Sciencemag.cz
Doporučujeme
Co se týče kosmických teleskopů, maximální porci pozornosti se v těchto dnech dostává Kosmickému dalekohledu Jamese Webba. Tato pozornost je právem zcela zasloužená, přesto se sluší připomenout, že Webbovým teleskopem rozhodně plány na vypouštění velkých kosmických astronomických observatoří nekončí. Už za pár let bychom se mohli dočkat vypuštění teleskopu, který si mnohem více než JWST zaslouží označení „nástupce Hubbleova teleskopu“. Webbův teleskop se totiž od Hubbleova dalekohledu liší (kromě jiného) oblastí elektromagnetického spektra, kterou pozoruje. Nový teleskop bude v tomto směru legendárnímu Hubbleovi mnohem podobnější. Řeč je o dalekohledu, který byl dříve označován zkratkou WFIRST a nyní jej známe jako Nancy Grace Roman Space Telescope.
Tým astrofyziků nyní vytvořil simulovaný snímek, který ukazuje, jak může vypadat megaexpozice právě od Nancy Grace Roman Space Telescope. Výsledný snímek se bude svým rozlišením podobat ikonickému snímku Hubbleova kosmického teleskopu – světoznámému „ultrahlubokému poli“, ovšem pokryje mnohem větší území. Původní snímek Hubbleova teleskopu změnil pohled vědců na podobu mladého vesmíru, když ukázal galaxie vzniklé jen pár set milionů let po velkém třesku. „Nancy Grace Roman Space Telescope bude mít jedinečnou schopnost snímkovat opravdu velké oblasti oblohy, což umožní spatřit prostředí kolem galaxií mladého vesmíru,“ vysvětluje Nicole Drakos z University of California Santa Cruz, která vedla studii a dodává: „Naše studie demonstrovala, co nám může ultrahluboké pole od Nancy Grace Roman Space Telescope prozradit o vesmíru. Zároveň jsme chtěli nabídnout vědecké komunitě nástroj k získání nejvyšší vědecké hodnoty z takového pozorování.“
Když Hubbleův teleskop pořídil legendární ultrahluboké pole, umožnil astronomům odhrnout kousek pomyslného závěsu, aby mohli spatřit droboučký a zdánlivě prázdný kousek oblohy, který byl ve skutečnosti naplněn tisícovkami galaxií, z nichž každá obsahovala miliardy hvězd. Tým expertů kolem Hubbleova teleskopu tehdy využil dlouhého expozičního času. Hubbleův teleskop potřeboval stovky hodin v průběhu několika let, aby nasbíral výrazně více světelných paprsků, než kolik mohl zachytit při jednorázovém pozorování. Výsledkem byl snímek, kterým jsme pohlédli do historie vzdálené více než 13 miliard let.
Hubbleovo ultrahluboké pole představuje neskutečně cenný pohled na mladý vesmír, ovšem jeho zorné pole bylo extrémně úzké – pokrývalo méně než jedu milióntinu celé oblohy! Nová simulace ukazuje mimořádnou schopnost Nancy Grace Roman Space Telescope provádět srovnatelná pozorování na mnohem větší ploše. Bylo by tak možné odhalit miliony galaxií namísto tisíců. Zatímco Nancy Grace Roman Space Telescope poskytne ve svém ultrahlubokém poli snímky stejně ostré a podrobné jako Hubbleův teleskop a nahlédne stejně daleko do minulosti, může pokrýt oblast 300× větší, takže nabídne mnohem širší pohled na celý kosmický ekosystém.
„Hubbleovo ultrahluboké pole nám nabídlo náznak mladého vesmíru, ale ten byl příliš malý na to, aby nám prozradil, jak v té době vypadal celý vesmír,“ říká Brant Robertson, profesor astronomie z University of California Santa Cruz a spoluautor studie, který dodává: „Je to jako když se díváte na jeden dílek puzzle, které tvoří 10 000 dílků. Nancy Grace Roman Space Telescope nám nabídne hned sto dohromady spojených dílků, takže získáme mnohem lepší představu o tom, jak vypadal mladý vesmír, což nám otevře nové vědecké možnosti.“ K vytvoření výše vloženého simulovaného ultrahlubokého pole od Nancy Grace Roman Space Telescope, se Drakos a její spolupracovníci rozhodli vytvořit umělý katalog galaxií s podrobnými informacemi o každé z nich. Díky tomu si tým vytvořil svůj vlastní vesmír založený na jimi vymyšlených galaxiích, simulacích temné hmoty a modelech založených na pozorováních. Vytvořený katalog je veřejně přístupný, aby se i ostatní vědci mohli co nejlépe připravit na pozorování z Nancy Grace Roman Space Telescope. Tým také vytvořil interaktivní webovou stránku, na které mohou zájemci zoomovat a pohybovat se po uměle vytvořeném snímku v plném rozlišení. Výsledky týmu byly publikovány i v časopise The Astrophysical Journal.
Astronomové si obvykle musí vybrat mezi pořízením relativně málo podrobného (mělkého) snímku, který však zachycuje velkou oblast oblohy, nebo pořízením vysoce podrobného (hlubokého) snímku s úzkým zorným polem, jelikož pozorovací čas teleskopu je cenná komodita. Ovšem díky zornému poli, jaké bude mít Nancy Grace Roman Space Telescope v infračerveném spektru, bude možné nahlédnout současně hluboko i široko, což otevře nové možnosti kosmického výzkumu.
Drakos a další spoluautoři studie ukázali, že byl ultrahluboký pozorovací program na Nancy Grace Roman Space Telescope mohl odhalit více než milion galaxií rozptýlených v kosmické historii – od velmi mladých a malých galaxií, ve kterých se teprve začínají rodit hvězdy až po moderní éru s mnoha masivními a často neaktivními galaxiemi. Vědci by tak mohli být schopni porozumět přerodu galaxií z fáze vzniku mnoha nových hvězd do fáze mnohem klidnější, ve které je již vznik hvězd dokončen.
Možné příčiny této přeměny jsou aktuálně známy jen málo, ovšem Nancy Grace Roman Space Telescope se svým širokým zorným polem může přinést poznatky o podmínkách v galaxiích – třeba jejich pozici vůči ostatním galaxiím či svazkům galaxií, což může ovlivňovat proces vzniku hvězd. Galaxie, ve kterých již proces vzniku hvězd skončil (označované také jako neaktivní galaxie), se astronomům objevují stále hůř, čím dál se nachází. „Nejsme si jistí, jestli jsme velmi vzdálené neaktivní galaxie nezaznamenali proto, že neexistují, nebo prostě jen proto, že je tak obtížné je najít,“ zamýšlí se Drakos. Podle simulací jejího týmu se zdá, že schopnost Nancy Grace Roman Space Telescope skenovat rozlehlé oblasti vzdáleného vesmíru a přitom odhalovat vzácné a slabé objekty, by mohla astronomům přinést objev až 100 000 neaktivních galaxií. Pravděpodobně mezi nimi budou nejvzdálenější doposud pozorované objekty tohoto druhu. Nancy Grace Roman Space Telescope ale může vědcům při ultrahlubokém pozorování pomoci také určit, zda přechod galaxií z fáze vzniku hvězd do neaktivní fáze probíhal v jiných kosmických érách odlišně.
Výsledek práce zmíněného týmu také ukazuje, že by Nancy Grace Roman Space Telescope mohl zlepšit naše znalosti o dávné kosmické události, které se říká reionizace. Krátce po Velkém třesku byl vesmír naplněn horkou polévkou plazmatu, nabitých částic, které vytvářely hustou ionizovanou směs. S tím, jak vesmír chladnul, byly částice schopné se k sobě nalepit, čímž vznikly atomy vodíku. Výsledkem byla neutrální vodíková mlha. Tím začala éra označovaná jako „temná doba“, protože tato mlha bránila záření s kratšími vlnovými délkami, které mohlo pocházet z mladých vznikajících hvězd, aby se dostalo moc daleko.
Pak se ovšem neutrální vodíkové atomy rozpadly a v rámci fáze reionizace se vrátily do stavu nabitých částic. Mlha se rozplynula a vesmír se z matně průsvitného prostředí proměnil v křišťálově čisté pole hvězd, které vidíme dnes. Objevy ze Spitzerova teleskopu naznačují, že první galaxie mohly uvolnit extrémní množství ionizujícího záření (ultrafialové, rentgenové i gama paprsky), které mohlo narušit vodíkovou mlhu. Nancy Grace Roman Space Telescope při ultrahlubokém pozorování může pomoci pokročit ve výzkumu fáze reionizace tím, že poskytne širší snímky obsahující více než 10 000 galaxií z této relativně krátké éry. Tato fáze totiž začala zhruba 600 milionů let po velkém třesku a skončila o 300 milionů let později. Vědci navíc uvidí i to, jak vypadalo okolí těchto galaxií. To by mohlo pomoci porozumět tomu, co způsobilo reionizaci, kdy přesně k ní došlo a zda probíhala v celém vesmíru jednotně, nebo spíše postupně a lokálně.
Nancy Grace Roman Space Telescope bude mít také schopnost odhalit, jak se galaxie a kupy galaxií (které představují jedny z největších kosmických struktur) vyvíjely v průběhu času. Vědci se domnívají, že galaxie vznikly v rozsáhlých kulovitých shlucích temné hmoty označovaných jako halos. Pozorování naznačují, že luminosita každé galaxie (tedy její absolutní jasnost) souvisí s hmotností temné hmoty v obsaženém halo. Vytvořením ultrahlubokého snímku by Nancy Grace Roman Space Telescope mohl astronomům pomoci lépe porozumět této souvislosti. To by se dalo využít nejen pro výzkum vzniku galaxií, ale i ve standardním kosmologickém modelu (teoretickém modelu, jak se vesmír vyvíjí), který obsahuje i parametr shlukování temné hmoty.
„Nancy Grace Roman Space Telescope si může posvítit na tolik kosmických záhad jen během pár stovek hodin pozorování,“ těší se Bruno Villasenor z University of California ve městě Santa Cruz a spoluautor studie, který dodává: „Je úžasné, že ještě před sto lety nikdo s jistotou nevěděl, zda existují jiné galaxie. Nyní nám Nancy Grace Roman Space Telescope nabízí možnost pozorovat tisíce prvních galaxií, které se objevily ve velmi raném vesmíru!“
Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/
autor: Dušan Majer
Převzato z Kosmonautix.cz, upraveno
