Obří kosmická kaňka září zevnitř

ESO 030/11 tisková zpráva

Pozorování provedená pomocí dalekohledu ESO/VLT odhalila zdroj energie u velmi vzácného obřího oblaku zářícího plynu v mladém vesmíru. Získaná data ukazují na to, že tento takzvaný 'Lyman-alpha blob', jež představuje jeden z největších známých objektů ve vesmíru, musí získávat energii z galaxií, které obklopuje. Výsledky byly zveřejněny 18. srpna 2011 v odborném časopise Nature.

Ke studiu vzácného objektu označovaného jako 'Lyman-alpha blob' [1] použil tým astronomů dalekohled ESO/VLT. Tyto obří zářící 'kaňky' představují extrémně vzácné struktury, které jsou v ranném vesmíru pozorovány v místech s vysokou koncentrací hmoty. Pozorováním se podařilo odhalit, že světlo těchto objektů je polarizované [2]. V běžném životě se s polarizovaným světlem můžete setkat například ve 3D kině [3]. V případě těchto kosmických objektů se však polarizaci světla podařilo pozorovat poprvé a bylo tak možné odhalit tajemství jejich vyzařování. 

„Poprvé se nám podařilo ukázat, že záře těchto záhadných objektů pochází spíše z rozptýleného světla galaxií ukrytých uvnitř, než aby zářil samotný plyn v oblaku,“ vysvětluje  Matthew Hayes (univerzita v Toulouse, Francie), vedoucí autor článku.

Tyto oblaky jsou jedněmi z největších objektů ve vesmíru. Jsou tvořeny vodíkovým plynem a jejich průměr může dosáhnout až několika set tisíc světelných let (několikrát větší než naše Galaxie) a uvolňují množství energie srovnatelné s nejjasnějšími galaxiemi. Obvykle je nacházíme ve velkých vzdálenostech a vidíme je tedy tak, jak vypadaly, když byl vesmír jen několik miliard let starý. Tyto kaňky jsou důležité pro pochopení procesu formování a vývoje galaxií v mladém vesmíru. Zdroj energie potřebný pro jejich extrémní jasnost je neznámý a původ objektů samotných zůstal nejasný. 

Členové týmu zkoumali jednu z prvních a nejjasnějších kaněk, které byly nalezeny. Byla objevena v roce 2000 a nese označení LAB-1. Nachází se tak daleko, že jejímu světlu trvá 11,5 miliardy let, než dorazí k nám. S průměrem 300 000 světelných let patří také k největším a ukrývá několik primordiálních galaxií včetně jedné aktivní [4]. 

Pro vysvětlení intenzivního vyzařování těchto objektů máme dvojici soupeřících teorií. Jedna předpokládá, že k vyzařování dochází při zahřívání gravitačně nasávaného plynu. Druhá teorie je založena na přítomnosti jasných objektů ukrytých uvnitř oblaků: mohlo by se jednat o galaxie, a to buď s prudkou tvorbou hvězd nebo s mohutnou centrální černou dírou pohlcující hmotu. Nová pozorování ukázala, že v případě LAB-1 je zdrojem energie přítomnost galaxií.  

Astronomové testovali obě soupeřící teorie prostřednictvím měření polarizace světla přicházejícího z kaňky. To jim umožňuje odhalit fyzikální procesy, při kterých bylo světlo vyzářeno, případně vlivy, jakým bylo vystaveno od svého vzniku až po dosažení Země. Pokud došlo k odrazu nebo rozptylu světla, dojde k jeho polarizaci, což je jev, který lze detekovat při použití velmi citlivých přístrojů. V případě měření polarizace světla přicházejícího z těchto velmi vzdálených kaněk se však jedná o extrémně náročné pozorování.

„Tato pozorování by nebylo možné provést bez dalekohledu VLT a jeho přístroje FORS. K našim experimentům jsme potřebovali dalekohled o průměru alespoň 8 metrů (aby posbíral dostatek světla) a zároveň kameru, která by byla schopná měřit polarizaci světla. Na světě není mnoho observatoří, které mají k dispozici tuto kombinaci přístrojů,“ dodává Claudia Scarlata, spoluautorka článku.

Při patnáctihodinovém pozorování vybraného objektu dalekohledem VLT členové týmu objevili, že světlo z kaňky LAB-1 bylo polarizováno v kruhu obepínajícím její střed, zatímco v samotném centru polarizace zaznamenána nebyla. Pokud by světlo bylo produktem gravitačního nasávání plynu, je pozorovaný jev prakticky nevysvětlitelný. Na druhé straně je to přesně očekávaný výsledek odpovídající vyzařování galaxií ukrytých v centru a následnému rozptylu záření přítomným plynem. 

Astronomové v současnosti plánují studium dalších podobných objektů, aby zjistili, zda získané výsledky platí obecně.

Zdroj

Poznámky

[1] Název 'Lyman-alpha blob' (kaňka svítící na vlnové délce Lyman-alfa) je odvozen od typického vyzařování těchto objektů na vlnové délce čáry 'Lyman-alfa', která je důsledkem přechodu elektronů v atomárním obalu vodíku z druhé na základní energetickou hladinu.

[2] Pokud je světlo polarizováno, jsou komponenty magnetického a elektrického pole orientovány určitým směrem a nikoliv náhodně.

[3] Efekt prostorového vnímání vzniká díky tomu, že pravé a levé oko vidí mírně odlišné obrazy. Jeden z efektů, které využívají 3D kina, je založen na užití polarizovaného světla: snímky filmu pro pravé a levé oko jsou rozdílné a mají také jinou polarizaci. Efekt je zviditelněn použitím polarizačních filtrů ve speciálních brýlích.

[4] Aktivní galaxie mají velmi jasná jádra a předpokládá se, že  energii jim dodává obří černá díra, která přitahuje okolní materiál. Ten se při pádu do černé díry intenzivně zahřívá.

Další informace

Výzkum byl prezentován 18. srpna 2011 v článku “Central Powering of the Largest Lyman-alpha Nebula is Revealed by Polarized Radiation” autorů Hayes a kol., který vyšel v odborném časopise Nature. 

Složení týmu: Matthew Hayes (University of Toulouse, Francie a Observatory of Geneva, Švícarsko), Claudia Scarlata (University of Minnesota a Spitzer Science Center, California Institute of Technology, Pasadena, USA) a Brian Siana (University of California, Riverside, USA).

ESO (Evropská jižní observatoř) je hlavní mezinárodní astronomickou organizací Evropy a patří k nejproduktivnějším astronomickým observatořím světa. Je podporována 15 členskými státy, kterými jsou: Belgie, Brazílie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemí, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko a Velká Británie. ESO má za cíl vývoj, konstrukci a provoz výkonných pozemních astronomických zařízení, která umožní významné vědecké objevy. ESO také hraje přední roli při propagaci a organizaci mezinárodní spolupráce na poli astronomického výzkumu. ESO v současnosti provozuje tři observatoře světově úrovně: La Silla, Paranal a Chajnantor, které se nacházejí na poušti Atacama v Chile. Na Paranalu se nachází VLT (Very Large Telescope = Velmi velký dalekohled) – nejvyspělejší pozemní dalekohled pracující ve viditelném světle a VISTA, největší přehlídkový dalekohled pro infračervenou oblast na světě. Zároveň je ESO evropským zástupcem největšího astronomického projektu všech dob – teleskopu ALMA budovaného na planině Chajnantor. V současnosti ESO plánuje výstavbu Evropského extrémně velkého dalekohledu (E-ELT), který bude mít průměr primárního zrcadla 40 metrů. Měl by pracovat v infračerveném i viditelném oboru záření a stane se největším dalekohledem světa.

Odkazy

• odborný článek Nature
• snímky dalekohledu VLT

Kontakty

Dr Matthew Hayes; Institute of Research into Astrophysics and Planetology; University of Toulouse, Toulouse, France; Tel: +33 5 61 33 28 60; Cell: +33 7 77 36 10 70; Email: matthew.hayes@ast.obs-mip.fr

Dr Claudia Scarlata; Institute for Astrophysics, School of Physics and Astronomy; University of Minnesota, Minneapolis, USA; Tel: +1 612 626 1811; Email: scarlata@astro.umn.edu

Richard Hook; ESO, La Silla, Paranal, E-ELT and Survey Telescopes Public Information Officer; Garching bei München,  Germany; Tel: +49 89 3200 6655; Email: rhook@eso.org

Překlad: Jiří Srba
Národní kontakt: Viktor Votruba +420 267 103 040; votruba@physics.muni.cz

autor: Jiří Srba