Zvětšit obrázek

Teleskop jižního pólu. Kredit: UChicago, Daniel Luong-Van.

Většina astrofyziků věří, že se nějaký čas po Velkém třesku, dramaticky žhavých událostech na samotném počátku a následující Temnotě rozzářily první hvězdy a kvasary. Jejich energie reionizovala hmotu okolního vesmíru, tedy jinými slovy neutrální vodík, který tehdy ve vesmíru výrazně převažoval. Tak se odehrála slavná Éra reionizace. Až doposud nebylo příliš jasné, kdy vlastně začala a její délku odborníci obvykle odhadovali na 750 milionů let, případně ještě o něco déle. Možná v tom už ale bude mnohem jasněji.

Zvětšit obrázek

Oliver Zahn. Kredit: BCCP.

Oliver Zahn z Berkeley Center for Cosmological Physics na University of California, Berkeley a jeho početní spolupracovníci analyzovali nová data desetimetrového Teleskopu jižního pólu, který již pár let pozoruje vesmír v mikrovlnné, milimetrové a submilimetrové (terahertzové) oblasti spektra. Dotyčný teleskop pracuje na Polární stanici Amundsen-Scott, vzdálené 100 metrů od jižního zemského pólu, což z něj nepochybně činí velmi ataktivní, až adrenalinové astronomické pracoviště. Zahn a spol. použili pozorování vybrané části oblohy ve třech různých vlnových délkách a ty dále zkombinovali se staršími daty sondy WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe), která si získala slávu pozorováním reliktního záření. Detailní analýza jemných rozdílů v teplotě různých kousků vesmíru nakonec přivedla autory k závěru, že se Éra reionizace spustila přinejmenším 250 milionů let po vzniku vesmíru a trvala méně než 500 milionů let. Pokud jejich výpočty sedí, tak máme v ruce výrazně lépe definovaný časový rozvrh této významné epochy našeho vesmíru. To je nepochybně důvodem k oslavě, neboť studium Éry reionizace skýtá jednu z mála možností, jak můžeme s dostupnými prostředky proniknout k vůbec prvním hvězdám a galaxiím.

Proč vlastně „reionizace“? Ve skutečnosti jde až o druhou velkolepou ionizaci hmoty vesmíru. Když po velkém třesku vesmír vychladl a zředil natolik, že se mohly poskládat atomy vodíku a v menší míře i helia, tak tyto atomy byly ionizované. Elektrony se toulaly volně vesmírem a vodík s héliem existovaly v podobě elektricky kladně nabitých atomových jader. Chladnutí vesmíru pokračovalo dál a asi 400 tisíc let po Velkém třesku a při teplotě vesmíru asi 3 tisíce Kelvinů se v období Rekombinace doposud divoké elektrony připojily k atomovým jádrům a vznikly neutrální atomy, čímž prvotní ionizace skončila. Zároveň právě tehdy vzniklo reliktní záření, do něhož se pozoruhodně otiskla podoba tehdejšího vesmíru. Vesmír se stal průzračným a zároveň temným, protože vymizely fotony viditelného světla a ještě se nerozsvítily první hvězdy. A tohle Temné období vesmíru (Dark Ages) skončilo právě Érou reionizace.

Zvětšit obrázek

Jemné rozdíly teploty reliktního záření, naměřené Teleskopem jižního pólu. Kredit: South Pole Telescope Collaboration.

Zvětšit obrázek

Reionizace. Dnes již zastaralý obrázek. Kredit: NASA, Wikimedia Commons.

Podle Zahna a spol. načasování a relativně krátké trvání Reionizace ukazuje na to, že v ní hrály stěžejní roli hvězdy tehdejších velkých galaxií, protože ty malé se podle všeho utvořily mnohem dřív. Je fantastické vědět, že asi 750 milionů let po Velkém třesku na plné obrátky zářily první masivní galaxie. A tohle číslo se navíc ještě bude zpřesňovat. Až doposud se badatelé soustředili na spektra vzdálených kvasarů a galaxií, teď ale mohou využívat i detailní informace o reliktním záření. Je to podle všeho teprve samotný počátek skvělých objevů s Teleskopem jižního pólu. Autoři se nechali slyšet, že brzy omezí možné trvání Éry reionizace na pouhých 50 milionů let a pak možná ještě na kratší období. Zatím použili jen část dat z prvního období pozorování Teleskopu jižního pólu, které nejspíš nebude poslední a také se chystají na data infračervené vesmírné observatoře Herschel. Máme se na co těšit.

Prameny:

University of California Berkeley News 4.9. 2012, Wikipedia (Reionization, South Pole Telescope).