Oblaky prvotného plynu v rannom vesmíre

Astronómom sa vôbec po prvý raz podarilo pozorovať starodávne oblaky primordiálneho plynu, ktorý vznikol krátko po Veľkom tresku. Zloženie plynu zodpovedá teoretickým predpokladom a poskytuje priame svedectvo podporujúce moderné kozmologické vysvetlenie pôvodu častíc vo vesmíre. V priebehu Veľkého tresku (Big Bangu) boli vytvorené len najľahšie chemické prvky - predovšetkým vodík a hélium. Potom prebiehalo niekoľko stoviek miliónov rokov zhlukovanie tohto primordiálneho plynu, než došlo ku vzniku prvých hviezd, v ktorých boli „vyrobené“ ťažšie chemické prvky. Až doposiaľ astronómovia zakaždým detegovali prítomnosť „kovov“ (čo je v astronómii označenie používané pre všetky prvky ťažšie než hélium) kdekoľvek vo vesmíre, kam sa pozreli. „S veľkými problémami sme sa pokúšali nájsť vo vesmíre starodávny materiál - dlho bez úspechu. A toto je vôbec prvý prípad, kedy sa nám podarilo pozorovať pôvodný plyn, ktorý nie je kontaminovaný ťažšími prvkami vytvorenými vo vnútri hviezd,“ hovorí Xavier Prochaska, profesor astronómie a astrofyziky (University of California, Santa Cruz). Xavier Prochaska je spoluautorom článku, ktorý bol publikovaný v internetovom vydaní časopisu Science. Ďalší autori boli Michele Fumagalli, postgraduálny študent na UC Santa Cruz a John O'Meara, Saint Michael's College, Vermont. „Chýbajúce kovy nám poskytujú informáciu o tom, že ide skutočne o prvotný plyn vo vesmíre,“ hovorí Michele Fumagalli. „To je skutočne vzrušujúce, pretože sme získali prvé dôkazy o tom, že jeho charakteristiky úplne zodpovedajú zloženiu primordiálneho plynu, ako to predpovedá teória Veľkého tresku.“ Astronómovia objavili dva oblaky primordiálneho plynu na základe analýzy svetla vzdialených kvazarov. Použili pritom spektrometer HIRES inštalovaný na 10 metrovom ďalekohľade Keck I (W. M. Keck Observatory, Havaj). Rozložením svetla kvazarov na spektrum podľa vlnových dĺžok môžu astronómovia zistiť, ktoré vlnové dĺžky boli absorbované materiálom nachádzajúcim sa medzi kvazarom a nami. „V spektre môžeme pozorovať absorpčné čiary na miestach, kde bolo svetlo pohltené plynom, čo nám umožňuje určiť chemické zloženie tohto plynu,“ vysvetľuje Michele Fumagalli. Každý chemický prvok má nezameniteľné „odtlačky prstov“, ktoré sa prejavujú ako tmavé čiary v spektre. A práve v spektre plynného oblaku zistili astronómovia len prítomnosť vodíka a jeho ťažšieho izotopu - deutéria. „Neobjavili sme žiadne stopy uhlíka, kyslíka či kremíka,“ dodáva Michele Fumagalli. Pred týmto objavom bolo najnižšie namerané množstvo kovov vo vesmíre približne 1/1000 metalicity Slnka. Astronómovia odhadovali obsah kovov v prvotnom vesmírnom plyne na hodnotu zhruba jednej desaťtisíciny množstva „kovov“ na Slnku. Druhým extrémom je, že niektoré hviezdy a plyn s vysokou metalicitou obsahujú takmer 10 krát viac kovov než Slnko. „Obsah kovov v rôznych objektoch vo vesmíre je v obrovskom rozsahu,“ hovorí Xavier Prochaska. „Tieto nové objavy nám pomôžu pochopiť, akým spôsobom sa vo vesmíre distribuujú kovy.“ Výkonné ďalekohľady „vidia“ vzdialené objekty ako vyzerali v dávnej minulosti, keď sa ich svetlo vydalo na cestu naprieč vesmírom. Spektrálna analýza žiarenia prvotných plynných oblakov ich zaradila do času 2 miliardy rokov po Veľkom tresku, t.j. do obdobia približne pred 12 miliardami rokov. V tom čase galaxie podľa teoretických modelov zväčšovali svoju veľkosť na základe priťahovania rozsiahlych prúdov studeného plynu, avšak tieto „studené prúdy“ zatiaľ neboli nikdy pozorované. Na obrázku, ktorý je výsledkom počítačových simulácií, je znázornená jedna z vláknitých oblastí pozorovateľných v okolí galaxií - tzv. studených prúdov - ktorá by mohla predstavovať dva starodávne plynné oblaky. Podľa Michele Fumagalliho sú prvotné oblaky plynov najvážnejší kandidáti na tieto doposiaľ nepolapiteľné studené prúdy. Na potvrdenie týchto predpokladov sú nutné ďalšie pozorovania.

RNDr. Zdeněk Komárek