Exploze SN 2023vbw, která se odehrála v říjnu 2023, zřejmě nebyla jen tak nějakou obyčejnou supernovou. Podle jejího průběhu a vlastností jde o jeden z jeden z dosud nejpřesvědčivějších příkladů supernovy párové nestability. Po těchto přízračných supernovách extrémně hmotných hvězd nezůstane ve vesmíru naprosto vůbec nic.

Na sklonku roku 2019 ulovili australští astronomové podivuhodnou událost gravitačního mikročočkování. Mezi Zemí a jistou hvězdou ve Velkém Magellanově oblaku prolétl objekt, jehož hmota odpovídala asi trojnásobku našeho Měsíce. Vyklubala se z toho jedna z nejzajímavějších hádanek současné astronomie.

Einsteinova obecná relativita připouští, že za určitých okolností se může časoprostor uspořádat do pravidelné struktury, časoprostorového krystalu. Ten se buď zase rozpadne na obyčejný časoprostor anebo se změní na černou minidíru. Vědcům se to mnohaletém úsilí konečně povedlo matematicky popsat.

Vysokohorská gamaobservatoř LHAASO detekovala vysokoenergetické záření gama dvojhvězdy LS I +61° 303, kterou tvoří masivní hvězda s neutronovou hvězdou nebo černou dírou. Tenhle systém vyrábí fotony gama záření o energiích, které přesahují 100 TeV. Kam se hrabe naše staré dobré pozemské LHC.

Analýza zvláštní skupiny hvězd v galaktické rovině Mléčné dráhy s velmi nízkou metalicitou ukázala, že sdílejí chemické zvláštnosti. Nejspíš jde o fosilii dávné trpasličí galaxie, kterou Mléčná dráha v minulosti pozřela. Galaxie nazvaná Loki měla jen krátký život, ale musel být velmi bouřlivý. Zkoumané hvězdy nesou stopy po supernovách, hypernovách a srážkách neutronových hvězd, které se kdysi odehrály v galaxii Loki.

O kosmologii a odpovědi na otázky z ní je velký zájem, proto v poměrně krátkém časovém sledu zařazuji další, v pořadí již pátý díl, našeho seriálu. I dnes se můžete těšit na pět otázek a odpovědí z oblasti kosmologie a fyziky.

Od té doby, co jsme se na otázky z kosmologie dívali naposledy, už je zase nějaký ten týden, proto je na čase se dnes podívat na dalších několik otázek, které mi přišly a pokusit se na ně co nejlépe zodpovědět. Nezdržujme se tedy, a pojďme rovnou na to.

S velkou pompou propagovaný miliardářský projekt Breakthrough Starshot vyšuměl do ztracena. Vědci ale na technologie optického pohonu kosmických lodí úplně nezanevřeli. Tým Texas A&M University vytvořil metajety, zařízení tvořená metapovrchy, která důmyslným způsobem reagují na dopadající světlo. Stane se z nich časem nový typ pohonu?

V oboru gravitačních vln a gravitační astronomie se stále něco děje, takže i když od posledního dílu našeho seriálu neuplynulo ještě tolik času, myslím, že má smysl se podívat na některé zajímavé novinky, které se v tomto oboru za tu dobu udály. A tyto novinky opravdu stojí za to, jak uvidíte sami. Zvláště některé jsou totiž opravdu vzrušující. Tak se nezdržujme a pojďme na to. A začněme tentokrát na povrchu Země u observatoře LIGO, na něco o kosmických misích se můžete těšit na konci článku.

Nebudu zde znovu opakovat základní fyzikální principy, pokud někoho zajímá fyzika za gravitačními vlnami, nebo si potřebuje některé skutečnosti zopakovat, doporučím se podívat na první díl našeho seriálu, popřípadě na dlouhý článek věnovaný jen gravitačním vlnám, který jsem vydal před několika lety.

Existenci gravitačních vln máme potvrzenou od 70. let. Přímo jsme je spatřili až roku 2015 díky detektorům LIGO, které viděly splynutí dvou černých děr asi 1,5 miliardy světelných let od nás. K detektorům v USA se později přidaly VIRGO v Itálii a KAGRA v Japonsku, které zaznamenaly dohromady do konce roku 2021 91 událostí. A protože v tuto chvíli probíhá již čtvrtý běh detektorů a výsledky opět nejsou nezajímavé, společně se na ně dnes podíváme v prvním dílu nepravidelného seriálu, který vám bude přinášet novinky právě z této nesmírně perspektivní oblasti výzkumu.

Čínský výzkumný tým vytvořil pěknou laboratorní simulaci zhroucení falešného vakua do stabilnějšího vakua. Použili k tomu masivní Rydbergovy atomy a laserové paprsky. Výsledky experimentů dopadly podle předpovědí kvantové teorie pole. Během výzkumu nebyl poškozen ani zničen žádný vesmír.

Co když temná hmota není z tohoto vesmíru? Astrofyzik Enrique Gaztañaga tvrdí, že by to mohly být černé díry z předešlého vesmíru, který se „odrazil“ do toho našeho. Je to hodně extravagantní možnost, ale méně ztřeštěné nápady už docházejí. Cyklický vesmír by nakonec nebyl tak špatnou alternativou.

Dnes se opět podíváme na pět dotazů z oblasti kosmologie a vesmíru. A myslím, že některé z nich budete považovat za docela zajímavé. Pojďme se tedy dále nezdržovat a vydat se přímo do kosmu

Čínští odborníci v tichosti přepracovali koncept orbitálního solárního systému Zhuri tak, aby kromě těžby orbitální energie a jejího přenosu na Zemi mikrovlnným paprskem mohl fungovat i jako vojenský systém. Stačilo by například namířit mikrovlnný paprsek nikoliv na přijímací stanici, ale třeba na komunikační základnu protivníka.

Experiment HETDEX za asi 20 let pozorování nasbíral spoustu dat o raném vesmíru. Vědci ruku v ruce se superpočítači z těchto dat vytáhli více než 33 tisíc Lyman-alfa mlhovin, vodíkových hal, která obklopovala galaxie v kosmickém poledni vesmíru. Právě z tohoto vodíku tehdy překotně vznikaly nové hvězdy.

Podle kosmologických pozorování mezi sebou neutrina interagují víc, než snese standardní model. Pozemské experimenty to ale dost razantně odmítají. Řešením by mohl být lstivý scénář, v němž se ve vesmíru před reliktním zářením neutrina přeměňovala na temné záření, které se chová jako neutrina, ale vysměje se experimentálně zjištěným omezením.

Ve čtvrtek zabouřily motory největší současné rakety SLS a dlouho očekávaný let lidí k Měsíci začal. V následujících zhruba deseti dnech bychom měli sledovat cestu lodi Orion se čtyřmi kosmonauty k Měsíci, využití jeho gravitačního pole při jeho obletu a po realizaci dráhy v podobě zhruba osmičky nakonec jejich návrat do zemské atmosféry a na hladinu oceánu. Po více než půl století se tak lidé dostávají do vzdálenějšího vesmíru za hranice magnetického pole Země.

Astronomové zjistili, že se galaxie J0218−0036, která je vzdálená asi 10 miliard světelných let, najednou, během pouhých dvou pozemských desetiletí, zeslabila na dvacetinu původní jasnosti. Je to nečekaně rychlá změna, v galaktickém měřítku velmi zvláštní. Jako by její supermasivní černé díře došla šťáva.

V tomto dílu se podíváme na dalších pět otázek, které jste mi položili, ať už prostřednictvím jakékoli platformy. Pokud se na vaši otázku nedostalo, nezoufejte, dostane se v jednom z příštích dílů. A samozřejmě i teď platí, že mi můžete položit v komentářích pod tímto článkem další otázky.

Před nějakým časem jsem od jednoho čtenáře dostal několik otázek týkajících se kosmologie a astrofyziky. Následovaly pak i další dotazy od dalších čtenářů, takže jsem si řekl, že bude dobré z nich vytvořit článek, který jsem nazval neoriginálně, ale zato příhodně „Kosmologie – otázky a odpovědi“. S tím, že aby zas článek neměl 15 stran, vybral jsem jen některé otázky a už předem počítám s tím, že budou i další pokračování tohoto článku. Ale dost vykecávání, pojďme se podívat rovnou na první otázku.

Loni v létě k nám přiletělo monstrózní gama záření, doposud nejdelší „gama záblesk,“ s jakým jsme měli tu čest. Sedm hodin trvající, a navíc ještě trojnásobná gama událost nadělala astrofyzikům vrásky na čele. Jedním z nejzajímavějších možných vysvětlení je, že černá díra střední velikosti sežrala hvězdu.

Na sklonku roku 2024 detekovala soustava gravitačních observatoří LIGO-Virgo-KAGRA srážku černých děr S241125n. K překvapení vědců se za pár sekund ve stejné oblasti vesmíru objevil krátký gama záblesk a rentgenový dosvit. Pokud to nebyla jenom náhoda, mohlo jít o srážku černých děr v husté hmotě akrečního disku supermasivní černé díry.

Rozsáhlá data z pozorování observatoře Gaia odhalila celkem 6 594 hvězd Mléčné dráhy velmi podobných Slunci teplotou, hmotou a chemickým složením, které se navíc nacházejí v podobné vzdálenosti od centra Galaxie. Tenhle Sluneční gang, Slunce nevyjímaje, uskutečnil masovou migraci směrem na periferii asi před 4 až 6 miliardami let.

Většina hvězd ve vesmíru není osamocena, ale vyskytuje se ve formě vícenásobných systémů. Známe trojhvězdy, čtyřhvězdy a dokonce i vícečetné soustavy. Přesto jsou však nejčastějším případem dvojhvězdy.

Vědci využili jihoafrickou soustavu radioteleskopů MeerKAT a s její pomocí vystopovali nejvzdálenější hydroxylový megamaser nebo přesněji řečeno gigamaser ve vesmíru. Rádiové záření objektu HATLAS J142935.3–002836 šťastnou souhrou okolností zesiluje gravitační čočka.

V nejbližších dnech by měla startovat první mise lidí k Měsíci po více než půl století. Mise Artemis 2 by měla proletět okolo Měsíce a vrátit se na Zemi již v blízké době. Intenzivně se pracuje na všech komponentách nutných pro cestu člověka na povrch Měsíce. I nyní jde o soutěž dvou velmocenských uskupení, jedno je vedeno USA a druhé Čínou. Podívejme se na současný stav tohoto závodu.

V prvním díle našeho článku jsme si probrali, proč potřebujeme pozemskou i kosmickou astronomii a jedna se bez druhé neobejde. Dnes navážeme tím, že se podíváme na to, co představuje pro astronomická pozorování ze zemského povrchu hlavní problém. Řekneme si něco k tomu, jak by bylo možné tento problém řešit a proč je to nezbytné, jak z hlediska astronomie, tak z hlediska naší vlastní bezpečnosti. Když totiž tyto věci řešit nebudeme, jednou bychom na to mohli velmi ošklivě doplatit.

Vesmír je plný magnetických polí, která jsou větší než kupy galaxií. Kde se ale vzala? Podle nového nápadu by jejich vznik a růst mohl souviset s ultralehkou temnou hmotou, pokud existuje a pokud ji tvoří axiony. Kosmologická magnetická pole by v takovém případě vznikala díky axionelektrodynamice.

Jetty McJetface čili událost slapového roztrhání hvězdy AT2018hyz, známe od roku 2018. Oproti očekáváním stále zesiluje a zřejmě bude zesilovat dál. Podle výpočtů vyzařuje tak extrémní množství energie, že se směle vyrovná výtryskům gama záření GRB, považovaným za nejvíce energetické jevy ve vesmíru.

Extrémně zářivá hvězda M31-2014-DS1 z Galaxie v Andromedě najednou prakticky zhasla. Jen tak. Bez ohňostroje, který by otřásl blízkým vesmírem. Teď je patrná jen v oblasti infračerveného záření středních vlnových délek. Nejspíš jsme se stali svědky selhání supernovy a zhroucení hvězdy do černé díry.

Potřebujeme i dnes pozemskou astronomii? Vždyť přece v době, kdy již dokážeme dostat do kosmického prostoru i poměrně velké náklady a tím pádem i velké astronomické observatoře, není pozemní astronomie nutná, ani potřebná. Aspoň to by si tedy mohl ledaskdo myslet. Dokonce jsem už viděl i návrh, kdy bylo jednomu ze stěžujících si astronomů doporučeno se obrátit na Muska s tím, že Musk je přeci výzkumu nakloněn a vynese astronomům do kosmu všechno, co budou potřebovat.

V minulém dílu našeho seriálu jsme se věnovali programu Apollo. Už je ale čas se podívat jinam, totiž na nejdůležitější fyzikální objevy, za nimiž stály kosmické observatoře.

Malé červené tečky, které Webbův dalekohled pozoruje pár set milionů let po Velkém třesku, by podle nových simulací mohly být čerstvé černé díry přímého kolapsu, které se zrodily přímým zhroucením mračen chladného vodíku. Pokud to sedí, byl by to velký průlom v chápání vývoje raného vesmíru.

Rentgenový teleskop Chandra je jedním z nejdůležitějších kosmických dalekohledů minulosti i současností. Na svém kontě má celou řadu důležitých fyzikálních a astronomických objevů i množství velmi povedených fotografií.

Evropský teleskop Euclid, součást střední třídy průzkumných misí Evropské kosmické agentury odstartoval do kosmického prostoru v roce 2023. Jeho hlavním úkolem je prozkoumat dominantní, avšak dosud velmi tajemné temné složky našeho vesmíru, tedy temnou hmotu a temnou energii a dále zpřesnit některé klíčové kosmologické parametry. Těšit se můžeme na celou řadu velmi zajímavých dat, z nichž většinu teleskop teprve napozoruje a následně postupně odešle na Zemi. Vědecká fáze mise už ale začala - zde některé z vědeckých snímků Euclidu.

Uprostřed Mléčné dráhy něco je. Něco nesmírně hmotného a neviditelného. Neviděný objekt Sgr A*ale nemusí být nutně supermasivní černá díra. Podle mezinárodního týmu fyziků by se mohlo jednat o koncentrovanou masu temné hmoty, pokud temnou hmotu tvoří fermiony. Prozatím to nelze spolehlivě rozlišit, bude to chtít další pozorování.

V roce 2023 přilétlo do podmořského experimentu KM3NeT neutrino s energií 100 PeV, která byla považovaná ze nemožnou. Žádný známý zdroj ve vesmíru by tohle nedokázal. Tým fyziků Umass Amherst navrhuje, že by takto šílené neutrino mohla generovat kvazi-extremální primordiální černá díra. Mají-li pravdu, otřese se celá fyzika.

Kosmologie, dříve vysmívaná věda, dnes zažívá bouřlivý rozvoj a má k dispozici již poměrně dlouhou řadu způsobů, kterými můžeme zkoumat náš vesmír, jeho vznik a vývoj. Drtivá většina těchto metod nějakým způsobem souvisí s vlnami. Elektromagnetické vlny nám přináší možnost zkoumat reliktní záření, fotony zbylé po fázi raného horkého vesmíru, ale také díky nim vidíme proměnné hvězdy cefeidy a supernovy, které dovolují určovat vzdálenosti v kosmu.

Naše milá Mléčná dráha, stejně jako galaxie kolem nás, vězí v ohromující ploše temné hmoty, která se rozprostírá do vzdálenosti desítek milionů světelných let a je z obou stran obklopená ohromnými prázdnotami. Takové uspořádání vesmíru podle simulací pěkně odpovídá pozorovanému rozmístění a pohybu galaxií. Terry Pratchett měl pravdu, jen v poněkud větším měřítku.

Už více než 68 let nás dělí od vypuštění první družice světa, sovětského Sputniku. Za tu dobu jsme měli v kosmickém prostoru mnoho observatoří věnovaných pozorování a výzkumu Slunce. Jen málokterá si ale tak získala srdce zájemců o kosmonautiku či fyziku, jako je evropsko-americká mise SOHO. Tato výjimečná sonda přinesla mnoho důležitých poznatků o naší hvězdě, ale objevila též značné množství komet a pověděla nám mnoho o kosmickém počasí. Její mise je o to působivější, že původně plánovanou životnost už překročila více než desetkrát. Co SOHO objevila? A čím je pro vědu tak přínosná?

V nitru masivní rádiové galaxie J1007+3540 hltá hmotu supermasivní černá díra, která odpaluje výtrysky do vzdálenosti téměř 1 milionu světelných let. Jak je ale vidět, nefunguje na plný výkon nonstop. Je to krásný příklad epizodického aktivního galaktického jádra, které se v tomto případě zapnulo po 100 milionů let dlouhé přestávce.

Ve standardním kosmologickém modelu jsou neutrina a temná hmota (ať už je to cokoliv), vůči sobě zcela netečné. Mezinárodní tým fyziků se domnívá, že by to nemuselo platit. Pokud mají pravdu a neutrina interagují s temnou hmotou, mohlo by to vysvětlit svízelné napětí sigma-8, které kazí spánek kosmologům.

Soustava radioteleskopů ALMA objevila rekordně vzdálený a rekordně horký plyn kupy galaxií SPT2349-56 z vesmíru asi 1,4 miliardy let po Velkém třesku, který se vysmívá současným modelům vzniku a vývoje galaktických kup. Je to podpásovka a zároveň šance na nové a vzrušující objevy.

Z Kosmické sovy prchá supermasivní černá díra, kterou odpálila gravitační tahanice. RHB-1 je první případ, kdy jsme něco takového potvrdili. Táhne se za ní ohon plný plynu a hvězd, který je dlouhý asi 200 tisíc světelných let. Po dalších extrémních uprchlících bude pátrat Euclid nebo třeba teleskop Romanové.

Webbův dalekohled odhalil extrémní množství dusíku v galaxii GS 3073, kterou pozorujeme ve velmi mladém vesmíru. Nejlepším vysvětlením prý je, že tam dusík vyrobily supermasivní hvězdy o hmotnosti tisíců a desetitisíců Sluncí, které žijí jen statisíce let. Takové superhvězdy by mohly být zárodkem prvních supermasivních černých děr.

Ve vzdálenosti asi 140 milionů světelných let od nás se nachází vlákno kosmické pavučiny, dlouhé asi 50 milionů světelných let. Astronomové pozorováním galaxií v tomto vláknu zjistili, že toto vlákno rotuje, asi rychlostí 110 kilometrů za sekundu. Je to jedna z největších struktur ve vesmíru, kterou jsme přistihli při rotaci.

Simulace galaxií na úrovni jednotlivých hvězd bývají nesmírně výpočetně náročné. Japonský tým vymyslel nový postup, kdy ke klasickým (super)počítačovým simulacím připojil umělou inteligenci, vycvičenou na simulacích exploze supernovy ve vysokém rozlišení. Nová simulace pojme stokrát více hvězd a je stokrát rychlejší než dosavadní nejlepší simulace galaxií na úrovni hvězd.

Analýzy rozložení rádiových galaxií ve vesmíru odhalily problémy v kosmologickém modelu. V souvislosti s tím se buď Sluneční soustava pohybuje více než třikrát rychleji oproti dřívějším odhadům anebo je rozložení rádiových galaxií méně uniformní, než jak předpovídá standardní kosmologický model.

K málo hmotným hvězdám, přezdívaným červení trpaslíci, se zde vracíme opakovaně. Ve vesmíru je jich totiž spousta, a navíc se u nich snadno hledají planety. Podmínky na těchto světech se určitě moc nepodobají Zemi, to ale neznamená, že to tam nemůže být po čertech zajímavé!