Vzdálený vesmír

Mezinárodnímu týmu astronomů se podařilo objevit zářící oblaky plynu obklopující vzdálené kvasary. Jejich nezaměnitelný signál odhalili pomocí přístroje MUSE a dalekohledu ESO/VLT. Vůbec poprvé byla tato rozsáhlá hala detekována u všech kvasarů ve zkoumaném vzorku. Jejich vlastnosti jsou navíc v příkrém rozporu s dnes uznávanými teoriemi formování galaxií v mladém vesmíru.

Chování látky v obvyklých laboratorních podmínkách známe velmi přesně, avšak extrémní situace nedokáže ani moderní fyzika uspokojivě popsat a vysvětlit. Do značné míry to záleží i na úhlu pohledu – co se nám jeví „extrémní“, může často být ve vesmíru zcela běžné. Z pozemského hlediska exotické objekty nejsou ve vesmíru nijak vzácné. Obecně se soudí, že v centru každé (nebo téměř každé) velké galaxie se nachází supermasivní černá díra obklopená množstvím mezihvězdného materiálu v podobě diskového toroidálního útvaru – akrečního disku - který černá díra gravitačně přitahuje a „konzumuje“. Je dobře známo, že gravitační přitažlivost je v těsné blízkosti černých děr enormně silná a pod horizontem událostí jí dokonce nic nedokáže vzdorovat. Trochu paradoxně, samotná gravitační interakce k úplnému a bezespornému popisu všech rozmanitých forem akrečních torů nestačí. Co přesně je však nutno doplnit? Odpověď na tuto otázku zůstává dosud pro astrofyziky velkou záhadou. Audrey Trova a Vladimír Karas z ASÚ se spolupracovníky ze Slezské univerzity v Opavě studovali fyzikální vlastnosti akrečních disků obsahujících elektricky nabité částice.

Mezinárodní tým astronomů využil schopnosti interferometru VLTI (Very Large Telescope Interferometer) k zobrazení hvězdného systému Eta Carinae v dosud nejvyšším rozlišení. Podařilo se jim tak pozorovat nové, nečekané struktury v okolí této dvojhvězdné soustavy, včetně oblasti mezi hvězdami, kde se extrémní rychlostí střetávají hvězdné větry proudící z jednotlivých stálic. Detailní nový pohled do tohoto mimořádného hvězdného systému by mohl přinést lepší pochopení vývoje velmi hmotných hvězd.

Vesmír najednou vypadá podstatně víc přeplněný díky hloubkovému sčítání objektů z průzkumu uskutečněného pomocí Hubbleova kosmického dalekohledu HST (NASA) a dalších observatoří. Astronomové dospěli k překvapujícímu závěru, že v pozorovatelném vesmíru existuje přinejmenším 10× více galaxií, než se doposud předpokládalo. Tato zjištění mají zřejmé důsledky pro teorie vzniku galaxií, a také mohou vrhnout nové světlo na pradávný astronomický paradox – proč je noční obloha tmavá?

Pomocí přehlídkového dalekohledu pro infračervenou oblast ESO/VISTA se astronomům podařilo ve středu Galaxie poprvé nalézt prastaré stálice, které označují jako typ RR Lyrae. Tyto hvězdy se obvykle nacházejí v populacích starších než 10 miliard let. Objev ukazuje, že výduť naší Galaxie pravděpodobně vznikla postupným sléváním prvotních hvězdokup. Objevené stálice by tak mohly představovat pozůstatky jedné z nejhmotnějších a nejstarších přeživších hvězdokup celé Galaxie.

Na tomto novém snímku, který zachycuje mlhovinu M78, osvětlují mladé modrobílé hvězdy své okolí, zatímco ty sotva zrozené jen vykukují z rudě zářících zárodečných kokonů kosmického prachu. Pro náš zrak by většina těchto hvězd byla schována za neproniknutelnými oponami prachu. Ale dalekohled ESO/VISTA (Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy) je schopen zaznamenat jejich infračervené záření, které prachovým závojem prochází. Teleskop VISTA je tak pro astronomy nástrojem, který umožňuje proniknout hluboko do srdce mlhoviny.

Týmu japonských astronomů se pomocí radioteleskopu ALMA podařilo objevit horký a hustý kokon hmoty obklopující nově zrozenou hvězdu. Jedná se o objekt známý jako horké molekulární jádro, je však první svého druhu, který se podařilo najít mimo naši Galaxii. Svým chemickým složením se značně liší od podobných útvarů v naší Galaxii, což naznačuje, že chemické procesy odehrávající se v různých místech ve vesmíru, mohou být mnohem rozmanitější, než se očekávalo.

Mezinárodní týmy astronomů využily radioteleskop ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) k průzkumu velmi vzdálené oblasti vesmíru, která byla poprvé zobrazena na ikonickém snímku známém jako Hubbleovo ultrahluboké pole (UHDF, Hubble Ultra Deep Field). Nová pozorování získaná pomocí ALMA v milimetrové oblasti elektromagnetického záření mají značně větší dosah a jsou detailnější než předchozí přehlídky provedené na těchto vlnových délkách. Data jasně ukazují, jakým způsobem souvisí úroveň hvězdotvorby v mladých galaxiích s celkovou hmotností hvězd. Pozorování rovněž odhalila dosud neznámé rezervoáry plynu dostupného pro formování nových hvězd v různých časových obdobích vývoje vesmíru a poskytují tak nový pohled na zlaté období vývoje galaxií přibližně před deseti miliardami let.

Mezinárodnímu týmu astronomů pracujícímu s radioteleskopem ALMA a s dalšími přístroji se podařilo odhalit skutečnou povahu neobvyklého typu kosmických objektů ve vzdáleném vesmíru, které vědci označují jako Lyman-alpha Blob. Až dosud výzkumníci nechápali, co nutí tyto obří oblaky plynu tak intenzivně zářit. Pomocí ALMA se však nyní podařilo v srdci jednoho takového objektu nalézt dvojici galaxií, ve kterých překotnou rychlostí probíhá formování nových hvězd. A právě tento proces je zodpovědný za intenzivní vyzařování plynu v celém okolí. Dvě mohutné galaxie jsou navíc obklopeny celou skupinou menších. Zdá se tedy, že sledujeme ranou fázi vývoje velké galaktické kupy. Vědci předpokládají, že centrální dvojice galaxií se postupně vyvine v jednu obří eliptickou galaxii.

Mezinárodnímu týmu astronomů se s pomocí dalekohledu ESO/VLT a kosmických teleskopů HST (NASA/ESA Hubble Space Telescope) a Chandra (Chandra X-ray Observatory, NASA) podařilo vyřešit záhadu podivných změn chování superhmotné černé díry, která se nachází v centru jedné vzdálené galaxie. Zdá se, že pro tuto černou díru nastaly zlé časy, nedostává se jí okolní hmoty a díky tomu její okolí zdaleka nezáří tak jasně, jako dříve.

Na dvou uvedených fotografiích je temná galaxie Dragonfly 44. Snímek vlevo byl pořízen v rámci přehlídky Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Ve viditelném světle jsou pozorovatelné pouze sotva patrné šmouhy. Snímek vpravo představuje dlouhou expozici pomocí dalekohledu Gemini, jednoho z nejvýkonnějších dalekohledů na světě, odhalující velké protáhlé objekty. K pořízení snímku byl použit spektrograf Gemini Multi-Object Spectrograph (GMOS). Galaxie Dragonfly 44 je při své velké hmotnosti velmi slabá a skládá se téměř výhradně z temné hmoty.

Mezinárodnímu týmu astronomů se s pomocí dalekohledu ESO/VLT a dalších teleskopů podařilo objevit vzácný historický relikt – skupinu různě starých hvězd z rané fáze vývoje Galaxie. Systém připomíná svým vzhledem kulovou hvězdokupu, ale od všech ostatních objektů tohoto typu se liší. Tento objekt obsahuje hvězdy podobající se nejstarším stálicím Galaxie a mohl by tak představovat chybějící článek v našem chápání její historie i současnosti.

V kupách galaxií se vyskytují dvě třídy záhadných útvarů: jednak více než 100 kpc dlouhé protažené struktury neutrálního vodíku a pak malé volně se pohybující HI oblaky. Rhys Taylor z ASU se svými spolupracovníky vyšetřoval, zda by tyto dva typy útvarů spolu mohly příčinně souviset.

Malý shluk jasných modrých hvězd v levém horním rohu tohoto snímku, jehož mamutí originální verze má rozlišení 615 megapixelů, je pro vědce dokonalou kosmickou laboratoří, ve které mohou zkoumat život a smrt různých typů hvězd. Hvězdokupa známá pod označením M18 (Messier 18) je složena ze stálic, které vznikly společně, ze stejného mohutného oblaku plynu a prachu. Záběr, který zachycuje rovněž červeně zářící oblaky vodíku a temné prachové filamenty, byl pořízen pomocí dalekohledu VST (VLT Survey Telescope) na observatoři ESO/Paranal v Chile.

Astronomové z University of Michigan’s College of Literature, Science, and the Arts (LSA) objevili jako první, že horký plyn v rozsáhlém halo kolem naší Galaxie rotuje stejným směrem a téměř srovnatelnou rychlostí jako galaktický disk, který obsahuje hvězdy, planety, plyn a prach. Tyto poznatky vrhají nové světlo na to, jak jednotlivé atomy postupně vytvářejí hvězdy, planety a galaxie podobné Mléčné dráze a jaká budoucnost je čeká.

Astronomové využívající dalekohled ESO/VLT a další pozemní i kosmické přístroje objevili nový exotický typ dvojhvězdy. Systém AR Scorpii tvoří bílý a červený trpaslík. Bílý trpaslík s vysokou frekvencí otáčení urychluje elektrony ve svém okolí téměř na rychlost světla. Tyto vysoce energetické částice následně generují záblesky elektromagnetického záření, které dopadá na sousední hvězdu. Celý proces způsobuje výrazná zjasnění systému v oborech od ultrafialového po rádiové záření, která se opakují s periodou 1,97 minuty. Výzkum byl prezentován 28. července 2016 ve vědeckém časopise Nature.

Infračervený přístroj HAWK-I na dalekohledu ESO/VLT (Very Large Telescope) v Chile se zadíval do srdce mlhoviny v Orionu mnohem hlouběji, než kdokoli či cokoli předtím. Pozoruhodný snímek odhaluje asi desetkrát víc hnědých trpaslíků a osamělých objektů s hmotností typickou pro planety, než bylo dosud známo. Tento objev představuje výzvu pro doposud přijímanou představu historie tvorby hvězd v Orionu.

N-částicové simulace mají v astrofyzice velmi široké použití. Umožňují studovat složité systémy a omezovat vývojové modely, což by z pouhé analýzy pozorování nebylo možné. Ivana Ebrová z ASU se podílela na teoretické práci zabývající se vznikem příček ve spirálních galaxiích působením slapů v centrech galaktických kup.

Tým evropských astronomů použil nový přístroj GRAVITY pro dalekohled ESO/VLT a podařilo se mu získat mimořádné záběry centra naší Galaxie. Při tomto pozorování vědci poprvé zkombinovali světlo zachycené všemi čtyřmi hlavními dalekohledy systému VLT najednou. Získaná pozorování jsou však jen předzvěstí přelomových vědeckých výsledků, jakých GRAVITY bude schopen dosáhnout při výzkumu extrémně silných gravitačních polí v blízkosti superhmotné černé díry ve středu naší Galaxie. Znovu tak otestuje předpovědi Einsteinovy obecné teorie relativity.

Dne 26. prosince 2015 v 03:38:53 UTC zaznamenali vědci příchod gravitačních vln – zčeření struktury prostoročasu – již podruhé v krátké době. Gravitační vlny byly detekovány dvojicí detektorů LIGO umístěných v Livingstonu (Louisiana) a v Hanfordu (Washington), USA. Observatoře LIGO financuje National Science Foundation (NSF) a byly navrženy, postaveny a jsou řízeny organizacemi Caltech a MIT. Zpráva o objevu byla přijatá k publikování v časopise Physical Review Letters.