Gigantická gravitační čočka z dob mladého vesmíru  
Světlo putující vesmírným časoprostorem přineslo pozemským astronomům nečekaný obraz s novou vzrušující tajenkou.

 

Zvětšit obrázek
Když se vlivem rozpínajícího se prostoru prodlouží vlnová délka viditelného světla, jeho barva se změní a posune se směrem k červenému konci spektra. Proto se optický Dopplerův efekt nazývá červeným, respektive modrým (při zkrácení vlnové délky) posuvem.

Rozpínání vesmíru způsobuje, že se vlnová délka vyzářeného světla prodlužuje tím víc, čím déle expandujícím prostorem putuje. Když astronomové zachytí světelný obraz vzdáleného objektu, analýzou spektra - přesněji z posuvu charakteristických emisních nebo absorpčních spektrálních čar - se snaží zjistit, jaký frekvenční pokles se cestou „nabalil“. Tento rozdíl se nazývá červený posuv podle spektra viditelného světla, kde zvětšení vlnové délky mění barvu záření směrem k červenému okraji „duhy“, který vytvářejí fotony kmitající s nejnižší frekvencí, jakou ještě dokáže lidský zrak registrovat. Dalším zvětšováním vlnové délky viditelné světlo přechází do oblasti neviditelného infračerveného („podčerveného“, z latinského „infra“ = „pod“) záření. 

Přesnost výpočtů vzdálenosti zdroje – hvězdy, galaxie, kvasaru…, z něhož zachycené záření pochází, pak závisí od přesnosti určení míry rozpínání prostoru, takzvané Hubblovy konstanty, jejích změn v čase a také od správnosti našich představ o geometrii viditelného vesmíru.


Tým amerických astronomů zveřejnil v odborném časopisu The Astrophysical Journal výsledky studie gravitační kosmické čočky, kterou je nečekaně hmotná kupa galaxií, jež do zajímavého světelného oblouku deformuje gravitačně fokusované světlo vzdálenější mladé galaxie. Již abstrakt článku odhaluje překvapení, které objev tohoto systému přinesl. Podle autorů by neměl vůbec existovat. Alespoň ne podle teorie formování kosmických struktur vycházející ze současných pozorování galaxií a ze standardního ΛCDM modelu (lamba pro kosmologickou konstantu charakterizující akcelerující rozpínání vesmíru, CDM – cold dark matter, tedy označení chladné nezářící temné hmoty).

Zvětšit obrázek
Detailnější pohled na snímek z Hubblova teleskopu z oblasti velké kupy galaxií IDCS J1426.5+3508 vzdálené asi 10 miliard světelných let odhalí do oblouku zářivějších modravých skvrn deformovaný obraz mladé galaxie. Její světlo procházející gravitační čočkou vzniklo minimálně před 11,5 miliardou let. Kredit: NASA a University of Florida

 

Z červeného posuvu (z = 1,75) vyplývá, že objevená kupa galaxií je vzdálená asi 10 miliard světelných let. Světlo, které nyní zprostředkovává její obraz, putovalo rozpínajícím se prostorem od doby, kdy vesmíru bylo asi tři a tři čtvrtě miliardy let, byl tedy asi ve čtvrtině svého současného věku. To, že se v něm nacházely galaktické kupy, není samo o sobě až tak výjimečné, takových seskupení bylo objeveno více a dokonce ještě z ranějších časů. Nečekaná je však jasnost zesíleného a deformovaného obrazu ještě vzdálenější mladé galaxie. Její světlo svým spektrem prozrazuje, že v době, kdy před asi 11 a půl miliardou let vzniklo, byla velkou porodnicí mladých hvězd. Tento obraz, vytvářející na snímcích Hubblova vesmírného teleskopu pás modravých světlých skvrn uspořádaných do oblouku, svědčí o gravitačních účincích „čočkující“ galaktické kupy, které podle výpočtů odpovídají hmotě 280 bilionkrát větší, než tvoří naše Slunce. Pro srovnání – hmotnost naší místní kupy galaxií v současném 13,75 miliardy let starém vesmíru se odhaduje na necelých 1,3 bilionů Sluncí, což je více než dvěstěkrát méně.  

Zvětšit obrázek
Anthony Gonzalez, Department of Astronomy, University of Florida Kredit: University of Florida

 

„Když jsem to poprvé spatřil, zůstal jsem zírat přesvědčen, že se ten obraz ztratí,“ přiznává první autor studie a šéf výzkumného týmu Anthony Gonzalez z Katedry astronomie Floridské univerzity. Jeho týmu se galaktickou kupu, jež je v tak dávném vesmíru zatím tou nejhmotnější objevenou, podařilo identifikovat na snímcích Spitzerova vesmírného teleskopu hned v začátcích analýz – po prozkoumání prvních devíti stupňů čtverečních oblohy. Jak malá je to oblast, naznačuje Gonzalesovo vysvětlení: „Když napřáhnete před sebe ruku s ukazováčkem směřujícím nahoru, bude poslední článek tohotu prstu zakrývat přibližně jeden stupeň čtvereční oblohy.“

 

Do oblouku deformovaný obraz vzdálenější galaxie ale astronomové objevili, až když kupu galaxií zkoumali na snímcích Hubblova teleskopu. Pro ověření svých výpočtů využili také záznam ze soustavy radioteleskopů CARMA a rentgenová pozorování kosmického dalekohledu Chandra.


Zveřejněním výsledků studie zájem o hmotnou galaktickou kupu, jež před 10 miliardami let svou gravitací jako gigantická kosmická čočka výrazně ovlivnila kolem procházející světlo vzdálenější mladé galaxie, nekončí. Pravděpodobně nejen Gonzalesova skupina bude hledat vysvětlení, jak existenci této soustavy v tak mladém vesmíru napasovat do v současnosti nejuznávanějšího kosmologického modelu – ΛCDM modelu.

 

Odborný článek: IDCS J1426.5+3508: COSMOLOGICAL IMPLICATIONS OF A MASSIVE, STRONG LENSING CLUSTER AT Z = 1.75


Video: Gravitační čočka je jedním z nejhezčích důkazů Einsteinovy představy o deformaci časoprostoru v okolí hmotného tělesa. Ohyb světla v jeho blízkosti je lepší vnímat jako jeho pohyb po přímce v prostoru s lokálně změněnou geometrií.

Kredit: ESA/Hubble (M. Kornmesser & L. L. Christensen)



 

Zdroj: University of Florida News, The Astrophysical Journal

Datum: 02.07.2012 17:58
Tisk článku

Stopařův průvodce galaxií - Adams Douglas
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 299 Kč
cena: 266 Kč
Stopařův průvodce galaxií
Adams Douglas

Diskuze:

Jen Dejf,2012-07-05 20:41:30

Tak tohle mělo patřit jako odpověď do vlákna o velikosti vesmíru

Odpovědět

Jen Dejf,2012-07-05 20:40:21

Díky za ten odkaz, je to ale trochu laicky vysvětleno. Nejvíce mne zaujalo, že nejdříve je vyřazen Dopplerův jev, aby pak jako příčina toho rudého posuvu byl popsán princip Dopplerova jevu - to mi příjde jako trochu protimluv.
Popisuje se tam, že změna frekvence je způsobena jen a pouze vzájemným pohybem dvou objektu A a B, s tím, že je pouze přidáno upozornění, že vzájemny pohyb A a B se skládá ze dvou složek - z pohybu daného objektu vůči svému místnímu prostoru a vzájemný pohyb těchto dvou částí prostoru vlivem jeho rozpínání.
Neboli půjdu-li kolem řeky, kde popluje loď, tak změna frekvence jejího houkání bude rovna nejen vlivem rychlosti mé chůze a rychlosti té lodi, ale i rychlosti té tekoucí řeky. Nic víc, nic míň.

Odpovědět

Velikost vesmiru

Martin Hodan,2012-07-05 08:01:24

Zde pisou http://cs.wikipedia.org/wiki/Vesm%C3%ADr , ze vesmir ma minimalne na delku 93mldLy.
Je mi jasne, ze rozpinani vesmiru je rychlosti vyssi nez je rychlost svetla. Ale nikde jsem nenasel jaka ta rychlost rozpinani vlastne je a pripadne jestli je vsude stejna nebo v urcitych vzdalenostech se navysuje a o kolik/pri dane vzdalenosti.

Tak nejak mi hlavou proletla silena myslenka.
V tv serialu Battlestar Galactica 2004 (4 serie/22dilu na serii) maji skokovy pohon FTL, ktery mi pripomina rizenou cervi diru. A tak jsem si rikal, jak dlouho trva takovej "skok" ve vesmiru. Napriklad misto kde je ted Voyager2 je 14.5mld km daleko, coz rychlosti svetla trva preletet asi 14 hodin. A dejme tomu kdyz by se pouzil skokovy pohon z BSG2004, tedy rizena cervi dira, tak jak dlouho by trval prulet? Mozna jen 34sekund kdyz pouzijeme znamou nadsvetelnou rychlost rozpinani vesmiru. Problem je, ze jsem se nikde nedopidil jaka ta rychlost je a jestli je ve vsech vzdalenostech stejna nebo je dle vzdalenosti jina (chtelo by to udelat takovou nejakou tabulku).
Mate nekdo nejaky web odkaz, kde tu rychlost udavaj?

Pro doplneni, proc skokovy pohon v BSG2004 pripomina cervi diru je ten, ze jsem se nekde docetl, ze z hlediska externiho pozorovatele by vstupne vystupni usti cervi diry nevypadalo tak jako ve Hvezdne brane, ale spise jako koule, ktera obklopuje prostor, ktery se ma prenest skrze cervi diru a to v BSG2004 tak bylo, bile svetlo...spise bliknuti, bylo to rychle co obklopilo lod a lod zmizela a za chvilku se objevila o par svetelnych let dal pri stejnem bliknuti bileho svetla z ktereho vypadla lod.

http://www.ok1mjo.com/all/ostatni/space_aircraft/BSG/battlestar_galactica_series.pdf
Na konci je vysvetleni FTL, presto udaj o rychlosti rozpinani vesmiru nemame volne k dispozici.

Odpovědět


Dagmar Gregorova,2012-07-05 18:15:56

Současná rychlost rozpínání se vesmíru byla vypočtena na asi 74 km/s na megaparsek, tedy 3 miliony 260 tisíc světelných let (Hubblova konstanta). Znamená to, že dva body, které jsou v tomto okamžiku od sebe vzdáleny 3 260 000 světelných let, budou za sekundu o 74 km dále. O deset sekund ale již nebudou o 10 x 74 km navzájem vzdálenější, protože se do toho musí započítat i touto rychlostí se rozpínající "nový" prostor, který každým okamžikem mezi body přibude. Takže vesmír se nerozpíná rychleji než světlo, ale existuje limitní vzdálenost, za kterou se všechny objekty vzdalují od nás rychleji než je rychlost světla. Nejde o porušení Einsteinovy teorie, protože nejde o vlastní pohyb těles, ale o jejich unášení expandujícím prostorem. Když budete natahovat pružinu nebo gumu s pravidelně rozmístěnými značkami, lehce to pochopíte. Již mnohokrát jsem v diskusích doporučovala dobrý článek profesora Jersáka:
http://tpe.physik.rwth-aachen.de/jersak/Clanek-Vesmir.pdf

Na cestování skokem přes červí díry Vám neodpovím, jsem příliš velký realista a skeptik, tato koncepce se mi zdá být nesmyslná. Již transformace přes červí díru a "znovuposkládání" se do původního funkčního stavu... no nevím.

Odpovědět

Problém

Mojmir Kosco,2012-07-04 08:13:21

Nezabývám se tím jinak než laicky ze zájmu. Vždy mne ovšem zaujme prodlužování stáří vesmírů. Dorazil mne pořad vesmír na spectrum nebo viasat explorer kde nakonec došly k možnosti že je vesmír dvojrozměrný a jedná se o nějaký druh holografického obrazu odvozeno od informační bubliny na okraji černých děr .Spíš začínám mít dojem že ve vesmíru působí nějaká centrální síla a vesmír se nerozpíná ale rotuje a to co se vykazuje jako vzdalováni je možná vzdalování po jiném tvaru než přímce .

Odpovědět


Dagmar Gregorova,2012-07-04 15:57:25

Pořad, který zmiňujete jsem sice neviděla, ale i tak bych spekulacím o dvojrozměrném vesmíru pramálo rozuměla. Nevešla by se mi do něj ani trojrozměrná zeměkoule.
Reagovat můžu o něco rozumněji jen na prodlužování věku vesmíru. Ten dnešní údaj: cca 13,75 miliardy let vychází z analýz kosmologického červeného posuvu zcela prvního světla, které prozářilo vesmír a které dnes pozorujeme jako CMB, čili kosmické mikrovlnné pozadí. Jestli se nemýlíme, závisí od toho, jak přesně dokážeme "zrekonstruovat" vývoj vesmíru, nakolik naše současné představy odpovídají realitě. Osobně jim v zásadě důvěřuji a neočekávám, že by se najednou zjistilo, že vesmír je výrazně starší, nebo mladší než 13 a tři čtvrtě miliardy let. Jinak, maří se mi, že jsme si asi před dvaceti lety mysleli, že vesmíru je 15 mld. let.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni




















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace