Spitzerův teleskop detekoval záření prvních objektů ve vesmíru

Tým Dr. Alexandera Kashlinského z Goddard Space Flight Center (GSFC, NASA) se zaměřil na záření kosmického pozadí v infračerveném oboru. První výsledky pozorování zveřejnil v časopise Nature v listopadu 2005. Následovala podrobná analýza dat z pěti různých oblastí oblohy, jejichž získání si vyžádalo stovky hodin pozorovacího času. Výsledky byly zveřejněny v Astrophysical Journal Letters.

Ze snímků oblohy bylo nejprve pečlivě odečteno světlo všech hvězd i galaxií v popředí. Výsledek odečtení je na horním obrázku vlevo, který zachycuje malou oblast oblohy ve směru souhvězdí Velké medvědice. Následně vědci analyzovali fluktuace zbylého záření v pozadí. Ukázalo se, že fluktuace jsou způsobeny přítomností shluků zatím poněkud záhadných objektů.

Může jít o světlo prvních obřích hvězd, které se vynořily z tzv. temné éry vesmíru. Šlo by o hvězdy populace III. Astronomové rozdělují hvězdy podle éry, v níž vznikly, a počítají jakoby odzadu: hvězdy populace II jsou starší než hvězdy populace I a hvězdy populace III jsou zase starší než hvězdy populace II. Naše Slunce je hvězdou populace I, hvězdy populace III jsou vůbec prvními hvězdami ve vesmíru. Byly mnohem zářivější než současné hvězdy a jejich hmotnosti činily až tisícinásobky hmotnosti Slunce. Tyto obří hvězdy se spolu s další hmotou shlukovaly do prvních minigalaxií, které v následujících miliardách let postupně splývaly do větších a větších hvězdných ostrovů podobných naší Galaxii.

Je ale také možné, že pozorované první záření pochází od masivních černých děr, které pohlcují okolní materiál (plyn) a vydávají obrovské množství energie ve formě záření. Tyto černé díry se usadily v jádrech velkých galaxií a dnes je pozorujeme jako kvasary.

Ať už pozorujeme shluky obřích hvězd nebo první kvasary, je jisté, že jde o první viditelné světlo, které prozářilo do té doby temný vesmír. Astronomové předpokládají, že vesmír vznikl před 13,7 miliardy roků procesem zvaným velký třesk. Ozvěnou velkého třesku je reliktní záření - mikrovlnné záření kosmického pozadí, které odpovídá teplotě přibližně 2,7 K (2,7 stupňů nad absolutní nulou). Za jeho náhodný objev učiněný v polovině 60. let 20. století dostali Arno Penzias a Robert Wilson Nobelovu cenu za fyziku v roce 1978. Počátkem 90. let minulého století zmapovala toto mikrovlnné kosmické pozadí sonda COBE (Cosmic Background Explorer) a našla v něm fluktuace odpovídající prvním shlukům ještě nezářící hmoty, které se měly stát zárodky budoucích hvězd a galaxií. Za tento výzkum obdržel letošní (2006) Nobelovu cenu za fyziku John Mather z GSFC, jenž je zároveň jedním ze spoluautorů právě zveřejněné studie. Sonda Wilkinson Microwawe Anisotropy Probe pak v posledních letech zpřesnila naše znalosti o mikrovlnném pozadí a umožnila určit stáří vesmíru na zmíněnou hodnotu 13,7 miliard roků. Podíváme-li se na vývoj vesmíru podle teorie velkého třesku, vidíme, že mezi pozorováním sondy COBE a pozorováním Spitzerova teleskopu leží několik stovek miliónů roků dlouhá temná éra vesmíru bez svítících objektů. Rozpínání prostoročasu "natáhlo" původně ultrafialové a viditelné záření prvních svítících objektů až do infračervených vlnových délek. Miliardy let trvající následný vývoj těchto objektů můžeme sledovat ve viditelném a blízkém infračerveném oboru pomocí Hubblova kosmického teleskopu.

Zdroj: www.spitzer.caltech.edu