Hluboko v našem vesmíru objevili astronomové záhadný temný objekt. (Jeremy Thomas / Unsplash)
Pomocí teleskopu o velikosti Země vědci prokázali existenci dosud nejmenšího známého temného objektu. Nepojmenované těleso, objevené díky svému gravitačnímu účinku, má hmotnost milionkrát větší než naše Slunce.
Stručně:
- Astronomové pomocí virtuálního superteleskopu objevili temný objekt ve vzdáleném vesmíru, který má hmotnost přibližně jeden milion Sluncí.
- Objev vychází z analýzy gravitačních efektů, díky nimž mohou vědci „vidět“ temnou hmotu, přestože sama nevyzařuje světlo.
- Tým nyní pátrá po dalších podobných objektech, aby mohl prověřit a případně vyloučit některé teorie o temné hmotě.
Temná hmota představuje jednu z největších záhad současné astrofyziky. Sama nevyzařuje žádné světlo, přesto má zásadní význam pro pochopení vývoje složitých struktur hvězd a galaxií, které pozorujeme na noční obloze.
Protože temná hmota není přímo viditelná, určují astronomové její vlastnosti nepřímo – sledováním gravitačních účinků. Světlo vzdálenějších objektů se při průchodu gravitačním polem temného tělesa ohýbá a deformuje.
„Hledání temných objektů, které zjevně nevyzařují žádné světlo, je bezpochyby náročné,“ uvedl dr. Devon Powell z Max-Planck-Institutu pro astrofyziku v Garchingu, hlavní autor studie publikované v časopise Nature Astronomy. „Protože je nemůžeme přímo pozorovat, využíváme velmi vzdálené galaxie jako jakési podsvícení a pátráme po stopách jejich gravitace.“
Objekt s nejnižší známou hmotností
Výzkumný tým použil síť radioteleskopů rozmístěných po celém světě. Spojením jejich dat vznikl virtuální superteleskop s průměrem srovnatelným se Zemí. Díky této technice se astronomům podařilo zachytit velmi jemný signál temného objektu.
Tento objekt má hmotnost zhruba milionkrát větší než Slunce a nachází se v oblasti vesmíru vzdálené asi 10 miliard světelných let. Pozorujeme ho tedy v době, kdy byl vesmír starý přibližně 6,5 miliardy let. Zároveň jde o objekt s nejnižší hmotností, jaký se kdy podařilo touto metodou odhalit – je zhruba stokrát lehčí než dosud známé případy. Takové citlivosti dosáhl tým díky vytvoření mimořádně detailního snímku oblohy z radioteleskopických dat.
„Na prvním vysoce rozlišeném snímku jsme si okamžitě všimli zúžení v gravitačním oblouku. To byl jasný signál, že jdeme správným směrem. Takový efekt může způsobit jen další malá koncentrace hmoty mezi námi a vzdálenou radiovou galaxií,“ vysvětlil John McKean, hlavní autor doprovodné studie publikované v časopise Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Překrytí infračerveného záření (černobíle) a rádiové emise (barevně). Temný objekt s nízkou hmotností se nachází v „mezeře“ ve světlé části oblouku na pravé straně. (Keck / EVN / GBT / VLBA skrze Max-Planck-Gesellschaft)
Vnést světlo do temnoty
Analýza tak rozsáhlého souboru dat si vyžádala vývoj nových modelovacích algoritmů. Zpracování těchto dat zvládají pouze nejmodernější superpočítače.
„Data jsou natolik rozsáhlá a složitá, že jsme museli vyvinout zcela nové přístupy k jejich modelování. Nebylo to jednoduché, protože nic podobného se dosud nedělalo,“ uvedla Simona Vegettiová z Max-Planck-Institutu pro astrofyziku. „Předpokládáme, že každá galaxie, včetně naší Mléčné dráhy, obsahuje shluky temné hmoty. Jejich nalezení a přesvědčení odborné veřejnosti o jejich existenci však vyžaduje obrovské výpočetní úsilí.“
Tým při výzkumu využil speciální metodu zvanou gravitační zobrazování. „Vzhledem k citlivosti našich dat jsme očekávali, že objevíme alespoň jeden temný objekt,“ říká Powell. „Teď, když jsme jeden našli, vyvstává otázka, zda jich dokážeme objevit více a zda jejich počet bude odpovídat teoretickým modelům.“
Vědci pokračují v analýze dat, aby lépe pochopili povahu tohoto záhadného objektu. Současně zkoumají i další oblasti oblohy a stejnou metodou pátrají po dalších temných objektech s nízkou hmotností.
Pokud se podaří objevit více takových zcela bezhvězdných objektů v různých částech vesmíru, mohlo by to vést k vyloučení některých teorií o temné hmotě.
Nová metoda pro staré teorie
Gravitační zobrazování představuje novou metodu, díky níž mohou astronomové „vidět“ hmotu ve vesmíru, i když sama nevyzařuje světlo. Využívá rozsáhlé tzv. gravitační oblouky, v nichž se hledají drobné odchylky způsobené dodatečnou, neviditelnou hmotou. Spojením této metody s vysoce rozlišenými radioteleskopickými snímky se týmu podařilo prokázat existenci dosud nejmenšího známého temného objektu.
Základem tohoto objevu jsou gravitační čočky – astrofyzikální nástroj, který umožňuje měřit hmotnostní vlastnosti struktur ve vesmíru. Vychází z Einsteinovy obecné teorie relativity, podle níž hmota zakřivuje prostor. Pokud má objekt v popředí dostatečně velkou hmotnost, dochází k ohybu světla vzdálenějších objektů, které se pak mohou jevit jako vícenásobné obrazy.
V případě nově objeveného objektu vytváří infračerveně zářící galaxie v popředí dokonce Einsteinův prsten vzdálenější galaxie. Ta je zároveň jasná i v rádiové oblasti spektra a vykazuje vícenásobné obrazy i gravitační oblouky.
Temný objekt je označen bílou skvrnou v místě zúžení oblouku. Dosud se od něj nepodařilo detekovat žádné světlo. (Keck / EVN / GBT / VLBA skrze Max-Planck-Gesellschaft)
–ete–
-etcz-
Comments