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)