28. septembra 2022
erendil

Ran(n)á hviezda

Hubblov vesmírny teleskop má za sebou roky špičkového výskumu, ak ste videli krásny obrázok galaxie, hmloviny či planéty, je možné, že pochádzal práve z neho. Pomaly dosluhuje a pozornosť sa postupne upína k vesmírnemu teleskopu Jamesa Webba. Jedným z jeho cieľov je odfotiť najstaršie hviezdy, ktoré vo vesmíre existovali. Vyzerá to tak, že Webbovi toto prvenstvo na staré kolená Hubble možno vyfúkol.

Hľadieť do diaľky znamená vo vesmíre hľadieť do minulosti – čím ďalej, tým hlbšie. Voľným okom vidíme na oblohe prevažne hviezdy, teleskopy však často mierime na celé galaxie, pulzary či supernovy. Tie totiž svietia oveľa intenzívnejšie a tak ich vidíme na väčšie vzdialenosti.

Je to škoda. Pohľad na ďaleké hviezdy by mohol bol veľmi poučný. Hviezdy – ich zrod, život a zánik – má totiž významný vplyv na chemické zloženie vesmíru; a teda aj na našu existenciu.

Keď vesmír vznikol, obsahoval prevažne vodík, trochu hélia a tak pod necht ďalších prvkov. Vo hviezdach prebieha jadrová fúzia – spájanie ľahších prvkov na ťažšie – čo vedie k postupnej chemickej obmene vesmíru.

Prvé hviezdy museli byť iné, než tie, ktoré pozorujeme. Z kurióznych historických dôvodov, ktorých opodstatnie som stále neobsiahol, sa nazývajú hviezdy populácie III. Po nich nasledovala II a po nich I. Tieto prvé hviezdy boli veľké a horúce, žiarili silno a krátko.

Boli prvé normálne zdroje svetla, ktoré rozjasnili vesmír asi 150 miliónov rokov po jeho vzniku. Prvotná fáza formovania vesmíru trvala stámilióny až miliardu rokov. Najstaršia známa galaxia, ktorú poznáme, existovala, keď mal vesmír 400 miliónov rokov. No a teraz sa možno, v podstate úplnou náhodou, podarilo objaviť hviezdu z vesmírneho veku 900 miliónov rokov. Doterajší rekord bol 4.3 miliardy. Nahliadli sme za oponu!

Keď Einstein objavil svoju teóriu gravitácia, ktorá vzniká ako prejav zakriveného časopriestoru, navrhol niekoľko jej testov. Jedným z nich bol gravitačný ohyb lúčov. Napríklad Slnko funguje ako šošovka, vplyvom svojej gravitácie zostrí rozbiehajúce sa lúče, ktoré ho tesne míňajú.

Pozorovaný posun hviezd počas zatmenia Slnka.
Pozorovaný posun hviezd počas zatmenia Slnka. Zdroj.

Ak by ste sa pozerali na hviezdy v čase, keď sú na oblohe blízko Slnka, videli by ste, že sa zdanlivo posunuli. Problém je, že keď máte nad hlavou hviezdy aj Slnko, tak je deň a nie noc a hviezdy nevidno. Teda, ak nie je práve úplné zatmenie slnka. A práve takýto jav umožnil pozorovať gravitačný vplyv na ohyb svetelných lúčov presne podľa Einsteinovej teórie – efekt dnes známy ako gravitačné šošovkovanie.

Vesmír je veľký a je v ňom veľa príležitostí na náhody. Napríklad sa občas stane, že je niekde veľa hmoty, ktorá vás možno nezaujíma, no táto hmota poslúži ako gravitačná šošovka a zosilní vám obraz niečoho za sebou.

Takýto postup je v astronómií bežný. Aktuálny prieskum Reionization Lensing Cluster Survey ho použil desiatky ráz. Postup je taký, že si vyberiete vo vesmíre niečo superťažké, napríklad veľkú kopu galaxií a pozriete sa, či to náhodou nezväčšila obraz niečoho zaujímavého, čo sa nachádza za ňou. Je to teda otázka šťastia.

Bežne sa dosahuje rádovo desaťnásobné zväčšenie objektu, no pri vhodnej konštelácii môže byť sto až tisícnásobné. Obraz je vtedy bežne zdeformovaný – ako vidíme na príklade pozorovej Morning Arc galaxy natiahnutej ako slížik.

Štúdia publikovaná v Nature došla k záveru, že jedným z objektov, ktorý takto výskumníci pozorovali, je hviezda. Dostala meno Earendel a bola asi päťdesiatkrát väčšia ako Slnko. Zároveň bola – pravdepodobne – oveľa horúcejšia a tým pádol svietila na modro až ultrafialovo. Svetlo z nej k nám však letelo takmer 13 miliárd rokov, počas ktorých sa vesmír rozpínal a svetlo hviezdy spolu s ním. Modré vlnové dĺžky sa tak natiahli červená a preto dnes vidíme hviezdu práve takúto. Celkové natiahnutie bolo vyše šesťnásobné.

Hviezda Earendel pravdepodobne nepatrí k hviezdam populácie III, no je k ním oveľa bližšie, než hocičo iné, čo sa dodnes podarilo pozorovať – a to s veľkým náskokom. Objav ešte nie je definitívny, musí ho preveriť – ako inak – Webbov teleskop. Práve jeho náplňou práce bude, okrem iného, hľadať najstaršie možné hviezdy. Keď nič iné, je tento výsledok obrovským povzbudením, že Webb má, s trochou štastia, šancu.

[Samuel]

PS: Meno hviezdy Earendel pochádza zo starej angličtiny, kde značilo „rannú hviezdu“ alebo „vychádzajúce svetlo“. Fajnšmekrom starej angličtiny bol aj autor Pána prstenov J. R. R. Tolkien, ktorý do svojich príbehov zapracoval hviezdu Eärendilu. Galadriel ju označila za najoblúbenejšiu hviezdu elfov, Frodovi darovala svetlo z nej. Teraz sa z nej stala asi aj najobľúbenejšia hviezda astronómov.

Pridaj komentár