Záblesky gama záření odhalily, že největší struktura ve vesmíru je větší a blíže k Zemi

Největší struktura vesmíru, Velká zeď Hercules-Corona Borealis (Hercules-Corona Borealis Great Wall), byla již dříve kvůli své neuvěřitelně obrovské velikosti výzvou pro vysvětlení pomocí modelů vesmíru – a nyní astronomové pomocí nejsilnějších výbuchů energie ve vesmíru, záblesků gama záření (GRB), zjistili, že tato struktura je ještě větší, než si mysleli. Navíc dokonce zjistili, že části Velké zdi Hercules-Corona Borealis jsou ve skutečnosti blíže k Zemi, než se dříve předpokládalo.

Velká zeď Hercules-Corona Borealis je takzvaná „superkupa“ galaxií; je to vlákno vesmírné sítě, kolem kterého se shromáždily a vyrostly první galaxie ve vesmíru. Její název vymyslel Johndric Valdez, filipínský teenager, který touží stát se astronomem. Tento název však není příliš doslovný. Velká zeď kruhového tvaru se totiž rozprostírá nejen mezi souhvězdími Herkules a Corona Borealis, ale také v oblasti nebeské sféry od souhvězdí Pastevce po Blížence.

Velkou stěnu Hercules-Corona Borealis objevil v roce 2014 tým pod vedením Istvána Horvátha, Jona Hakkily a Zsolta Bagolyho, který také vedl tým, jenž nyní určil velikost této struktury přesněji než kdykoliv předtím. Vědci zejména zjistili, že se rozprostírá ve větším radiálním rozsahu, než se dříve počítalo. Před tímto výzkumem vědci nepoznali, že některé blízké gama záblesky jsou také součástí této masivní struktury.

Tento objev je mimořádný, protože již dříve bylo známo, že Velká zeď Hercules-Corona Borealis pokrývá oblast o rozměrech 10 miliard světelných let krát 7,2 miliardy světelných let a je tlustá téměř 1 miliardu světelných let! Pro představu, to je dost velká plocha na to, aby se do ní vešlo více než 94 000 galaxií velikosti Mléčné dráhy umístěných vedle sebe podél nejdelší strany Velké zdi, která se rozprostírá asi na 10 % celkové šířky celého pozorovatelného vesmíru.

„Vzhledem k tomu, že nejvzdálenější dosah Velké stěny Hercules-Corona Borealis je obtížné ověřit, nejzajímavějším zjištěním je, že její nejbližší části leží blíže k nám, než bylo dosud zjištěno,“ uvedl Jon Hakkila z Alabamské univerzity v Huntsville.

Mléčná dráha, naše domovská Galaxie, je součástí jiné superkupy s názvem Laniakea, která je se svou délkou 500 milionů světelných let trpaslíkem v porovnání s Velkou zdí Hercules-Corona Borealis. Astronomové tvrdí, že skutečný rozsah této druhé struktury není v současné době určen.

„Náš vzorek gama záblesků není dostatečně velký na to, abychom mohli stanovit lepší horní hranice maximální velikosti Velké stěny Hercules-Corona Borealis, než jaké máme k dispozici,“ řekl Hakkila. „Pravděpodobně však sahá dále než 10 miliard světelných let, které jsme dříve určili. Je větší než velikost většiny všeho, s čím by se dala srovnávat.“

Jak lze záblesky gama využít k měření vzdáleností
GRB byly klíčem k objevu Velké stěny Hercules-Corona Borealis v roce 2014, a také k nedávnému hlubšímu výzkumu této rozsáhlé vesmírné struktury. Předpokládá se, že dva různé typy GRB, které jsou považovány za nejsvítivější a nejenergetičtější exploze ve vesmíru, pocházejí ze dvou mechanismů vzniku černých děr s hvězdnou hmotností, vysvětlil Hakkila.

GRB s dlouhou dobou trvání, což jsou výbuchy vysokoenergetického záření gama trvající déle než dvě sekundy, vznikají při kolapsu jádra masivních hvězd, který vede k explozi supernovy. Krátkodobé GRB naopak pravděpodobně vznikají při srážce a splynutí dvou ultrahustých hvězdných zbytků, tzv. neutronových hvězd v soustavách dvojhvězd.

„V obou případech je obrovská energie vzniklá při kolapsu hvězdného systému vyvržena ve formě relativistických částicových výtrysků. Částice reagují za vzniku gama a rentgenového záření,“ uvedl Hakkila. „Záblesky gama záření lze pozorovat na neuvěřitelně velké vzdálenosti, protože jsou velmi svítivé.“

Hakkila říká, že vzhledem k tomu, že záblesky gama záření souvisejí s umíráním hvězd nebo se srážkou dvou „mrtvých“ hvězd, a protože hvězdy se nacházejí v galaxiích, mohou záblesky gama záření sloužit také jako měřítko toho, kde se galaxie nacházejí. Vzhledem k tomu, jak jsou jasné, mohou GRB indikovat přítomnost galaxie, i když je sama galaxie příliš slabá na to, aby byla vidět. „Obrovská jasnost gama záblesků umožňuje, aby se staly ukazatelem toho, kde se ve vesmíru nachází hmota,“ řekl Hakkila.

Je Velká zeď „příliš velká“ pro kosmologii?
Důvod, proč jsou struktury jako Velká zeď Hercules-Corona Borealis pro vědce tak matoucí, částečně souvisí s kosmologickým principem, na němž je založena většina modelů vesmíru. Kosmologický princip předpokládá, že vesmír je ve velkých měřítkách homogenní a izotropní, což znamená, že by měl ve všech směrech vypadat stejně. Sledování rozložení hmoty pomocí GRB však ukazuje, že tomu tak není.

„Je překvapivé, že shlukování gama záblesků je mnohem výraznější na severní galaktické obloze než na jižní,“ vysvětlil Hakkila. Ve svém novém článku Hakkila a jeho kolegové tvrdí, že podle kosmologického principu by jakákoliv vesmírná struktura větší než 1,2 miliardy světelných let neměla mít ve vesmíru starém 13,8 miliardy let dostatek času na to, aby se zformovala, pokud je rozložení hmoty homogenní a izotropní.

Jako rozsáhlá struktura galaxií o délce asi 10 miliard světelných let (jak naznačují hustá seskupení GRB směrem k severozápadní oblasti nebeské sféry) Velká zeď Hercules-Corona Borealis tedy rozhodně zpochybňuje kosmologický princip. „Některé teoretické kosmologické modely dokáží takto velké struktury vysvětlit, zatímco jiné nikoliv,“ dodal Hakkila. „Vědci stále neví, co to všechno znamená.“

Tým dospěl k novému odhadu velikosti Velké stěny Hercules-Corona Borealis na základě databáze 542 GRB, která vznikla z pozorování shromážděných do roku 2018 převážně pomocí vesmírného dalekohledu NASA Fermi Gamma-ray Space Telescope a observatoře Neila Gehlse Swift. Záblesky gama záření jsou užitečným nástrojem měření v kosmologii – s několika výhradami. Hlavní z nich je, že k vyvození smysluplných závěrů o rozložení GRB je zapotřebí pozorování nesmírně velkého počtu záblesků.

Zdroj: https://www.space.com/the-universe/gamma-ray-bursts-reveal-largest-structure-in-the-universe-is-bigger-and-closer-to-earth-than-we-knew-the-jury-is-still-out-on-what-it-all-means

autor: František Martinek