| |
Ivan Havlíček: Vzdálené galaktické vlákno v Jeřábu
Začátkem ledna roku 2004 oznámil mezinárodní tým astronomů objev velmi vzdálené
obří galaktické struktury – galaktického vlákna – v souhvězdí Jeřábu (Grus) na
jižní obloze. Na objevu se podíleli Dr. Povilas Palunas (University of Texas, in
Austin, Texas), Dr. Paul Francis (Australian National University, Canberra,
Australia), Dr. Harry Teplitz (California Institute of Technology in Pasadena),
Dr. Gerard Williger (Johns Hopkins University, Baltimore, Md.)
a Dr. Bruce E. Woodgate (NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.). Základní pozorovací
data byla získána 4 metrovým dalekohledem Blanco Telescope na Cerro Tololo
v Chile, a následně ověřena 3,9 metrovým dalekohledem Angloaustralské observatoře
AAT v Siding Spring ve východní Austrálii.
Levý obrázek ukazuje celou strukturu obřího vlákna. Prázdná kolečka jsou
galaxie, plné kruhy jsou narůstající struktury mnohem větší než galaxie (možná
obrovská plynná mračna, z nichž se galaxie formují), velké černé hvězdy
znamenají neviditelné galaxie, které zkreslují světlo vzdálených kvazarů a malé
zelené hvězdy jsou kvazary ve struktuře. Vpravo je umělecká interpretace
naměřených dat, klepnutím na obrázek spustíte velmi působivou animaci
(mpg, 8 MB). © NASA.
|
|
IRAS PSC Redshift Survey
(PSCz) – přehlídka červených posuvů 15 000 galaxií zachycených v katalogu bodových zdrojů IRAS
Point Source Catalogue. Přehlídka zahrnuje více jak 83 % oblohy, jde o nejrozsáhlejší celooblohovou přehlídku,
která v současnosti existuje.
Pozorování probíhala na několika přístrojích v letech 1992 – 1995.
APM Galaxy Survey – přehlídka oblohy více jak
2 milionů galaxií a 10 milionů hvězd pokrývající cca 1/10 celé oblohy
kolem jižního galaktického pólu. Přehlídka je vytvořena skenováním 185
fotografických polí získaných dalekohledem UK Schmidt Telescope v Siding Spring
v Austrálii. Snímání probíhalo mezi deklinací −72 a −18°. Limitní magnituda
pro detekci obrazu je m < 21,5 , pro klasifikaci hvězd v galaxii m < 20,5.
Výsledky byly publikovány v roce 1990.
2dF Galaxy Redshift Survey – projekt,
v rámci kterého již byla pořízena spektra více jak 260 000 galaxií pomocí
zařízení 2dF (2 degree Field) – unikátního spektrografu připojeného
k dalekohledu AAT (Anglo Australian Telescope), který má zrcadlo o průměru
3,9 metru a je umístěn od roku 1974 na observatoři AAO (Anglo Australian
Observatory) v Austrálii v nadmořské výšce 1 150 m. Spektrograf pořídí
v poli o velikosti 2° naráz spektra 400 objektů.
Hubbleův zákon – Edwin Hubble zjistil v roce 1929, že čím vzdálenější galaxie, tím
vyšší rychlostí se od nás vzdaluje. Koeficient úměrnosti se nazývá Hubbleova
konstanta a označujeme ji H. Tento vztah
samozřejmě platí jen pro velmi vzdálené galaxie, pro blízké galaxie je
rychlost expanze malá a převládají vzájemné pohyby galaxií.
Kosmologický červený posuv – změna vlnové délky spektrální čáry
způsobená rozpínáním vesmíru. Kvantitativně se udává kosmologický posuv číslem
z = Δ λ /λ.
Expanzní funkce R(t) – udává, jakým
způsobem se s časem
mění vzdálenosti v rozpínajícím se vesmíru.
Můžeme si ji
představit jako poměr vzdálenosti libovolných dvou vzdálených
objektů ve
vesmíru dnes a v minulosti. Mezi expanzní funkcí a kosmologickým
červeným posuvem existuje jednoduchý vztah
z = (R − R0)/R0,
kde R0 charakterizuje lineární rozměry vesmíru
v době vyslání paprsku a R lineární rozměry vesmíru v době jeho zachycení.
Z naměřeného kosmologického červeného posuvu můžeme tedy snadno vypočítat,
jak se změnily rozměry vesmíru od doby,
kdy byl vyslán dnes pozorovaný světelný paprsek, R = (1 + z)R0.
Galaxie – seskupení hvězd a prachoplynné mezihvězdné látky,
které obsahuje hvězdy v nejrůznějším stádiu vývoje. Galaxie se liší svoji strukturou
(spirální, eliptické, nepravidelné...), vyzařovaným výkonem (neaktivní, radiové, Seyfertovy...)
a zejména svojí hmotností. Hmotnost je udávána v miliardách až stovkách miliard
hmotností Slunce. Galaxie jsou obvykle součástmi vyšších celků jako jsou kupy, nadkupy, vlákna a stěny.
Kvazary – objekty objevené 1963, mají malé úhlové
rozměry (<1″) a obrovský zářivý výkon v celém spektru (řádově 1041 W). Velký
kosmologický červený posuv ukazuje, že jde o objekty nesmírně zářivé a vzdálené,
pravděpodobně obnažená jádra rodících se galaxií, většinou s centrální
černou dírou vyvrhující mohutné výtrysky látky.
Gravitační čočka – efekt gravitační čočky
předpověděl A. Einstein v roce 1936. Hmotný objekt (zpravidla velká galaxie)
ležící mezi zdrojem záření a pozorovatelem zakřivuje světelné paprsky
podobně jako skleněná čočka v laboratoři. Jsou-li objekty dokonale na přímce
vznikne jako obraz vzdálené galaxie tzv. Einsteinův prstenec. Jsou-li
objekty mírně vyosené, vznikne několikanásobný obraz vzdálené galaxie či
kvazaru. |
Vlákno objevené v souhvězdí Jeřábu je obří galaktická struktura ve vzdálenosti
10,8 miliard světelných let (z = 2,38), která sestává z galaxií,
kvazarů
a obrovských nadgalaktických nahromadění hmoty, ze kterých se galaxie snad
teprve vytvoří. Celé vlákno této husté hmoty je velké 50 krát 300 milionů
světelných let. Vlákno obsahuje nejméně 37 galaxií, které lze rozpoznat jako
jednotlivé objekty. V této vzdálenosti jde prozatím o ojedinělý objev takto
rozsáhlé struktury. Doposud byly takto rozsáhlé struktury známy pouze z oblastí
s kosmologickým červeným posuvem nejdále kolem z = 0,2. To je dáno rozlišením
přístrojů, které se pro mapování vzdáleného vesmíru používají. Na jakékoliv
přehlídce vzdáleného vesmíru se vždy jedná dosud o kompromis mezi použitým
rozlišením (limitní magnituda, pro kterou je ještě objekt rozlišitelný pro
spektrální analýzu) a velikostí výseku oblohy, ve které je přehlídka provedena.
Základními projekty v této oblasti jsou přehlídky galaktických červených posuvů
PSCz, APM Galaxy Survey a 2dF Galaxy Redshift Survey. V principu jde vždy
o zpracování obrovského množství údajů, které vznikají plošným skenováním oblohy a
následného určování prostorové struktury okolního vesmíru. Vzdálenost je
určována empiricky, tedy rychlostí vzdalování pozorovaných objektů – mapy jsou
na běžně používané délkové jednotky (pc nebo l.y.) kalibrovány až dodatečně na
základě Hubbleova zákona.
|
Struktura vesmíru měřená červeným posuvem. Rychlost vzdalování
je na vodorovné stupnici vlevo, rozptyl od právě udávané rychlosti je barevně označen
na stupnici vpravo. Projekce je rovníková, při rychlostech kolem 250 kms−1 se zřetelně
objeví struktura Galaxie, jejíž rovinou se touto rychlostí pohybuje celá
sluneční soustava. Po kliknutí spustíte animaci (gif, 3,7 MB).
Animace ve vyšším rozlišení
(gif, 11 MB). © J. Silk,
Oxford Astrophysics. |
Plocha oblohy (bílá) zahrnutá do přehlídky PSC redshift.
Porovnání přehlídek 2dF GRS a APM co do výseku oblohy, ve
kterém byly provedeny.
Vlákno je podobnou strukturou, kterou objevili v relativně blízkém vesmíru
Dr. John Huchra a Dr. Margaret Kellerová v roce 1989 a která
je v literatuře označována jako Great Wall. Velká stěna je ale oproti vláknu v Jeřábu
ve vzdálenosti "jen" cca 350 milionů světelných let.
|
Velká stěna podle
R. Brent Tullyho z Havajské
university.
Uprostřed struktury je kupa ve Vlasech Bereniky, velké vlákno vybíhá do kupy v
Herkulovi, mnoho galaxií bylo popsáno Georgem Abellem a některé jsou známy pouze
podle výtrysků v oboru tvrdého záření. O jak obrovské struktury zde jde, je
možné nahlédnout zde:
Měřítka ve vesmíru.
Podle Stephen Landy, Scientific American, 1999.
|
Dnes je jisté, že vesmír tvoří na škále miliard
světelných let obří struktury. Stěny a vlákna jsou tvořeny
převážně pro nás neviditelnou hmotou, kterou však můžeme zaznamenat z
gravitačních projevů hmoty svítící. Ve vzdálenostech nad z = 1 je navíc
ještě rychlost vzdalování viditelných objektů interpretována jako závislost na
možné změně vlastností expandujícího prostoru – jde o změnu expanzní funkce. A
ještě navíc je vše ztíženo naší snahou interpretovat vše co vidíme jako projekci
do prostoru ze středu, tedy do kulového prostoru, který má všude stejné
vlastnosti. Velmi dobře však víme, že z tak velkých vzdáleností k nám putují
díky gravitačním čočkám obrazy mnohdy zkreslené. Prostorové rozložení nově objevených útvarů proto může v budoucnu ještě
doznat značných změn.
Odkazy
|
|
