Molekulární teploměr vzdáleného vesmíru

ESO 013/08 tisková zpráva

První přesné změření teploty reliktního záření raného vesmíru.

Astronomům se pomocí dalekohledu VLT poprvé v historii podařilo v ultrafialovém oboru identifikovat molekuly oxidu uhelnatého v galaxii vzdálené 11 miliard světelných let, o což se astronomie pokouší celých 25 let. Objev umožňuje velmi přesně změřit teplotu vesmíru v takto časově odlehlém období.

Po dobu plných 8 hodin tým astronomů [1] pozoroval pomocí spektrografu UVES, umístěného na VLT, jednu „dobře skrytou“ galaxii, jejíž světlo k nám cestovalo téměř 11 miliard let. To je doba, která odpovídá asi 80 % stáří vesmíru. Jedinou cestou, jak tuto konkrétní galaxii pozorovat, je studium spektra ještě vzdálenějšího kvasaru, ve kterém zůstane otisk mezihvězdného plynu galaxie [2]. „Kvasary slouží při tomto experimentu pouze jako majáky ve velmi vzdáleném vesmíru. Mezihvězdná oblaka plynu v galaxii, která se nachází mezi námi a kvasarem, pohlcují část jeho záření. Výsledné spektrum potom obsahuje tmavé pruhy, které odpovídají známým prvkům a pravděpodobně i molekulám,“ vysvětluje vedoucí týmu Raghunathan Srianand (Pune, Indie).

Díky schopnostem VLT a velmi pečlivé volbě cíle, který byl vybrán z přibližně deseti tisíc kandidátů, objevil tým v mezihvězdném plynu vzdálené galaxie stopy normálního i polotěžkého molekulárního vodíku (H₂, HD) a molekul oxidu uhelnatého (CO). „Je to poprvé, co byly absorpční stopy těchto tří molekul nalezeny ve spektru kvasaru. Astronomové se o tento objev pokoušeli téměř čtvrt století,“ říká člen týmu Cédric Ledoux (ESO). Stejný tým astronomů pokořil v minulosti i jiný rekord, když nalezl nejvzdálenější molekulární vodík v galaxii, kterou dnes vidíme tak, jak vypadala v době, když byl vesmír starý pouhých 1,5 miliardy let (viz ESO 16/06).

Mezihvězdný plyn je důležitou součástí galaxie, neboť z něj vznikají nové hvězdy. Navíc je stav plynu silně závislý na panujících fyzikálních podmínkách, jež určují, jaké molekuly se zde vytvářejí. Naproti tomu fyzikální podmínky úzce souvisejí s rychlostí tvorby hvězd. Přesné studium chemie mezihvězdného prostředí je proto důležitým krokem pro porozumění formování galaxií.

Na základě naměřených výsledků astronomové ukázali, že podmínky, jež panovaly uvnitř vzdálené galaxie, jsou podobné podmínkám v naší Galaxii. Důležitějším závěrem je však velmi přesné změření teploty reliktního záření vzdáleného vesmíru [3]. „Oproti jiným metodám je měření teploty reliktního záření pomocí molekul CO postaveno na méně předpokladech,“ prohlašuje spoluautor studie Pasquier Noterdaeme. Pokud vznikl vesmír Velkým třeskem, jak dnes soudí většina astrofyziků, musela být jeho teplota v minulosti vyšší. Právě takovýto výsledek poskytlo uvedené měření. „Na základě dnešní teploty reliktního záření, tj. 2,725 K, je předpokládaná teplota záření před 11 miliardami let kolem 9,3 K,“ říká spoluautor studie Patrick Petitjean a pokračuje: „Ze série našich pozorování na VLT jsme odvodili teplotu 9,15 ± 0,7 K. To je vynikající shoda s teorií.“ „Věříme, že naše práce je průkopnickým počinem mezihvězdné chemie při kosmologickém rudém posuvu. Spolu s detekcí dalších molekul je rovněž ukázkou toho, jak účinně se může mezihvězdná chemie vypořádat s kosmologickými tématy,“ dodává Srianand.

Uveřejněné výsledky jsou prezentovány v Letter to the Editor v Astronomy and Astrophysics ("First detection of CO in a high-redshift damped Lyman-alpha system", R. Srianand et al.).

Multimedia: http://www.eso.org/public/outreach/press-rel/pr-2008/phot-13-08.html

Zdroj: http://www.eso.org/public/outreach/press-rel/pr-2008/pr-13-08.html

autor: Tomáš Mohler