Vzdálený vesmír
Astronomové nově objevili dvě dvojice kvasarů – J0749+2255 a J0841+4825 – existující před 10 miliardami roků a sídlící v jádrech kolidujících galaxií. Vyplývá to z pozorování skupiny vědců ze Spojených států amerických a z Japonska. Kvasary jsou velmi zářící objekty napájené černou dírou o hmotnosti až několika miliard hmotností Slunce. Jsou roztroušené napříč oblohou a byly mnohem hojnější v době před 10 miliardami roků. Tehdy docházelo často ke spojování galaxií, které přitom hostily černé díry. Proto se astronomové domnívali, že by v té době mohlo existovat mnoho dvojitých kvasarů.
Vědci a instituce podílející se na programu Event Horizon Telescope (EHT), kterým se v roce 2019 podařilo získat historicky první snímek černé díry, zveřejnili nový pohled na tento extrémně hmotný objekt ležící ve středu galaxie M87 vzdálené od nás 55 milionů světelných let. Záběr zachycuje velmi blízké okolí černé díry v polarizovaném záření, což se astronomům podařilo pozorovat vůbec poprvé. Vědci tak získávají neocenitelné informace o vlastnostech magnetického pole v tomto místě, které jsou klíčové pro vysvětlení procesů, jakými galaxie M87 vytváří výtrysky vysoce energetických částic proudících z jejího jádra.
Při použití radioteleskopu Arecibo a dalekohledu Gemini astronomové detekovali stěhovavou supermasivní černou díru v galaxii pojmenované SDSS J043703.67+245606.8 (zkráceně J0437+2456). Hvězdný ostrov J0437+2456 je spirální galaxií typu Sb, která je od Země vzdálena přibližně 230 miliónů světelných roků a její poloha se promítá do souhvězdí Býka. Supermasivní černá díra, která byla poprvé detekována v roce 2018, má hmotnost zhruba tři milióny hmotností Slunce.
V průběhu posledních třech desetiletí pozorují astronomové velmi rychlý pohyb jasných hvězd v okolí jádra naší Galaxie (objekt označovaný Sagittarius A*). Charakter pohybu svědčí o přítomnosti superhmotné černé díry, kolem níž hvězdy obíhají. Za tato měření získali dva astronomové, Němec Reinhard Genzel a Američanka Andrea Ghez, Nobelovu cenu za fyziku udělenou v r. 2020. Ve studii zveřejněné nedávno v časopise Americké astronomické společnosti The Astrophysical Journal analyzuje mezinárodní tým s účastí Astronomického ústavu AV ČR zajímavé proměny, které probíhají v obálce jedné z těchto hvězd.
Zdroj 160 000 světelných roků dlouhého výtrysku částic pojmenovaný PSO J352.4034-15.3373 (zkráceně PJ352-15), rychle rostoucí supermasivní černá díra neboli kvasar, se nachází zhruba ve vzdálenosti 12,7 miliardy světelných roků a jeho poloha se promítá do souhvězdí Vodnáře. „Okolo supermasivních černých děr, jak předpokládáme, mohou výtrysky neustále získávat dostatečné množství energie; přítomný materiál může padat dolů a černá díra může růst,“ říká Thomas Connor, astronom na NASA’s Jet Propulsion Laboratory.
Astrofyzikální proGResy z Opavy: Už od konce srpna roku 2016 probíhá mezinárodní projekt CREDO (Cosmic-Ray Extremely Distributed Observatory), na jehož realizaci se mimo jiných podílejí také vědci z Fyzikálního ústavu v Opavě. Projekt je zaměřený na detekci kosmického záření a hledání tajemné “skryté látky” (nebo též “temné hmoty”) ve vesmíru. Rozklíčování její záhady by mohlo být na dosah za pomoci co nejširší veřejnosti po celé planetě, protože k detekci prchavých částic, které skrytou látku provázejí, si vystačíte s aplikací na svém chytrém telefonu.
Teoretičtí fyzikové z Itálie, Španělska a Argentiny navrhli nový mechanismus pro vytvoření supermasivních černých děr (neboli veleděr) z temné hmoty. Standardní modely vzniku vyžadují normální baryonickou hmotu smršťující se v důsledku působení gravitace do podoby černých děr, které následně v průběhu času zvětšují svůj rozměr nabíráním další hmoty.
V centrech galaxií se nacházejí supermasivní černé díry (SMBH – SuperMassive Black Holes) o hmotnostech několika miliónů až miliard hmotností Slunce. SMBH obklopují centrální hvězdokupy (NSC – Nuclear Star Clusters), což jsou nejhmotnější známé hvězdokupy, o rozměrech převyšujících 10 pc a hmotnostech okolo miliónu hmotností Slunce. SMBH a NSC se nachází ve středech molekulárních zón (CMZ – Central Molecular Zone) složených z hustých oblak mezihvězdné hmoty, kde se tvoří nové hvězdy. Jak však SMBH vznikají a rostou je jednou z nevyřešených otázek dnešní astrofyziky.
Pomocí dalekohledu ESO/VLT astronomové podrobně zkoumali dosud nejvzdálenější známý intenzivní zdroj rádiového záření. Jedná se o takzvaný ‚rádiově hlasitý‘ kvasar – jasný objekt s mohutnými výtrysky vyzařujícími rádiové vlny. Nachází se tak daleko, že jeho světlu trvalo plných 13 miliard let, než dolétlo až k nám. Objev by mohl přinést důležité poznatky, které astronomům pomohou pochopit rané fáze vývoje vesmíru.
Úvodní kompozitní snímek představuje kupu galaxií vytvořenou v důsledku kolize dvou velkých galaktických kup. Horký plyn emitující rentgenové záření je znázorněn růžovou barvou a temná hmota (odvozená z jejího gravitačního působení) je zobrazena modře. Astronomové využili archivní data získaná rentgenovou družicí Chandra X-ray Observatory k vymezení pravděpodobnosti, že záhadná temná hmota ve vesmíru je tvořena tzv. sterilními neutriny.
Astrofyzikální proGResy z Opavy: Ve čtvrtek 4. března 2021 publikoval americký úřad NASA jako prestižní astronomický snímek dne s názvem fotografii „Mars in Taurus“ (Mars v Býku), jehož autorem je Petr Horálek z Fyzikálního ústavu v Opavě. Snímek vznikl během tvrdého lockdownu v České republice na chatě na Ústupkách u Sečské přehrady. Ukazuje hvězdné pole v souhvězdí Býka a Persea, jemuž dominuje jasná planeta Mars, kterou doplňují hvězdokupy Plejády a Hyády, mlhovina „Kalifornie“ a oblaky mezihvězdné látky. Snímek upozorňuje na skutečnost, že právě dnes, 4. března 2021, 26 minut po půlnoci, byla planeta Mars úhlově nejblíže k hvězdokupě Plejády na dalších 17 let.
Astronomové využívající data z Hubbleova vesmírného teleskopu HST nalezli důkazy přítomnosti několika desítek černých děr hvězdné velikosti, schovávajících se v kolabujícím jádru kulové hvězdokupy NGC 6397, v jedné z nejbližších kulových hvězdokup vzhledem k Zemi. Hvězdokupa NGC 6397 je od Země vzdálená 7 800 světelných roků a její poloha se promítá do jižního souhvězdí Oltáře.
Astrofyzikální proGResy z Opavy: Ačkoliv futuristické, nikoliv fyzikálně nereálné: Největším zásobníkem k těžbě čisté energie ve vesmíru by mohly být supermasivní černé díry, které se nacházejí ve středu galaxií. Jak známo, ze samotných černých děr sice neunikne ani světlo, ale v těsném okolí těchto mimořádně hmotných kosmických těles by se energie dala těžit díky jejich rotaci. Na tuto možnost se zaměřili ve svém vědeckém výzkumu i astrofyzikové z Fyzikálního ústavu Slezské univerzity v Opavě – Martin Kološ, Arman Tursunov a Zdeněk Stuchlík.
Pomocí kamery Dark Energy Camera (DECam) na dalekohledu Víctor M. Blanco o průměru 4 metry, který je vybudován na observatoři Cerro Tololo Inter-American Observatory, byl pořízen působivý detailní snímek spirální galaxie s příčkou s označením Messier 83 (zkráceně M83). Nádherný snímek zachycuje galaxii, která je od nás vzdálená 15 miliónů světelných roků a její poloha se promítá do jižního souhvězdí Hydry. Její spirální ramena jsou lemována tmavými liniemi prachu a jsou doslova „posypána“ načervenalými oblaky plynného vodíku, kde probíhá intenzivní tvorba hvězd.
Jak temný je vesmír a co nám to může říci o počtu galaxií v kosmu? Astronomové mohou odhadovat celkový počet galaxií například na základě počítání všech viditelných objektů zobrazených prostřednictvím Hubbleova hlubokého pole (Hubble deep field – HDF) a jejich následným přepočítáním na celkovou plochu oblohy. Avšak některé galaxie jsou příliš slabé a vzdálené, než abychom je mohli přímo detekovat. Nemůžeme je započítat, protože jejich světlo zaplavuje prostor jen velmi nejasnou září.
Astrofyzikální proGResy z Opavy: Již více jak 85 let se fyzikové domnívají, že ve vesmíru mohou existovat zkratky v zakřiveném prostoročase, tzv. červí díry. Tyto hypotetické spojnice dvou vzdálených míst ve vesmíru byly napříč desetiletími využívány zejména ve vědecko-fantastických uměleckých dílech, především pak v těch ze světa filmové či seriálové tvorby. Nyní je tým vědců včetně prof. Marka Abramowicze, působícího na Fyzikálním ústavu v Opavě, těmto hypotetickým kosmickým fenoménům na stopě více než kdy dřív, a to díky nedávnému slavnému pozorování stínu černé díry v galaxii M87.
Galaxie zakončují aktivní fázi svého života v okamžiku, kdy se v nich přestanou tvořit nové hvězdy. Až dosud se ale astronomům nedařilo spolehlivě zdokumentovat tento proces ve vzdáleném vesmíru. S použitím radioteleskopu ALMA, jehož evropským partnerem je ESO, vědci objevili galaxii, která přišla téměř o polovinu plynu potřebného pro formování dalších hvězd. Proces navíc probíhá překvapivou rychlostí – galaxie ztrácí každý rok plyn ekvivalentní hmotě 10 000 Sluncí. Členové výzkumného týmu se domnívají, že tento mimořádný jev nastartovala kolize s jinou galaxií, což by mohlo astronomy přimět k revizi modelů, kterými v současnosti popisují, jak galaxie přicházejí o schopnost vytvářet hvězdy.
GN-z11 je mladá, avšak průměrně hmotná galaxie nacházející se v souhvězdí Velké medvědice. Podle odhadu astronomů vznikla v době, kdy stáří vesmíru bylo pouhých 420 miliónů roků, tj. přibližně 3 % jeho současného věku. Je tak nejen nejstarší, ale také nejvzdálenější galaxií, kterou se doposud podařilo pozorovat.
Prostředí galaktických jader nabízejí nespočet možností pro studium vztahů mezi plynem, prachem, hvězdami a extrémním prostředím v okolí černé veledíry. Pozorování jádra blízké galaxie Centaurus A ukazují, že v této oblasti se vyskytují oblasti horkého a chladného plynu prakticky současně v těsném kontaktu. Tato skutečnost si ale zaslouží vysvětlení.
Astronomové pracující s daty z projektu Sloan Digital Sky Surveys’ Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment (APOGEE) objevili „fosilní galaxii“ ukrytou v hlubinách naší Galaxie – Mléčné dráhy. Tyto závěry publikované 20. listopadu 2020 v Monthly Notices of the Royal Astronomical Society mohou zamíchat našimi znalostmi o tom, jak Mléčná dráha dorostla v galaxii, jakou pozorujeme dnes.
