Otakar Horák
Európska vesmírna agentúra (ESA) zverejnila tento týždeň prvých päť farebných snímok z misie Euclid.
„Snímky demonštrujú pozorovateľské schopnosti misie, ako je vysoká citlivosť a veľmi široké zorné pole,“ vraví astrofyzik Michal Zajaček z Ústavu teoretickej fyziky a astrofyziky Masarykovej univerzity v Brne.
Ide o „ochutnávku“ toho, čo dokáže ďalekohľad, ktorý je zatiaľ v testovacej fáze a určený je predovšetkým na vytvorenie najrozsiahlejšej 3D mapy vesmíru a výskum tmavej hmoty a tmavej energie.
S týmto cieľom bude Euclid skúmať tvary, vzdialenosti a pohyby miliárd galaxií do vzdialenosti až 10 miliárd svetelných rokov.
Michal Zajaček hovorí, že vďaka teleskopu uvidíme aj veľmi slabé (vzdialené) galaxie, ktoré sme dosiaľ nevideli. Výsledkom šesťročného výskumu bude, že Euclid „zmapuje viac ako tretinu oblohy“.
Snímky dodatočne zafarbili
Hlavná kamera sondy zaznamenáva viditeľné svetlo v čiernobielej farbe a zverejnené snímky sa zafarbili podľa údajov z druhej kamery.
„To, čo je na tomto obrázku modré, je v skutočnosti červené, a to, čo je červené, je infračervené, takže je neviditeľné,“ cituje časopis Nature Reného Laureijsa, vedeckého pracovníka misie Euclid.
V správe Európskej vesmírnej agentúry vedec dodal, že publikované snímky obsahujú také množstvo detailov, ktoré dosiaľ neboli k dispozícii. „[Fotografie] sú oveľa krajšie a ostrejšie, ako sme dúfali, a ukazujú nám množstvo predtým netušených prvkov aj v známych oblastiach blízkeho vesmíru,“ povedal Laureijs.
Hmlovina Konská hlava
Na jednej z fotografií je hmlovina Konská hlava, ktorá sa nachádza v súhvezdí Orion. Vo vzdialenosti približne 1 375 svetelných rokov ide o hviezdotvornú oblasť, ktorá je najbližšie k Zemi.
Svetelný rok nie je jednotka času, ale vzdialenosti. Ide o asi 9 a pol bilióna (1012) kilometrov.
Zachytiť snímku trvalo Euclidovi zhruba len jednu hodinu.
Od výskumu Konskej hlavy si vedci sľubujú, že Euclid v nej nájde veľký počet malých a dosiaľ nepozorovaných planét s hmotnosťou Jupitera v období ich nebeského zrodu, malé hnedé trpaslíky (prechodná forma medzi planétou a hviezdou) a mladé hviezdy.
Predošlými ďalekohľadmi sa uvedené objekty nedali skúmať.
„O túto oblasť máme zvlášť veľký záujem, pretože tvorba hviezd tu prebieha za veľmi zvláštnych podmienok,“ vysvetľuje astrobiológ Eduardo Martin Guerrero de Escalante v správe ESA.
Spomenuté zvláštne podmienky spôsobuje žiarenie z veľmi jasnej hviezdy Sigma Orionis. Nachádza sa nad Konskou hlavou tesne mimo zorného poľa Euclida. Hviezda je taká jasná, že teleskop by nevidel nič iné, ak by mieril priamo na ňu.
Ultrafialové žiarenie z hviezdy Sigma Orionis spôsobuje, že oblaky za Konskou hlavou žiaria, zatiaľ čo husté oblaky Konskej hlavy blokujú svetlo priamo za ňou. Preto hlava vyzerá ako tmavá.
Rozdiely medzi tmavými a svetlými oblakmi plynu a prachu budú predmetom ďalšieho výskumu.
Kopa galaxií v súhvezdí Perzeus
Záber kopy galaxií v súhvezdí Perzea označili v Európskej vesmírnej agentúre (ESA) za „prevratný pre astronómiu“. Útvar sa nachádza asi 240 miliónov svetelných rokov od Zeme a obsahuje tisíce galaxií, takže ide o jeden z najhmotnejších objektov vo vesmíre.
Na zábere je tisícka z týchto galaxií a ďalších viac ako 100-tisíc je na vzdialenom pozadí (každá z galaxií obsahuje až stovky miliárd hviezd).
Mnohé z týchto objektov sa dosiaľ nepozorovali. „Niektoré sú také vzdialené, že trvalo 10 miliárd rokov, kým k nám dorazilo svetlo z nich,“ uvádza ESA.
Astronómovia preukázali, že kopy galaxií ako tá v súhvezdí Perzeus mohli vzniknúť iba v prípade, že vo vesmíre sa nachádza tmavá hmota.
„Hmotnosť galaxií v Perzeovi nie je dostatočná na to, aby sa držali pokope. Keďže sú gravitačne viazané, znamená to, že musí existovať aj tmavá hmota, čiže iná hmota ako tá, ktorá je viditeľná,“ vraví Michal Zajaček.
Euclid bude skúmať aj iné galaktické kopy podobné Perzeovi, aby odhalil distribúciu tmavej hmoty vo vesmíre.
O tmavej hmote a tmavej energii
Viditeľná hmota tvorí len okolo 5 percent vesmíru, zvyšok pripadá na tmavú hmotu (27 %) a tmavú energiu (68 %).
Tmavá hmota nevyžaruje žiadne elektromagnetické žiarenie, preto ju nemožno priamo pozorovať. O jej existencii sa vie len z gravitačných prejavov na žiarivú hmotu.
Tmavá hmota ovplyvňuje rozloženie galaxií vo vesmíre, vraví Michal Zajaček. „Ak by tmavá hmota neexistovala, galaxie by boli rovnomerne rozmiestnené po celom vesmíre,“ dodal pre ESA astronóm Jean-Charles Cuillandre.
Astrofyzik Michal Zajaček o objave tmavej hmoty:
V roku 1933 existenciu tmavej hmoty prvýkrát postuloval Fritz Zwicky, americký astrofyzik švajčiarsko-českého pôvodu. Bolo to na základe pozorovaní kopy galaxie v súhvezdí Vlasy Bereniky.
Na základe rýchlostí galaxií Zwicky spočítal celkovú gravitačnú hmotu, ktorá mu vyšla minimálne 400-krát väčšia ako hmota vyplývajúca výhradne z pozorovaní žiarivej hmoty v galaxiách.
Existencia tmavej hmoty bola nezávisle potvrdená z rotačných kriviek galaxií v 70. rokoch 20. storočia. Z ich plochého tvaru americká astrofyzička Vera Rubinová usúdila, že bez prítomnosti tmavej hmoty by sa galaxie rozpadli. Povedané inak, galaxie rotujú rýchlejšie, ako by zodpovedalo rozloženiu viditeľných hviezd a plynu.
Tmavá energia s hmotou nijako neinteraguje a jej existencia sa predpokladá na základe zrýchľovania rozpínania vesmíru. Ak by sa do výpočtov táto sila nezapočítala, uvedený jav by sme nevedeli vysvetliť.
„Tmavá hmota priťahuje galaxie k sebe a urýchľuje ich rotáciu spôsobom, že to nedokážeme vysvetliť len prítomnosťou viditeľnej hmoty. Tmavá energia pôsobí ako hnací motor zrýchleného rozpínania vesmíru. Euclid po prvý raz kozmológom umožní, aby tieto tajomné záhady skúmali spolu,“ povedala Carole Mundellová, riaditeľka pre vedu agentúry ESA.
Podľa nej sú nové snímky dokladom toho, že „misia Euclid je pripravená na to, aby pomohla odpovedať na jednu z najväčších záhad modernej fyziky“. Na mysli mala práve tmavú hmotu a tmavú energiu.
O rozporoch v modeli
Astrofyzik Michal Zajaček vysvetlil, že tmavá hmota aj tmavá energia sú integrálnou súčasťou štandardného kozmologického modelu (Lambda-CDM model).
Lenže aj tento model má isté nedostatky a jeden z nich sa týka Hubblovej konštanty, ktorá vyjadruje rýchlosť rozpínania vesmíru.
„Ak sa Hubblova konštanta určuje z pozorovaní blízkych objektov, ako sú supernovy, vychádza jej hodnota okolo 72 až 73 kilometrov za sekundu na megaparsek (jednotka dĺžky používaná v astronómii – pozn. red.), zatiaľ čo z pozorovaní kozmického mikrovlnného pozadia (žiarenie, ktoré je pozostatkom po veľkom tresku – pozn. red.) je to významne menej, asi 68 kilometrov za sekundu na megaparsek,“ dodal Zajaček.
Tento rozpor v štandardnom kozmologickom modeli by mohli vyriešiť nové pozorovania Euclida. „Tmavá energia sa v modeli dosiaľ reprezentuje ako kozmologická konštanta, no je možné, že je dynamická a naprieč vekmi sa vyvíja,“ vysvetlil astrofyzik.
Ďalšia nezhoda sa týka zakrivenia vesmíru. „Súčasný model predpokladá, že vesmír je priestorovo plochý, ale existuje možnosť, že by mohol byť mierne zakrivený,“ povedal Zajaček.
Vedec sa domnieva, že „Euclid by mohol prispieť k urovnaniu niektorých nezhôd medzi pozorovaniami a predpoveďami modelu“.
Hviezdokopa, skrytá a nepravidelná galaxia
Na ďalšej zverejnenej snímke je guľová hviezdokopa NGC 6397. Nachádza sa vo vzdialenosti 7 800 svetelných rokov od Zeme a ide o druhú najbližšiu guľovú hviezdokopu.
Hviezdokopa je skupinou hviezd, ktoré spolu udržuje gravitácia.
Tieto útvary patria medzi najstaršie objekty vo vesmíre, preto obsahujú mnoho údajov o histórii a vývoji svojich hostiteľských galaxií, ako napríklad NGC 6397 pre (našu) Mliečnu cestu.
„V súčasnosti žiadny iný teleskop ako Euclid nedokáže pozorovať celú guľovú kopu a zároveň odlíšiť jej slabé hviezdy vo vonkajších oblastiach od iných vesmírnych zdrojov,“ vysvetľuje vedec Davide Massari, člen misie Euclidu.
Podľa Michala Zajačeka je guľová hviezdokopa NGC 6397 zaujímavá aj tým, že poskytuje informácie o rozložení tmavej hmoty v okolí našej galaxie. Dôvodom je, že jej profil priamo vplýva na pohyb guľovej hviezdokopy v hale galaxie.
Ďalšia snímka zobrazuje špirálovú galaxiu IC 342. Prezýva sa „skrytá“, lebo sa nachádza za diskom Mliečnej cesty a prach, plyn a hviezdy nám bránia vo výhľade na ňu.
„Toto [Euclid] je prvý teleskop, ktorý dokáže na jednej snímke zachytiť celú galaxiu a jej okolie s takýmto vynikajúcim rozlíšením,“ povedal o fotografii Francis Bernardeau, člen misie Euclid.
Na to, aby Euclid vytvoril 3D mapu vesmíru, bude pozorovať svetlo galaxií do vzdialenosti až 10 miliárd svetelných rokov. Väčšina galaxií v ranom vesmíre nevyzerá ako „úhľadná“ špirála a majú nepravidelný tvar.
Tieto galaxie predstavujú stavebné kamene väčších galaxií, ako je tá naša. Úplne prvá nepravidelná trpasličia galaxia, ktorú Euclid pozoroval, sa volá NGC 6822 (obrázok nižšie).
Porovnanie s Jamesom Webbom
Euclid je európska misia, ktorú vybudovala a prevádzkuje Európska vesmírna agentúra (ESA) v spolupráci s NASA.
Pôvodne mala sonda štartovať do vesmíru už v roku 2022 na ruskej rakete Sojuz, ale tieto plány zmarila vojna Ruska proti Ukrajine.
Štart misie sa presunul na 1. júl 2023, keď sondu do vesmíru vyniesla americká raketa Falcon 9.
Zhruba po mesiaci cesty sonda dosiahla svoj cieľ, Lissajousovu dráhu okolo Lagrangeovho bodu L2, ktorá je v priemernej vzdialenosti 1,5 milióna kilometrov za obežnou dráhou Zeme.
Odstredivé a dostredivé sily v tomto mieste spôsobujú, že objekt sa hýbe okolo Slnka spoločne so Zemou.
Vo vesmíre sa okrem Euclida nachádza aj Vesmírny ďalekohľad Jamesa Webba. Do vesmíru štartoval koncom roka 2021. Načo vo vesmíre potrebujeme dva výkonné ďalekohľady?
Dôvodom je, že oba teleskopy sú zamerané na niečo iné. Vesmírny ďalekohľad Jamesa Webba skúma najranejšie obdobie vesmíru a vidí svetlo z úplne prvých hviezd a galaxií.
Také objekty vznikli zhruba 250 miliónov rokov po veľkom tresku, keď sa vo vesmíre skončilo „obdobie temna“.
Tento ďalekohľad skúma výhradne v infračervenej oblasti spektra. Vďaka tomu deteguje zdroje svetla, ktoré by boli vo viditeľnom spektre ukryté za prachom a plynmi.
Zato Euclid skúma aj vo viditeľnom spektre. Na tento účel je na sonde 600-megapixelová kamera.
Okrem toho sonda obsahuje aj spektrometer a fotometer pre blízku infračervenú oblasť na určenie červeného posunu galaxií.
Červený posun znamená posun spektrálnych čiar smerom k červenému (dlhovlnnému) koncu spektra. Vlnové dĺžky sa naťahujú do červenej časti spektra z dôvodu, že vesmír sa rozpína.
Na otázku, či nie je jednoduchšie vyrobiť iba jeden ďalekohľad, ktorý by kombinoval prístroje Euclida a Jamesa Webba, Michal Zajaček odpovedal, že také riešenie by bolo komplikáciou. „Vyrobiť dva ďalekohľady s inými funkciami, napríklad rozdielnym zorným poľom, je technologicky jednoduchšie, navyše spojenie dvoch odlišných ďalekohľadov v rámci jednej misie by mohlo skomplikovať stabilitu pri pozorovaní,“ dodal astrofyzik.
Ak by na spojenom ďalekohľade došlo k fatálnej havárii, následky by boli horšie ako v prípade, že zlyhá iba jeden z teleskopov, ktoré fungujú samostatne, argumentuje ešte vedec.
Potenciál ďalekohľadu
Vedecká časť misie Euclida sa spustí v roku 2024, no už súčasné snímky ukazujú potenciál ďalekohľadu, keďže „zobrazujú veľké množstvo detailov“, vraví Michal Zajaček.
Podľa neho sa fotky zverejnili, aby sa projekt spopularizoval a ľuďom sa ukázalo, že „všetko funguje správne a určite nešlo o vyhodené peniaze“.
„Snímky dokazujú, že Euclid dokáže mapovať ako blízky vesmír, napríklad trpasličie galaxie či objekty v našej galaxii, tak aj veľmi slabé objekty, ktoré sú také vzdialené, že svetlo z nich k nám putovalo približne 10 miliárd svetelných rokov,“ vraví astrofyzik.
Vytvorená najväčšia vesmírna 3D mapa a nové poznatky o tmavej hmote a tmavej energii otestujú súčasné kozmologické modely, ktoré sa možno budú musieť revidovať.
Michal Zajaček preto vraví, že poznatky z Euclida budú mať vplyv na jeho prácu, aj keby so zariadením priamo nepracoval. „Ak Euclid spresní niektoré kozmologické parametre, v našej práci to budeme musieť reflektovať,“ hovorí vedec z Masarykovej univerzity.
Máte pripomienku alebo ste našli chybu? Prosíme, napíšte na [email protected].
