Pohľad do praveku

Kategóriu najstaršieho objektu vesmíru možno chápať vo dvoch odlišných významoch. Po prvé, môže ísť o skutočných matuzalemov, to znamená telesá existujúce mnohé miliardy rokov. Pri hľadaní takýchto objektov nemusíme pátrať v závratných kozmických diaľkach a aj tak narazíme na relikty z ranej mladosti nášho vesmíru.

Po druhé, môže ísť o veľmi vzdialené telesá, akýchsi „duchov oblohy“. Vesmír je gigantické miesto. Také gigantické, že svetlo, ktoré pred miliardami rokov vyžiarili jeho extrémne vzdialené objekty, doputovalo k Zemi a vpadá do teleskopov astronómov až dnes. Takéto objekty nezriedka dávno zanikli. Pozorujeme takpovediac ich prastarú projekciu. Alebo lepšie povedané, nazeráme do hlbokej minulosti, do čias dávno pred vznikom Zeme a Slnka. Mimochodom, na pohľad do minulosti postačí obyčajné pozdvihnutie zraku na nočnú oblohu. Keď tak urobíte, väčšinu hviezd budete vidieť v podobe, v akej sa nachádzali počas poslednej ľadovej doby.



Pozostatok inej galaxie

V našom kozmickom susedstve pozorujeme vo vzdialenosti asi 13 svetelných rokov prastarú, potenciálne obývateľnú exoplanétu. Volá sa Kapteyn b a obieha okolo červeného trpaslíka. Planetárny systém je približne 11,5 miliardy rokov starý, teda takmer dvaapolkrát starší ako slnečná sústava. Samotná Kapteyn b je asi 4,5-krát hmotnejšia ako Zem. Mohlo by ísť o oceánsku „seperzem“ alebo, čo je pravdepodobnejšie, plynného trpaslíka. Planéta a jej materská hviezda podľa všetkého prešli mimoriadne turbulentnou minulosťou. Chemické zloženie tohto červeného trpaslíka totiž naznačuje, že teleso pôvodne tvorilo súčasť guľovej hviezdokopy Omega Centauri. Tá je pravdepodobne pozostatkom trpasličej galaxie, s ktorou sa v minulosti Mliečna cesta najprv zrazila a potom ju postupne pohltila.

Matuzalemova planéta
Vo vzdialenosti 12-tisíc svetelných rokov od Slnka obieha planéta PSR B1620-26 b, prezývaná Matuzalem. Na rozdiel od Zeme neobieha okolo jednej, ale až dvoch hviezd. Lepšie povedané, okolo dvoch pozostatkov mŕtvych hviezd. Jedno z telies je bielym trpaslíkom, extrémne stlačeným jadrom, ktoré zostáva po výbuchu malých hviezd. Dosahuje asi tretinovú hmotnosť Slnka, no je iba o čosi väčšie ako Mesiac. Druhé teleso je pulzarom, jadrom mŕtvej hviezdy, ktoré bolo stlačené ešte viac. Pri jeho kolapse došlo k rozlámaniu samotných atómov, výsledkom čoho vzniklo neuveriteľne husté, no zároveň drobné teleso s priemerom pár kilometrov. Na pozostatok mŕtvej hviezdy je teleso stále veľmi aktívne – okolo vlastnej osi sa otáča rýchlosťou sto otočiek za sekundu. Oba telesá, pulzar aj biely trpaslík, sú od seba v približne rovnako vzdialené, ako Zem od Slnka. Sústava v dávnej minulosti zrejme obsahovala ešte tretieho člena, druhého bieleho trpaslíka, ktorý sa z nej napokon gravitačne odpútal, resp. bol gravitačne vyhodený.



Toto kuriózne zoskupenie dvoch drobných, extrémne hustých telies, obieha PSR B1620-26 b vo vzdialenosti zodpovedajúcej obežnej dráhe Uránu okolo Slnka. Planéta je plynný obor, 2,5-krát hmotnejší ako Jupiter. Keďže je nepravdepodobné, aby akákoľvek planéta prežila premenu hviezdy na pulzar, ktorú sprevádza obrovská explózia, podľa astrofyzikov PSR B1620-26 b pôvodne obiehala okolo jedinej hviezdy. Tej, z ktorej časom vznikol biely trpaslík. Toho neskôr aj s jeho planétou gravitačne zachytil pulzar. Planéta PSR B1620-26 b je podľa výpočtov astrofyzikov stará približne 12,7 miliardy rokov.

Prastarí kozmickí giganti

Kvazary, aktívne galaktické jadrá poháňané supermasívnymi čiernymi dierami, patria medzi najväčšie a najjasnejšie objekty kozmu. Zároveň ide o kuriozity z najmladších čias nášho vesmíru, ktorých svetlo k nám letelo miliardy rokov. Kvazar ULAS J1120+0641 napríklad vidíme tak, ako vyzeral pred 13 miliardami rokov. Kým jeho svetlo dosiahlo Zem, vzdialenosť medzi súčasnou Zemou a týmto dnes už dávno zaniknutým telesom narástla na 28,85 svetelného roka. Ide o najvzdialenejší a tým pádom aj najstarší známy kvazar. Teleso je asi šesťdesiat biliónov ráz jasnejšie ako Slnko, pričom čierna diera v jeho centre musí dosahovať hmotnosť dvoch miliárd Sĺnk. Na čiernu dieru z tak vzdialeného vesmírneho praveku je to veľmi veľa. Znamená to, že vznikla spojením tisícok menších čiernych dier alebo po smrti z neobvykle hmotnej superhviezdy.

Poslovia z počiatku

29. apríla 2009 Zem zasiahol čudesný záblesk gama žiarenia označený ako GRB 090429B. O dva roky neskôr sa ukázalo, k Zemi putoval asi 13,14 miliardy rokov, čím sa stal v čase zaznamenania najstarším zaznamenaným objektom vôbec. Za vznikom žiarenia môžeme hľadať smrť hviezdy, ktorá existovala iba asi 600 miliónov rokov po Veľkom tresku a dosahovala tridsaťnásobne väčšiu hmotnosť ako Slnko. Okrem lúču gama žiarenia jej smrť sprevádzal aj vznik novej čiernej diery.



Svoju materskú galaxiu, označenú MACS0647-JD, opustilo svetlo, ktoré v súčasnosti dopadá na Zem, ešte dávnejšie - sotva 400 miliónov rokov po Veľkom tresku. Dnes túto galaxiu teda pozorujeme v podobe, v akej vyzerala pred 13,3 miliardami rokov. Objaviť sa ju podarilo pomocou špeciálneho teleskopu CLASH, ktorý vďaka fyzikálnemu efektu zvanému gravitačná šošovka využíva mimoriadne hmotné kopy galaxii ako prídavné kozmické teleskopy, zväčšujúce objekty nachádzajúce sa za nimi. MACS0647-JD je v súčasnosti najhorúcejším kandidátom na najvzdialenejšiu známu galaxiu. Či si tento titul naozaj vydobyje, zostáva zatiaľ neisté. Stále by totiž mohlo ísť aj o protogalaxiu.

O povahe štruktúry UDFj-39546284 máme naproti tomu jasno. Je to potogalaxia, teda obrovský mrak plynu, v ktorom sa rodia nové hviezdy a z ktorého sa časom vytvára galaxia. Konkrétnejšie, UDFj-39546284 bola malá, kompaktná protogalaxia, plná modrých hviezd. Minulý čas sme použili preto, že zdroj svetla, ktoré k nám putovalo viac ako 13,4 miliardy rokov, dnes dávno neexistuje. Štruktúra objavená na prelome rokov 2009 a 2010 sa nachádzala v podobe, v akej ju vidíme na Zemi dnes, približne 380 miliónov rokov po Veľkom tresku. V súčasnosti nás od nej delí viac ako 30 miliárd svetelných rokov vesmírnej prázdnoty.

Vesmírny starec
Opäť sme „takmer doma“. Vo vzdialenosti približne 6-tisíc svetelných rokov od Zeme sa nachádza hviezda SM0313. Keďže zloženie hviezd sa odráža v povahe ich elektromagnetického žiarenia, astronómovia pomocou tzv. spektroskopickej metódy odhalili pozoruhodnú skutočnosť. SM0313 neobsahuje takmer žiadne železo - oproti nášmu Slnku ho obsahuje približne miliónkrát menej.

Čo sa zdá ako nepríliš zaujímavá kuriozita má skutočnosti ďalekosiahle dôsledky pre interpretáciu veku telesa. Prvé hviezdy mladého vesmíru menili vo svojich útrobách vodík na hélium. Až počas ich explózie vznikli dostatočne vysoké teploty a tlaky na vznik malého množstva ťažších prvkov, napríklad uhlíka alebo železa. Z uhlíkom a železom obohateného plynno-prachového pozostatku- hmloviny, sa neskôr vytvorili ďalšie hviezdy. Ako cyklus vzniku a zániku hviezd pokračoval, novo vznikajúce hviezdy obsahovali čoraz vyššie zastúpenie ťažkých prvkov. „Moderné“ hviezdy, ako napríklad Slnko, sú preto svojim zložením celkom odlišné od SM0313.



Takmer nulový obsah ťažkých prvkov naznačuje, že teleso vzniklo v úplných počiatkoch cyklu hviezdneho vzniku a zániku. Podľa výpočtov astrofyzikov sa tak stalo pred asi 13,6 miliardami rokov, iba sto až dvesto miliónov rokov po vzniku nášho vesmíru. Hviezd rovnakého typu, patriacich do tzv. populácie II, poznáme viacero. Ani jedna však nie je tak stará ako SM0313. Ako je možné, že napriek svojmu veku SM0313 stále nevybuchla? Životnosť hviezd závisí od ich veľkosti. Kým najväčšie „umierajú“ po menej ako milióne rokov, tie drobnejšie sa môžu dožiť niekoľkých biliónov rokov.

Výzva: Osamelí titani

Poznáme niečo ešte staršie, ako 13,6 miliardy rokov starú hviezdu SM0313? Áno. Je to reliktné mikrovlnné žiarenie. Toto elektromagnetické žiarenie k nám prichádza z vesmíru zo všetkých smerov. Poskytuje unikátnu možnosť nahliadnuť do žeravej éry, keď od Veľkého tresku ubehlo iba asi 400-tisíc rokov.

V tomto čase neexistovali žiadne hviezdy. Zdanlivé machule na mape žiarenia v skutočnosti predstavujú relikty horúceho plynu, ktorý krátko po vzniku nášho vesmíru rapídne expandoval. Niektoré oblasti plynu boli hustejšie ako iné. A práve tu v priebehu nasledovných miliónov rokov vznikli prvé hmotné objekty. Nešlo o galaxie. Z kozmologických modelov vyplýva, že namiesto nich spočiatku existovali iba supermasívne hviezdy patriace do zatiaľ nepotvrdenej populácie III. Bežne dosahovali hmotnosť viac ako 120 Sĺnk. Kozmom putovali osamote, vnorené do záhadnej tmavej (temnej) hmoty a od iných podobných objektov boli vzdialené stovky ak nie tisícky svetelných rokov. Žiarenie týchto osamelých titanov sa astronómom objaviť nepodarilo. Zatiaľ. Jeho detekcia zostáva jednou z veľkých výziev pre astronómov budúcnosti.

-

Obrázky: ilustračný perexový obrázok - používateľka stránky Deviantart Zain-95 (publikované pod licenciou Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0), zvyšné obrázky NASA/ESO

Článok pôvodne vyšiel v magazíne GoldMAN.

Páčia sa Vám naše články? Podporte nás

Zdieľajte článok

Tweet