Co se stane, když vypustíte raketu, která ani nedosáhne na oběžnou dráhu kolem Země, ale dovede prozkoumat rozptýlené záření infračerveného pozadí vesmíru? Zkusili to na Caltechu ve spolupráci s NASA a výsledkem je pravděpodobný objev vesmírného oceánu myriád hvězd, které září v tiché pustině mezigalaktických prostorů.
Jamie Bock s Michaelem Zemcovem ze Skupiny observační kosmologie Caltechu a také z Laboratoře tryskového pohonu NASA, společně s dalšími kolegy, v rámci projektu CIBER zachytili rozptýlené infračervené záření, které podle všeho zahrnuje srovnatelné množství světla s veškerými známými galaxiemi ve vesmíru. Data v napínavém projektu CIBER, čili Cosmic Infrared Background Experiment, posbíraly celkem čtyři suborbitální rakety, které vědci vypustili v letech 2009 až 2013.
Tři rakety projektu CIBER startovaly z vojenské raketové střelnice White Sands Missile Range v Novém Mexiku, poslední pak z Wallops Flight Center na ostrově Wallops, u pobřeží státu Virginia. Při prvních třech letech vědci získali data po návratu zařízení na padáku. Měřili přitom stále stejnou část oblohy v různou dobu během roku. Čtvrtý let projektu CIBER absolvovala čtyřstupňová raketa, jejíž přístroje byly ve vesmíru delší dobu a poté řízeně spadly do Atlantického oceánu. Čerstvá publikace v časopisu Science je založena na výsledcích ze druhého a třetího letu, data ze čtvrtého letu se jistě objeví v některé z budoucích publikací projektu CIBER.
Podle Bocka, Zemcova a ostatních lze objevené infračervené záření nejlépe vysvětlit právě nezměrným a doposud neviděným oceánem hvězd, který skrze celý vesmír omývá břehy galaxií. Proč jsme o něm doteď nevěděli, i když se občas objevovaly jisté náznaky? Je to docela prosté. Galaxie pozorujeme i ve velice hlubokém vesmíru, kdežto na jednotlivé hvězdy ve větších vzdálenostech naše přístroje zatím nestačí.
Na stopu rozptýleného infračerveného záření se dostal už před pár lety legendární Spitzerův orbitální infradalekohled NASA, který ve vesmíru pozoroval velikánské fleky infračerveného záření. Začalo se jim říkat infračervené pozadí vesmíru, čili CIB (anglicky Cosmic Infrared Background). Pozoruhodné přitom bylo, že jednotlivé pozorované fleky infračerveného záření byly daleko větší, nežli by odpovídalo jednotlivým galaxiím. Vědci si nejdřív mysleli, že by tohle záření mohlo pocházet z nejstarších galaxií a hvězd našeho vesmíru, později se ale objevil názor, že by mohlo jít o záření hvězd, které se z nějakého důvodu potulují v mezigalaktické prostoru. A projekt CIBER to měl rozhodnout.
Proč muselo dojít na rakety? Astronomům v tomhle případě překáží zodiakální světlo (anglicky jednoduše zodiacal light), vyvolávané odrazem slunečního záření na částicích kosmického prachu ve Sluneční soustavě. Problematické jsou pro ně i horní vrstvy pozemské atmosféry, které jasně září na podobných vlnových délkách, jako infračervené pozadí vesmíru. Nejlepším řešením prý byly právě suborbitální rakety, které strávily ve vesmíru jen pár minut, ale pro měření infračerveného pozadí vesmíru to stačí.
Bock, Zemcov a spol. během zpracování dat odhalili a odstranili lokální zdroje infračerveného záření, především šum ze samotných přístrojů a pak infračervené záření ze Sluneční soustavy, z hvězd, z Mléčné dráhy i z dalších známých galaxií. Zůstaly jim skvrny infračerveného pozadí vesmíru, které byly v datech druhého a třetího letu rakety CIBER prakticky stejné. Výsledky podle vědců ukazují na hvězdy v mezigalaktickém prostoru. Jsou prý příliš jasné na to, aby pocházely od nejstarších galaxií a hvězd našeho vesmíru. Pozorované infračervené záření je také příliš modré. Záření nejstarších galaxií by mělo být červenější kvůli pohlcování tehdejším vodíkem.
Jak autoři přiznávají, výsledky ještě nejsou úplně ideální. Pozorované záření není tak modré, jak by mělo být. Přesto jsou Bock, Zemcov a spol. přesvědčeni, že záření infračerveného pozadí vesmíru pochází od hvězd rozsypaných za hranicemi galaxií, které se ale drží v galaktických halo temné hmoty. Jak už to chodí, jejich přesvědčení ještě bude nutné ověřit. Přesnější měření v blízké budoucnosti by měla ukázat, jestli nezměrný oceán hvězd v mezigalaktickém prostoru doopravdy existuje a jestli je původcem infračerveného pozadí vesmíru. Tým projektu CIBER u toho určitě nebude chybět.
Video: Unusual Light in Dark Space Revealed by Los Alamos, NASA. Kredit: LosAlamosNationalLab.
Video: NASA Rocket Experiment Redefines How We Think of Galaxies. Kredit: WOCHit, NASA.
Literatura
Caltech News 6. 11. 2014, Science 346: 732-735, Wikipedia (Cosmic infrared background, Zodiacal light).