Podrobná mapa vesmíru

Vědci ze Sloanovy digitální prohlídky oblohy spolu s astrofyziky z univerzit v Pensylvánii, Californii, Berkeley, Barceloně, Valencii a Portshmout nedávno představili několik výsledků z pozoruhodné prohlídky vesmíru. Zabírá více než čtvrtinu celé oblohy snímané teleskopy na observatoři Apache Point v Novém Mexiku. Tato unikátní mapa se skládá z více než jednoho bilionu pixelů pečlivě snímaných úseků oblohy a přináší tak astronomům doposud nejdetailnější pohled do všech stran hlubokého vesmíru. Z dat získaných Sloanovou prohlídkou mohou vědci pracovat s informacemi o historii či struktuře vesmíru za posledních 6 miliard let a vyvozovat z nich procesy i v jeho značně hlubší minulosti.

Pohled do minulosti
Prostorová mapa, poskládaná z pečlivého teleskopického pozorování za posledních deset let, zahrnuje polohu všech hvězd, galaxií nebo zářivých kvazarů. Z nesmírného počtu dat o každém ze zaznamenaných objektů pak vědci mohou studovat jejich vývoj v obřích prostorových i časových měřítcích. Jak ovšem vedoucí jednotlivých studií podílejících se na projektu poznamenávají, nejzásadnějšími objekty v mapě jsou galaxie. Ty poskytují astronomům informace nejen o jejich vzájemné interakci a hierarchii ve vesmíru, ale také dávají možnost nahlédnout do struktury raného vesmíru a odhadnout celkové množství hmoty v prostoru. Mapa je tedy komplexním souhrnem viditelného vesmíru a perfektním nástrojem pro studium jeho doposud málo prozkoumaných a vědcům hlavu lámajících složek, jakými jsou například skrytá látka nebo skrytá energie.

Jeden z teleskopů Sloanovy digitální přehlídky oblohy v Novém Mexiku|foto: SDSS

Precizní práce
K vytvoření výsledné mapy vědcům nestačila pouze data získaná z teleskopů za poslední dekádu let. Museli vzít v úvahu konečnou rychlost světla, fyzikální vlastnosti objektů a sáhnout po složitějších kosmologických principech, aby nasnímané objekty posadili do správných pozic v prostoru. K tomu jim mimo jiné posloužilo asi 900 tisíc tzv. zářivých galaxií, které jsou specifické svou nadměrnou svítivostí. Díky tomu se je daří detekovat mnohem dále než běžné galaxie a astronomům pomáhají jako měřítka. Z pozorování zářivých galaxií se mohly zkoumat i gravitační vlivy jim nedalekých objektů. Vědci proto byli schopni o dost přesněji určit rozložení i strukturu kup a nadkup galaxií, v nichž se zářivé galaxie nachází.

Po stopách skrytého vesmíru
Z rozložení galaxií v mapě se vědcům naskytl pohled na jeden ze zásadních procesů na samotném počátku vesmíru. Tím byly vlny z tzv. zvukových oscilací baryonové látky, z níž je složena většina pozorovatelné hmoty ve vesmíru. Jak ovšem moderní fyzika předpokládá, vesmír se skládá pouze ze 4 procent této látky. To znamená, že drtivou většinu vesmíru nejsme schopni doposud přímo pozorovat. Porovnáním funkce slabého mikrovlnného pozadí ze záření z vesmíru, starého pouhých 300 tisíc let po Velkém třesku, s rozložením galaxií 7-10 miliard let po něm, se mohli vědci o dost přesněji dovtípit toho, jak vesmír za tu dobu expandoval. Výsledky měření tak odhalily konkrétnější povahu skryté energie a také její celkové zastoupení ve vesmíru. Díky této metodě vyšlo, že skrytá energie vyplňuje 73 procent vesmíru s chybou pouhých dvou procent.

Kupa galaxií ABELL 2218|foto: NASA

Překvapivě malá měřítka
Ačkoli je mapa vesmíru obrazem velkých měřítek, překvapivě nabízí pohled i na povahu subatomárních částic. Právě komplexní pohled na strukturu vesmíru mohl podpořit novou metodu na měření nepolapitelných a v poslední době velmi diskutovaných neutrin. Ta se uvolňují při extrémních dějích, např. při výbuších supernov. Donedávna se z nepřímých měření hmotnost neutrin pouze odhadovala. Vědcům z Univerzity ve Valencii se ji ale poprvé v historii podařilo spočítat. Z jejich výpočtů se hmotnost neutrin pohybuje kolem miliontiny hmotnosti elektronu.

Slibná budoucnost
Vědci z celého světa si od nové prostorové mapy vesmíru slibují mnohem víc. Už koncem tohoto roku bude publikovaný katalog SDSS 9 obsahující značně přesnější měření vzdáleností mnoha galaxií, která nahradí data v současné mapě. Po následném zahrnutí do svých studií budou moci vědci ještě přesněji určit vlastnosti neprobádaných složek vesmíru a přiblížit se tak k jeho celkovému pochopení.

Video: Mapa vesmíru

Prostorová mapa vesmíru. Každý ze zelených bodů představuje jednu z 900 tisíc svítivých galaxií, na jejichž rozložení v prostoru vědci založili detailní mapu struktury vesmíru.