Kosmická pavučina: Mezigalaktický prostor je protkaný dlouhými vlákny vodíku

26.11.2020 - Zdeněk Urban

V mezigalaktickém prostoru pozorují astronomové mimořádně dlouhá vlákna vodíku, která hvězdné ostrovy spojují do obří „kosmické pavučiny“. Ukazuje se, že tyto rozsáhlé, prakticky neviditelné struktury tvoří klíč k pochopení evoluce vesmíru

<p>Snímek zachycuje záběr z kosmologické simulace objektu označovaného jako <strong>Lyman-alpha Blob</strong>. Ve výřezu mapa mezigalaktických plynových vláken (modrá barva) zachycených detektorem MUSE. Bílé body jsou oblasti intenzivní tvorby nových hvězd, do nichž dodávají materiál vlákna.</p>

Snímek zachycuje záběr z kosmologické simulace objektu označovaného jako Lyman-alpha Blob. Ve výřezu mapa mezigalaktických plynových vláken (modrá barva) zachycených detektorem MUSE. Bílé body jsou oblasti intenzivní tvorby nových hvězd, do nichž dodávají materiál vlákna.


Reklama

Z dosavadních přehlídek svítícího obsahu kosmu vyplynul kvalifikovaný odhad, že jen v jeho části dostupné našim pozorováním existují nejméně stovky miliard galaxií. Přitom ještě krátce po první světové válce převládal názor, že je vesmír totožný s Mléčnou dráhou jako jediným hvězdným ostrovem! Ostatní se považovaly za pouhé „mlhoviny“, nacházející se v jejím nitru či v blízkém okolí.

Velká prázdnota

Galaxie vyplňují pozorovaný kosmos v úhrnu pravidelně. Určit jejich prostorové rozložení není sice snadné, vědci však objevili řadu dílčích galaktických uspořádání v menším a středním měřítku: od nepočetných, jako je naše Místní skupina s dominantní M31 a Mléčnou dráhou, k početnějším kupám a superkupám, obsahujícím stovky až tisíce galaxií shromážděných v jakýchsi plochách či stěnách a liniích. Zmíněné struktury jsou obklopeny obrovskými prostory, kde se nevyskytuje téměř žádná svítící hmota – „kosmickými prázdny“.

Strukturování však končí v měřítku zhruba 300 milionů světelných let, přičemž mluvíme o tzv. konci velikosti. Nad ním se vesmír jeví jako homogenní a izotropní čili rovnoměrný a stejnorodý od jednoho místa k druhému a v každém směru, v souladu s kosmologickým principem.

Vodíková vlákna

Základní rozložení hmoty v kosmu tak připomíná pěnu s velkými bublinami: Rozměrná seskupení galaxií obsahují obrovské množství běžné i temné hmoty, astronomové však předpokládají, že většina kosmického plynu se nachází právě v oněch „prázdnech“, v prostorech mezi galaktickými kupami či superkupami. Podle řady počítačových simulací by mělo víc než 60 % vodíku vytvořeného při Velkém třesku přetrvávat ve formě dlouhých vláken, jež se táhnou mezigalaktickým prostředím – s nízkou hustotou, takže jsou prakticky neviditelná. Popsaná struktura získala posléze poe­tickou přezdívku „kosmická pavučina“.

Ovšem jedna věc jsou grafická schémata prostorového rozložení, vycházející z galaktické statistiky či z počítačových simulací, a něco úplně jiného představují reálná pozorování. Astronomové z mezinárodního týmu v čele s Hidekim Umehatou z RIKEN Cluster for Pioneering Research v japonském Wako-ši oznámili v časopise Science, že jako první skutečně přímo sledovali vlákna kosmické pavučiny. Povedlo se jim to zejména díky dvěma přístrojům: Zaprvé šlo o detektor MUSE neboli Multi Unit Spectroscopic Explorer dalekohledové soustavy Very Large Telescope (VLT) Evropské jižní observatoře v Chile, konkrétně umístěný na teleskopu Yepun. A zadruhé o detektor Suprime-Cam japonského dalekohledu Subaru na havajské observatoři Mauna Kea.

„Kapačky“ pro galaxie 

Pozorovaná vlákna se táhnou na vzdálenost několika milionů světelných let a propojují hvězdné ostrovy v mimořádně rozsáhlé protokupě SSA22, která se na obloze promítá do souhvězdí Vodnáře. Dělí ji od nás přibližně 12 miliard světelných roků, tudíž nám její světlo nyní ukazuje dění v první pětině odhadovaného stáří vesmíru. 

Protokupa o průměru zhruba 200 milionů světelných let představuje soubor mladých galaxií a obrovských bublin kosmického plynu. Vlákna podle všeho umožnila samotný vznik hvězdných ostrovů a dál jim – v jakési životodárné infuzi – dodávají chladnoucí plyn, který dovoluje intenzivní tvorbu stálic v galaxiích, jakož i růst superhmotných černých děr v jejich středech. 

Shora dolů

V astronomii dlouho převládala představa, že hvězdné ostrovy vznikají a organizují se do kup „zdola nahoru“, tedy že se nejprve zrodily a teprve poté seskupily. V současnosti má však obecně navrch názor, že na začátku byla dlouhá vlákna hmoty a kupy galaxií i jejich jednotlivé členky se utvářely tam, kde se vlákna křížila, a kde tudíž existovaly oblasti s vyšší hustotou hmoty

Popsaný pohled na věc podporují také nová pozorování ukazující, že průsečíky vláken zahrnují aktivní galaktická jádra čili superhmotné černé díry a galaxie s překotnou tvorbou hvězd. Tuto polohovou shodu potvrdily údaje získané s využitím dalších dvou přístrojů z astronomické „první ligy“: anténní soustavy Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) a dalekohledů Keckovy observatoře na Havaji.

Základ pozorování ovšem tvořila měření zmíněným detektorem MUSE v ultrafialové oblasti spektra v čáře Lyman-alfa. Členové týmu shledali, že je příslušné záření příliš silné, než aby pocházelo pouze z kosmického UV pozadí – a z analýzy detailů naměřených dat následně vyplynulo, že vzniká při specifických procesech v galaxiích.

Klíč k pochopení

„Naše nová sledování výrazně naznačují, že právě plyn padající podél vláken vlivem vlastní gravitace spouští formování galaxií, ve kterých poté probíhá intenzivní tvorba hvězd a v jejichž středu vznikají superhmotné černé díry. Vesmír tak nabývá strukturu, kterou v něm dnes pozorujeme,“ shrnul výsledky Hideki Umehata.

TIP: Galaxie s překvapením: Obklopuje ji záhadný obrovský prstenec vodíku

„Tato pozorování nejslaběji svítících největších struktur ve známém vesmíru tvoří klíč k pochopení jeho evoluce – toho, jak rostou a dozrávají hvězdné ostrovy, i toho, jak proměnlivé prostředí kolem nich vytvořilo podobu kosmu, kterou vidíme okolo nás,“ komentovala objev Erika Hamdenová z University of Arizona v Tucsonu.

Reklama

Další články v sekci

Reklama

Reklama

Aktuální články

Vykopávky odkryly například závod na zpracování ryb. Velká část starého fénického města ale leží pod hladinou moře.

Zajímavosti

Oko mouchy pracuje čtyřikrát rychleji než naše. Proto mají naše pokusy plácnout ji jen malou šanci na úspěch.

Příroda

Hmotnost supermasivní černé díky v srdci kvasaru J0313-1806 odpovídá 1,6 miliardám Sluncí.

Vesmír

V budoucnu by Maci Currinová ráda studovala vysokou školu ve Velké Británii a zároveň by se chtěla stát nejvyšší profesionální modelkou na světě.

Revue

Tlak panovníků na odvádění daní v penězích, nikoliv v naturáliích, přinesl zánik směnného obchodu.

Historie
Věda

Nové časopisy Extra Publishing

RSSInzerceO serveru (Redakce)Partnerské weby
© Extra Publishing, s. r. o. 2007–2011. ISSN 1804-9907