Zvětšit obrázek

Ilustrace vlivu hmoty ve vesmíru na kosmické mikrovlnné pozadí (CMB). Vpravo je CMB uvolněné krátce po Big Bangu s drobnými rozdíly v teplotách. Vlevo je znázorněn výsledek po průchodu vesmírem – v oblasti velké prázdnoty detekuje WMAP chladnější fotony, zatímco VLA jen zlomek obvyklého počtu galaxií. Kredit – Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF, NASA

Už dříve vědci objevili podobné oblasti bez hvězd a hmoty, ale naprostá většina z nich je ve srovnání s nově detekovanou úplnými trpaslíky. A přitom k jejímu objevu došlo poměrně náhodou. Lawrence Rudnick (University of Minnesota) spolu se svými kolegy prohlížel data zaznamenaná v průběhu rádiové přehlídky oblohy soustavou radioteleskopů VLA (Very Large Array). Jednoho dne je spíše ze zvědavosti napadlo podívat se na data z oblasti „chladné skvrny“ v mikrovlnném pozadí.

Zvětšit obrázek

Srovnání dat ze stejné oblasti na obloze z družice WMAP (vlevo) a z radioteleskopů VLA (vpravo). Oblasti nižší teploty (v kroužku vlevo) odpovídá oblasti s menším výskytem galaxií (kroužek vpravo). Kredit – Rudnick et al., NRAO/AUI/NSF, NASA

Tou skvrnou je anomálie v mapě kosmického mikrovlnného pozadí (CMB) vytvořené na základě údajů získaných družicí WMAP. Fotony záření kosmického pozadí jsou ve směru souhvězdí Eridana nepatrně chladnější než by se očekávalo. Slabé záření kosmického pozadí je pozůstatkem Velkého třesku, jehož vlnová délka se vlivem rozpínání vesmíru posunula do oblasti mikrovlnného záření. Mapa pořízená sondou WMAP tak ukazuje obrázek nejranějšího vesmíru. Nepravidelnosti v tomto záření pak odpovídají strukturám ve vesmíru, které existovaly pouhých několik stovek tisíc let po Big Bangu.

Rudnickův tým začal pátrat po rádiovém záření z oblasti chladné skvrny. „Rádiové zdroje následují rozložení hmoty ve vesmíru,“ říká Lawrence Rudnick. „Jsou ukazateli galaxií, galaktických kup a temné hmoty.“ Vědci záhy došli k překvapivému zjištění. V daném směru totiž nezaznamenali téměř žádné zdroje rádiového záření v oblasti o průměru téměř jedné miliardy světelných roků. A nedostatek rádiových zdrojů znamená, že zde nejsou ani galaxie nebo temná hmota jež je s nimi spojena.

Prázdnota se nachází ve vzdálenosti mezi 6 a 10 miliardami světelných roků a má 40x větší objem než největší dosud známá podobná struktura ve vesmíru zaznamenaná v optickém záření. Podle Lawrence Rudnicka tato gigantická prázdnota unikla detekci při optických prohlídkách, protože ty jednoduše nepokryly dostatečně velké objemy vesmíru. Podle jeho názoru je existence obrovské prázdnoty zároveň potvrzením role temné energie ve vesmíru, jež by měla být zodpovědná za jeho rozpínání.

Zvětšit obrázek

Very Large Array je soustavou 27 radioteleskopů umístněných v Socorro, ve státě New Mexico. Každý z teleskopů má průměr 25 metrů a váží 230 tun. Kredit - Dave Finley, NRAO

Pokud totiž prochází foton CMB gravitační studnou vytvořenou například kupou galaxií, nejprve získá energii při „pádu“ do ní a poté ji opět ztratí při „výstupu ven“. Pokud se ale rozpínání vesmíru zrychluje, na foton při výstupu z gravitační studny působí nepatrně menší gravitační síla a foton se dostane snáze „ven“. Jeho energetická bilance je kladná, gravitační studnu opouští s větším množstvím energie než s jakým do ní vstupoval.

Zvětšit obrázek

Sonda WMAP (Wilkinson Microwave Anisotrophy Probe) zkoumala mikrovlnné záření kosmického pozadí. Kredit – NASA

Pokud se ale v daném místě nenachází žádné seskupení hmoty, tedy žádná gravitační studna, k podobném energetickému dopinku nedojde a energie takového fotonu je nižší než fotonu v předchozím případě. Na Zemi jej pak můžeme detekovat jako „chladnější“. Podle autorů publikace v odborném časopise Astrophysical Journal je proto existence prázdnoty velmi úzce spjata s chladnou skvrnou v mikrovlnném záření kosmického pozadí.

Až dosud se někteří kosmologové domnívali, že existence chladné skvrny představuje problém pro teorie popisující raný vesmír. Podle Rudnicka se ovšem prázdná oblast mohla vytvořit až miliardy let po Velkém třesku. „Vyjmuli jsme problém z raného vesmíru a posunuli jej do časů formování struktur,“ říká k tomu Lawrence Rudnick.

Zdroje:
National Radio Astronomy Observatory
New Scientist