HST NALEZL POHŘEŠOVANÝ VODÍK

 

Don Savage, NASA Headquarters, Washington, DC

Nancy Neal, Goddard Space Flight Center, Greenbelt, MD

Ray Villard Space Telescope Science Institute, Baltimore, Md


 

V minulých desetiletích astronomové hledali ohromná množství vodíku, který byl "uvařen" při Velkém třesku, ale nějakým způsobem se rozplynul do prázdného tmavého prostoru. Tento vodík tvoří téměř polovinu "normální" hmoty ve vesmíru - zbytek je "uzamknut" v nesčíselném množství galaxií.

Astronomové se domnívají, že alespoň 90 procent hmoty ve vesmíru je ukryto v exotické "tmavé" formě, která není vidět přímo. Ale problematičtější je také to, že doposud astronomové nejsou schopni pozorovat většinu "obyčejného" vesmíru, tedy hmotu (normální protony, elektrony a neutrony). Potvrzením tohoto pohřešovaného vodíku bude vyzařování nového světla ve velkorozměrových strukturách vesmíru. Detekce tohoto vodíku také posílí základní modely, které hovoří o tom, jak mnoho vodíku bylo vyrobeno v prvních několika minutách vzniku vesmíru po Velkém třesku.

"Toto je úspěšný, fundamentální test kosmologických modelů," řekl Todd Tripp z Princeton University, Princeton, NJ. "Pozorování opatřilo výrazný důkaz, že modely jsou pravou cestou." Výsledky Trippa a jeho spolupracovníků Edwarda Jenkinsena a Blaira Savageho byly publikovány 1. května v Astrophysical Journal Letters.

Dřívější pozorování ukazují, že před miliardami let tato pohřešovaná hmota byla formována v obrovských vodíkových mračnech, ale od té doby zmizela. Dokonce ani "ostré" oko HST nevidělo vodík přímo, protože je příliš horký a rozředěný. Místo toho HST nalezl jinou stopu - vysoce ionizovaný kyslík - mezi galaxiemi, který je zachycen v mezigalaktickém prostoru. Přítomnost vodíku velmi ionizuje kyslík mezi galaxiemi, kde je obsaženo velké množství vodíku, ale který je tak horký, že unikne při pozorování normální pozorovací technikou. Tedy na jeho přítomnost se dá usuzovat prostřednictvím detekce výše uvedeného kyslíku.

V posledních létech se na superpočítačích provádí výpočty modelů expandujících vyvýjejících se vesmírů, které předpovídají spletité struktury plynných filamentů, kde je vodík koncentrován podél ohromné řetězu podobné struktuře. Kupy galaxií tyto filamenty protínají. Modely předpovídají, že ohromné vodíkové mraky "proudící" podél "řetězů" by měly kolidovat a zahřívat se. Toto by narušilo formaci mnoha galaxií v nejteplejší oblasti, tak jak se rodily hvězdy v raném vesmíru, kdy vodík byl dostatečně chladný, aby se slučoval.

Kyslík "stopař vodíku" byl pravděpodobně vytvořen, když explodovaly hvězdy v galaxiích a uvolňovaly kyslík (vytvořený v jejich jádrech vlivem termojaderných reakcí) do mezigalaktického prostoru, kde se smíchal s vodíkem a došlo k prudkému zvýšení teploty až na 100000 stupňů Kelvinů. Astronomové detekují vysoce ionizovaný kyslík za použití záření vzdálených kvasarů, které proniká neviditelným prostorem mezi galaxiemi jako jasný zábleskový kužel světla skrze mlhu. HST Imaging Spectrograph nalezl spektrální "otisk" kyslíku, který se superponoval na světlo z kvasaru. Napříč miliard světelných let světlo kvasaru proniklo alespoň čtyřmi oddělenými filamenty neviditelného vodíku, které se prozradí "donašečem" kyslíkem.

HST má velkou citlivost v UV oboru a velkou rozlišovací schopnost, která dovolí spektroskopicky prozkoumat blízký vesmír, kde se spektrálně projevuje horký plyn, který může být viděn v ultrafialovém oboru a astronomové se vyhnou detekci rtg záření, které je komplikovanější. "Tento výsledek skvěle ilustruje sílu spektroskopie pro zjištění základních informací o přítomnosti a povaze plynného materiálu ve vesmíru," dodal Blair Savage.

Nicméně horký vodík nemohl být viděn přímo, protože je plně ionizován a atomy vodíku jsou zbaveny svých elektronů. Bez elektronů se spektrální charakteristiky vodíku nemohli projevit na světle kvasarů přicházejícího k Zemi. Kyslík je také vysoce ionizován, ale ještě si drží několik elektronů, které pohlcují specifické barvy světla přicházejícího z kvasaru.


(podle STScI-PR00-18 z 3.5.2000 připravil PH)