Jak temný je vesmír (2): Galaxií je ve skutečnosti méně, než jsme si mysleli
Dřívější odhady, simulace a výpočty naznačovaly, že ve známém vesmíru existuje zhruba dva biliony galaxií. Analýza dat ze sondy New Horizons však jejich počet omezuje spíše na stovky miliard. Jak je možné, že se starší údaj s novými měřeními tak výrazně rozchází?
Dřívější odhady počtu galaxií ve vesmíru obvykle stavěly na snímcích Hubbleova hlubokého pole. Zcela přitom závisely na matematických modelech, jež počítaly, kolik hvězdných ostrovů je tak malých a slabě zářících, že je Hubble v „hlubokém poli“ neviděl. Vědci tehdy dospěli k závěru, že mimo možnosti detekce pomocí HST se nachází asi 90 % galaxií.
Předchozí část: Jak temný je vesmír (1): Galaxií je ve skutečnosti méně, než jsme si mysleli
Nové výsledky týmu Marca Postmana ze Space Telescope Science Institute ovšem ukazují, že byl uvedený údaj značně nadsazený a že nedetekovatelných ostrovů existuje zřejmě mnohem méně. Podle Toda Lauera z výzkumných laboratoří NOIRLab, který patřil do skupiny Marca Postmana, je neviděných galaxií asi jen dvojnásobek oproti těm, jež Hubble zachytí.
Záznam na pozadí
Záření optického pozadí vesmíru tvoří obdobu známějšího a často uváděného mikrovlnného pozadí čili reliktního záření. V jeho případě jde o dosvit událostí, k nimž došlo asi 450 tisíc let po Velkém třesku, tedy záhy po vzniku vesmíru (viz Dosvit stvoření).
Reliktní záření pro nás v současnosti představuje nesmírně cenný zdroj informací o mladém kosmu. Oproti tomu záření optického pozadí nám prozrazuje informace o všech hvězdách a galaxiích, které se v něm objevily až do dnešní doby. Jak připomíná Lauer, pozorování a analýzy záření optického pozadí vesmíru (COB) byly výjimečně komplikované. Odborníci se o něco podobného pokoušeli už dlouho, dosud však bezvýsledně. Klíčovou se tak stala možnost využít pozorování sondy New Horizons.
Vědci analyzovali již hotové snímky z archivu automatu, aby však mohli změřit COB, museli provést řadu korekcí. Poté postupně eliminovali jednotlivé zdroje záření, včetně svitu galaxií. Podle autorů studie bylo nejproblematičtější „odstranit“ ve výpočtech záři stálic Mléčné dráhy, jež se odráží od kosmického prachu do přístrojů New Horizons.
Co všechno září?
Nakonec zbyl na snímcích signál sice extrémně slabý, ale stále měřitelný. Badatelé používají následující příměr: Představte si, že se nacházíte v ložnici v neosvětlené krajině a v bytě ležícím kilometry daleko někdo otevře dveře lednice, načež se její záře odrazí od stěn místnosti oknem ven.
Problém tkví v tom, že není jasné, co všechno by mělo tvořit zdroj tohoto velice slabého záření, jež rovněž zachytila sonda New Horizons. Může se prý jednat o svit relativně blízké populace trpasličích galaxií, které se nacházejí těsně pod rozlišovacím prahem současných přístrojů. Rovněž by mohlo jít o záři stálic obklopujících okolní galaxie či o svit populace mezigalaktických hvězd volně putujících vesmírem. Další, pro vědce asi nejzajímavější možnost zní, že ve vzdáleném kosmu existuje víc slabě zářících hvězdných ostrovů, než předpovídají modely.
Štafetu převezme Webb
Příběh temnoty ve vesmíru a záření jeho optického pozadí zcela jistě není u konce. Naše možnosti řešit popsanou otázku i mnohé další by se měly dramaticky rozšířit, až se pustí do práce nový Vesmírný dalekohled Jamese Webba (JWST).
TIP: Vesmírný dalekohled Jamese Webba míří do vesmíru
Výjimečný přístroj má pozorovat vesmír na delších vlnových délkách než Hubble a také je podstatně větší než jeho předchůdce. Tudíž by měl dohlédnout dál a detekovat menší a slaběji zářící galaxie. Na základě jeho pozorování tak snad budeme mít o temnotě v kosmu ještě víc jasno.
Dosvit stvoření
Reliktní záření – Cosmic Microwave Background, CMB – je elektromagnetické záření přicházející z vesmíru ze všech směrů. Tvoří pozůstatek z období nedlouho po Velkém třesku, kdy kosmos vyplňovalo husté a horké plazma, fotony se srážely s volnými elektrony a hmota i záření měly stejnou teplotu. Postupným ochlazováním dosáhl vesmír teploty okolo 3 000 K, načež se do té doby volné elektrony spojily s jádry a vytvořily atomy vodíku a v menší míře helia. Kosmos se stal průhledným pro záření, které se dál vyvíjelo nezávisle.
TIP: Historie výzkumu reliktního záření: Tichý svědek počátku vesmíru
Dnes se teplota reliktního záření pohybuje okolo 2,73 K a největší intenzitu má při vlnové délce 1,06 mm. Dosud nejdetailnější informace jsme o něm získali z evropské vesmírné observatoře Planck, pracující v letech 2009–2013. Její data tvoří významný zdroj pro studium kosmologických otázek, jako je vývoj raného vesmíru a původ největších kosmických struktur, jež dnes pozorujeme. Díky měření observatoře se také podařilo podstatně zpřesnit odhad stáří vesmíru, a to na aktuálně udávaných 13,787 miliardy let ± 20 milionů roků.
