Objevena oblaka prvotního plynu v raném vesmíru

Astronomům se vůbec poprvé podařilo pozorovat starodávná oblaka primordiálního plynu, který vznikl krátce po velkém třesku (po vzniku vesmíru). Složení plynu odpovídá teoretickým předpokladům a poskytuje přímé svědectví podporující moderní kosmologické vysvětlení původu částic ve vesmíru.

Pouze nejlehčí chemické prvky – především vodík a hélium – byly vytvořeny v průběhu velkého třesku (Big Bangu). Poté probíhalo několik stovek miliónů roků shlukování tohoto primordiálního plynu, než došlo ke vzniku prvních hvězd, v nichž byly „vyrobeny“ těžší chemické prvky. Až doposud astronomové pokaždé detekovali přítomnost „kovů“ (což je používané označení pro všechny prvky těžší než hélium) kdekoliv ve vesmíru, kam se podívali.

„S velkými problémy jsme se pokoušeli najít ve vesmíru starodávný materiál – dlouho bez úspěchu. A toto je vůbec první případ, kdy se nám podařilo pozorovat původní plyn, který není kontaminován těžšími prvky, vytvořenými uvnitř hvězd,“ říká J. Xavier Prochaska, profesor astronomie a astrofyziky (University of California, Santa Cruz). Xavier Prochaska je spoluautorem článku, který byl publikován v internetovém vydání časopisu Science. Dalšími autory byli Michele Fumagalli, postgraduální student na UC Santa Cruz a John O'Meara, Saint Michael's College, Vermont.

„Chybějící kovy nám poskytují informaci o tom, že se skutečně jedná o prvotní plyn ve vesmíru,“ říká Michele Fumagalli. „To je naprosto vzrušující, protože jsme získali první důkazy o tom, že jeho charakteristiky zcela odpovídají složení primordiálního plynu, jak to předpovídá teorie velkého třesku.“

Astronomové objevili dvě oblaka primordiálního plynu na základě analýzy světla vzdálených kvasarů. Použili přitom spektrometr HIRES instalovaný na dalekohledu Keck I (observatoř W. M. Keck Observatory, Havaj). Rozložením intenzivního světla kvasarů do elektromagnetického spektra o různých vlnových délkách mohou astronomové zjistit, které vlnové délky byly absorbovány materiálem nacházejícím se mezi kvasarem a dalekohledem.

„Můžeme pozorovat absorpční čáry v pořízeném spektru v místech, kde bylo světlo pohlceno plynem, což nám umožňuje určit složení tohoto plynu,“ vysvětluje Michele Fumagalli.

Každý chemický prvek má nezaměnitelné „otisky prstů“, které se projevují jako tmavé čáry ve spektru. A právě ve spektru plynného oblaku zjistili astronomové pouze přítomnost vodíku a jeho těžšího izotopu – deuteria. „Neobjevili jsme žádné stopy uhlíku, kyslíku či křemíku,“ dodává Michele Fumagalli.

Před tímto objevem bylo nejnižší naměřené množství kovů ve vesmíru přibližně 1/1000 metalicity Slunce. Astronomové odhadovali obsah kovů v prvotním vesmírném plynu na hodnotu zhruba jedné desetitisíciny množství „kovů“ ve Slunci. Druhým extrémem je, že některé hvězdy a plyn s vysokou metalicitou obsahuje téměř 10krát více kovů než Slunce. „Obsah kovů v různých objektech ve vesmíru zaujímá obrovské rozpětí,“ říká Xavier Prochaska. „Tyto nové objevy nám pomohou pochopit, jakým způsobem jsou kovy distribuovány napříč vesmírem.“

Výkonné dalekohledy „vidí“ vzdálené objekty ve stavu, v jakém vypadaly v dávné minulosti, kdy se jejich světlo vydalo na cestu napříč vesmírem. Spektroskopická analýza záření prvotních plynných oblaků je zařadila do doby 2 miliardy let po velkém třesku, tj. do doby přibližně před 12 miliardami roků. V té době podle teoretických modelů galaxie zvětšovaly svoji velikost na základě přitahování rozsáhlých proudů studeného plynu, avšak tyto „studené proudy“ nebyly doposud nikdy pozorovány.

Na obrázku v úvodu článku, který je výsledkem počítačových simulací, je znázorněn jeden z vláknitých regionů pozorovatelných v okolí galaxií – tzv. studených proudů – který by mohl představovat dvě starodávná plynná oblaka objevená astronomy.

Podle Michele Fumagalliho jsou prvotní oblaka plynů nejvážnějšími kandidáty na tyto doposud nepolapitelné studené proudy. K potvrzení těchto předpokladů jsou nutná ještě další pozorování.

Zdroj: http://www.physorg.com/news/2011-11-astronomers-pristine-clouds-primordial-gas.html

autor: František Martinek