Rozsáhlá přehlídka oblohy si posvítí na temnou hmotu

ESO 028/15 tisková zpráva

První výsledky nového přehlídkového programu VST KiDS

Byly zveřejněny první výsledky jednoho z hlavních přehlídkových programů jižní oblohy zaměřeného na temnou hmotu, který provádí dalekohled ESO/VST (VLT Survey Telescope) na observatoři Paranal v Chile. Přehlídka VST KiDS astronomům umožnuje získat přesná měření rozložení temné hmoty, struktury galaktických hal a vývoje jednotlivých galaxií i kup. První výsledky přehlídkového programu KiDS ukazují, jakým způsobem jsou vlastnosti pozorovaných galaxií předurčeny neviditelnými rozsáhlými shluky temné hmoty v jejich okolí.

Asi 85% hmoty ve vesmíru nelze pozorovat běžnými metodami [1] a neznáme ani její fyzikální povahu. Ačkoliv nezáří ani neabsorbuje světlo, jsou astronomové schopni temnou hmotu detekovat pomocí efektů především gravitačního působení na pozorovatelné objekty – hvězdy a galaxie. Jeden z hlavních přehlídkových programů prováděných pomocí výkonných dalekohledů ESO nyní jasněji ukázal na vztah mezi tajemnou temnou hmotou (dark matter) a zářícími galaxiemi, které jsme schopni přímo pozorovat [2].  

Projekt pojmenovaný KiDS (Kilo-Degree Survey) využívá obrazových dat získaných pomocí dalekohledu VST (VLT Survey Telescope) a jeho mohutné kamery OmegaCAM. Teleskop se nachází na observatoři Paranal v Chile a je určen k přehlídkovým programům jižní oblohy ve viditelném světle. Jeho činnost doplňuje dalekohled VISTA pracující se zářením v infračerveném oboru. Jedním z hlavních úkolů dalekohledu VST je mapování rozložení temné hmoty a využití těchto map k pochopení tajemné temné energie (dark energy), která způsobuje zrychlenou expanzi vesmíru.

Jednou z nejlepších metod, jak zjistit, kde se temné hmota nachází, je sledování efektů gravitační čočky (gravitational lensing) – deformace prostoročasu gravitací hmotných objektů, která způsobuje zakřivení paprsků světla přicházejících z galaxií ležících mnohem dále než sledovaná oblast s temnou hmotou. Zkoumáním těchto efektů je možné zmapovat oblasti, kde je gravitace nejsilnější a nalézt tak místa, kde se nachází nejvíce hmoty, včetně té temné.  

V první sérii článků použil mezinárodní tým projektu KiDS pod vedením Koen Kuijken (Leiden Observatory, Nizozemí [3]) postup analyzující snímky více než dvou milionů galaxií v typické vzdálenosti 5,5 miliardy světelných let [4]. Vědci zkoumali paprsky světla vyslaného těmito galaxiemi, které se na cestě k nám zakřivují při průchodu hmotnými shluky temné hmoty. 

První výsledky byly získány z pouhých 7% celkové plochy sledované části oblohy, na které je v rámci přehlídky mapováno rozložení temné hmoty ve skupinách galaxií. Většina galaxií se vyskytuje ve skupinách (a to platí i pro naši Galaxii, která je součástí Místní skupiny galaxií, Local Group) a informace o množství temné hmoty, jaké tyto skupiny obsahují, je klíčová k otestování celé teorie formování galaxií v kosmické pavučině. Z efektů gravitační čočky se zdá, že skupiny obsahují 30krát více temné než viditelné hmoty.   

„Je zajímavé, že ta nejjasnější galaxie skoro vždy leží uprostřed shluku temné hmoty,“ říká Massimo Viola (Leiden Observatory, Nizozemí), hlavní autor jednoho z článků.

„Předpovědi teorie formování galaxií, ve kterých se galaxie postupně shlukují do kup a sestupují do jejich centra, nikdy nebyly pozorováním demonstrovány tak přesvědčivě,“ dodává Koen Kuijken.

Tyto objevy jsou jen začátek hlavního programu zpracování rozsáhlých objemů dat přicházejících z přehlídkových teleskopů. Tyto data jsou nyní k dispozici vědcům z celého světa prostřednictvím archivů ESO.

Přehlídka KiDS pomůže dále rozšířit naše chápání temné hmoty. Vysvětlení temné hmoty a jejích efektů přinese průlom v astrofyzice.

Zdroj

Poznámky

[1] Astronomové objevili, že hmota a energie ve vesmíru je rozdělena následujícím způsobem: 68% temná energie, 27% temná hmota a 5% běžná hmota. Tedy až 85% představují složky, které jsou označovány jako 'temné'.

[2] Numerické simulace spočtené pomoví superrychlých počítačů ukazují, jakým způsobem se bude vyvíjet vesmír naplněný temnou hmotou: temná hmota se postupně shlukne a vytvoří strukturu připomínající trojrozměrnou pavučinu s uzlovými body, galaxie a hvězdy následně vznikají v místech nejhustější koncentrace temné hmoty, kam se gravitací vtahuje běžný plyn.

[3] Mezinárodní tým projektu KiDS je složen z vědců z Holandska, velké Británie, Německa, Itálie a kanady.

[4] V této práci byly využity 3D mapy kup galaxií, které poskytl projekt GAMA (Galaxy And Mass Assembly) a vznikly jako výsledek rozsáhlých pozorování provedených pomocí dalekohledu Anglo-Australian Telescope.

Další informace

Výzkum byl prezentován v sérii článků, které byly odeslány k publikaci v řadě prestižních vědeckých časopisů. Seznam naleznete zde.

ESO je nejvýznamnější mezivládní astronomická organizace Evropy, která v současnosti provozuje jedny z nejproduktivnějších pozemních astronomických observatoří světa. ESO podporuje celkem 16 zemí: Belgie, Brazílie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie a hostící stát Chile. ESO uskutečňuje ambiciózní program zaměřený na návrh, konstrukci a provoz výkonných pozemních pozorovacích komplexů umožňujících astronomům dosáhnout významných vědeckých objevů. ESO také hraje vedoucí úlohu při podpoře a organizaci celosvětové spolupráce v astronomickém výzkumu. ESO provozuje tři unikátní pozorovací střediska světového významu nacházející se v Chile: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Observatoři Paranal, nejvyspělejší astronomické observatoři světa pro viditelnou oblast, pracuje Velmi velký dalekohled VLT a také dva další přehlídkové teleskopy – VISTA a VST. Dalekohled VISTA pozoruje v infračervené části spektra a je největším přehlídkovým teleskopem na světě, dalekohled VST je největším teleskopem navrženým k prohlídce oblohy ve viditelné oblasti spektra. ESO je významným partnerem revolučního astronomického teleskopu ALMA, největšího astronomického projektu současnosti. Nedaleko Paranalu v oblasti Cero Armazones staví ESO nový dalekohled E-ELT (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope), který se stane „největším okem hledícím do vesmíru“.

Odkazy

• Odborné články
• Snímky dalekohledu VST

Kontakty

Viktor Votruba; národní kontakt; Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov, Česká republika; Email: votruba@physics.muni.cz

Jiří Srba; překlad; Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o., Česká republika; Email: jsrba@astrovm.cz

Koen Kuijken; Leiden Observatory; Leiden, The Netherlands; Tel.: +31 71 527 5848; Mobil: +31 628 956 539; Email: kuijken@strw.leidenuniv.nl

Massimo Viola; Leiden Observatory; Leiden, The Netherlands; Tel.: +31 71 527 8442; Email: viola@strw.leidenuniv.nl

Lars Lindberg Christensen; Head of ESO ePOD; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 3200 6761; Mobil: +49 173 3872 621; Email: lars@eso.org