti, ale to nezpůsobuje ztrátu informace, naopak to cennou informaci přináší - informaci o vzdálenosti zdroje. Bez tohoto posuvu bychom u vzdálených zdrojů nemohli vzdálenost nijak odhadnout.
Re: Re: umírá
Mojmir Kosco,2015-08-13 11:52:04
Děkuji.Mne nejde ani tak o rozporovani rychlosti c jako mezni rychlosti .Ale spíš o odhad stáří námi zaznamenane informace .Kdy třeba je galaxie vzdalena dejme tomu 2.5 milionu let .Předpokládám ze vesmir je v teto době stejný jako dnes,ale platilo to i u vyslane informace z doby pred 5mld let ,kdy byl vesmir hustci a kladl nositeli informace větší odpor a tim ho zpomalil .Neznam rozptyl ale neni mozne ze vzhledem k pozorovani se nejedna o 5 mld ale o 7 mld.? A u specter vzdáleny ch objektu nedochází k spresnehi složení? Vzdy mne fascinovalo kdyz u spectra vzdaleneho objektu se urcuje poměr jednotlivych chem. Prvku a tvrdi se ze je to treba galaxie 1 generace a tezsi prvky tam teprv vznikají ale neni to proto ze se uplatnuje jev sypajiciho cukru?
Re: Re: Re: umírá
Martin Vajsar,2015-08-13 12:55:45
Problematikou vlivu intergalaktického média na astronomická pozorování (konkrétně na spektrum) se astronomové zabývají, a to včetně efektů způsobených expanzí vesmíru, ale přiznám se, že detaily jsou nad moje síly (viz např. http://ned.ipac.caltech.edu/level5/Madau6/Madau_contents.html, třeba z toho budete moudřejší). Pokud jsem to aspoň trochu pochopil, částí problému je absorpce spektrálních čar intergalaktickým médiem na pozici ve spektru, která není ostrá, protože se všechny spektrální čáry vlivem kosmologického rudého posuvu během cesty světla od zdroje k nám mění. Nemám nejmenší představu o tom, jak velký vliv to může mít na emisní čáry "metalických" (těžších než He) prvků ve hvězdách první generace, ale nepředpokládám, že by to astronomové přehlédli.
Odhad vzdálenosti (uváděné vzdáleosti jsou vždy vzdálenosti v čase, protože vzdálenost v prostoru se samozřejmě měnila spolu s expanzí vesmíru) dalekých galaxií je samozřejmě závislý na použitých kosmologických modelech, které v sobě zahrnují předpoklady o rychlosti expanze vesmíru, která se měnila (a mění). Asi lze říci s jistotou, že objekty s se stejnou hodnotou rudého posuvu jsou stejně vzdálené. Pokud by došlo k zásadním změnám v kosmologických modelech, je možné, že by vzdálenosti byly přepočítány, já osobně se ale nedomnívám, že by chyba mohla být tak velká, jak uvádíte.
Co je jev sypajícího se cukru a jak by měl ovlivnit skutečné nebo zdánlivé složení hvězd první generace? Není mi to jasné.
Re: Re: Re: Re: umírá
Mojmir Kosco,2015-08-13 20:40:54
Priklad sypajicich kostek cukru je ten ze se zvetsujici se vzdalenosti se nam jevi jako jednolita bila plocha.neni treba mozne ze to co se nam jevi jako galaxie bez tezkych prvku je pouze pod nasi rozlisovaci schopnost. A za jak dlouho se stred galaxie kvasaru dostane na okraj neni tam stejny princip jako u hvezdy ? To je ze sr nam jevi jako stara cca 5 mld let ale veskutecnosti funguje coja vim mld let ale ,mi to nevideli ?
Re: Re: Re: Re: Re: umírá
Martin Vajsar,2015-08-14 11:04:35
Chemické složení vzdálených zdrojů světla se zjišťuje spektroskopicky. Intergalaktické (i intragalaktické) médium má na pozorované spektrum nějaký vliv, který je nutno kompenzovat - zmiňoval jsem to už výše i s odkazem. Je samozřejmě možné, že ta kompenzace, která se dnes dělá, je chybně a skutečná spektra jsou jiná. Já osobně však nemám dost znalostí, abych mohl tyto metody kriticky posuzovat. Na internetu toho lze najít dost (zejména v angličtině), pokud se o to zajímáte. Je docela zajímavé najít si aspoň obrázky nějakých spekter (třeba tady: http://fas.org/irp/imint/docs/rst/Sect20/A9.html).
Kosmologický rudý posuv lze použít pro určení vzdálenosti, kterou světlo muselo překonat. Ze vzdálenosti pak odvodíme čas, který světlo strávilo na cestě, a pokud nám vyjde, že to bylo řekněme 5 miliard let, můžeme pak říci, že ten pozorovaný objekt existoval už před pěti miliardami let. Nevíme ale, jestli v okamžiku, kdy se světlo z toho zdroje vydalo na cestu k nám, byl ten zdroj starý milion let nebo miliardu let. Rozdělení hvězd do generací se tímto způsobem stejně neurčuje, rozhodující je obsah těžších prvků ve hvězdě, což se dělá spektroskopicky (viz první odstavec).
Foton, který vznikne v centru Slunce, putuje na povrch v průměru milion let, jak jsem už zmiňoval výše (zde si dovolím vsuvku: pokud měříme stáří objektů v miliardách let, je milion let sem nebo tam zanedbatelný). Je to tím, že foton se během cesty sráží s atomy uvnitř Slunce, a při každé srážce je absorbován a pak znovu vyzářen, a to náhodným směrem. Proto to trvá tak strašlivě dlouho. Hustota materiálu mezi centrem galaxie a jejím okrajem je o mnoho řádů menší, proto je to zpomalení v tomto případě zanedbatelné. Kdyby hustota materiálu mezi námi a zdrojem světla byla výrazně vyšší, nic bychom přes ten oblak plynu neviděli (v naší Galaxii taková místa jsou). Pokud tedy vůbec můžeme pozorovat nějaký objekt, je zřejmé, že mezi námi a tím objektem je velmi málo materiálu.
A jako perličku ještě dodám, že pokud mezi námi a pozorovaným objektem leží v cestě nějaká skutečně hustá a hmotná překážka (třeba hvězda, ale mnohem častěji je to jiná galaxie), často můžeme i přesto ten vzdálenější objekt pozorovat, a někdy i lépe, díky gravitačnímu čočkování.
nejstarší data
Marek Borský,2015-08-12 09:02:49
Každopádně ať je to tak či onak jde jistě o nejstarší známá data vůbec. Jen by mě zajímalo kdo tu energii galaxií před 2 miliardami let změřil? ;-)
Re: nejstarší data
Xavier Vomáčka,2015-08-12 10:00:44
Odpověď je jednoduchá: dalekohledem. Čím dál se díváme, tím starší vesmír vidíme. Je to dané konečnou rychlostí světla.
Náš vesmír pozvolna umírá
lada Školník,2015-08-12 08:35:44
Jestli to nebude tím že produkce energie klesá s délkou stability hvězd a galaxií a jestli to není právě to co vemír má dělat.
Otázka je kdy se vesmír a jestli se ta výměna ustálý nebo se bude neustále snižovat.
Re: Náš vesmír pozvolna umírá
Petr Kr,2015-08-12 10:58:52
Jestliže intenzita výroby záření klesá přibližně na polovinu za 2 roky, musela již klesnout minimálně o řád. Navíc rozpínáním se intenzita v objemu snížila také minimálně o několik řádů a tak celkové snížení intenzity záření na objem může dělat bajoko 100tis.krát. To je dobrá zpráva pro život. Tam, kde ho nezničily výbuchy supernov a gama záblesky, tam má neskonale větší šanci se vyvíjet dále a dále. Vesmír tedy neumírá, ale dále se vyvíjí. 10ti leté dítě také roste pomaleji do výšky než jednoroční a přitom přece neumírá.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
