Jako vědecký komunikátor si myslím, že neuplyne týden, aby mi do schránky nezasáhla tisková zpráva, která by mě informovala o tom, že astronomové našli nějaký nový rekordní objekt.
Někdy je to nejmenší dosud objevená planeta nebo hvězda s největším nedostatkem železa. Velmi častým tvrzením je ale rekordní vzdálenost: například nejvzdálenější galaxie od Země, kterou kdy viděli.
Když dojde na tyto druhy rekordmanů, mám komplikované pocity, vybudované po desetiletí psaní o nich. Taková oznámení musí být pečlivě analyzována, protože někdy nejsou tak zásadní – ale někdy signalizují zásadní změnu v tom, co můžeme dělat nebo čemu rozumíme.
O podpoře vědecké žurnalistiky
Pokud se vám tento článek líbí, zvažte podporu naší oceňované žurnalistiky předplatné. Zakoupením předplatného pomáháte zajistit budoucnost působivých příběhů o objevech a nápadech, které formují náš dnešní svět.
Záznamy o vzdálenosti jsou vynikajícím ukazatelem stavu techniky v astronomii. Najít extrémně vzdálené galaxie je těžké. Obecně platí, že objekty se se vzdáleností zmenšují a blednou (i když někdy platí bizarní výjimky), takže jsou potřeba obrovské dalekohledy, aby je vůbec spatřili.
Pak přichází potíž s určením jejich vzdálenosti. Nemůžeme to udělat přímo; není to tak, že bychom mohli naskočit na palubu hvězdné lodi Podnik a mějte oči na počítadle ujetých kilometrů, když se tam budeme kroutit. Takže měříme vzdálenosti jinými způsoby.
Nejosvědčenější metodou je pozorování rudého posuvu: Vesmír se rozpíná, a když se tak děje, vesmír spolu s ním smete i galaxie. Světlo opouštějící vzdálenou galaxii ztrácí energii, když bojuje s touto expanzí, takže než k nám dorazí, jeho vlnová délka se prodlouží, což astronomové nazývají rudý posuv. Z historických (a matematických) důvodů říkáme, že foton se svou vlnovou délkou nataženou faktorem dva má rudý posuv jedna; je-li vlnová délka třikrát delší, je červený posuv dva a tak dále. Protože rychlost, kterou se od nás galaxie vzdaluje, souvisí s její vzdáleností, lze k měření této vzdálenosti použít zjištění rudého posuvu galaxie.
To také není snadný úkol, protože převod rudého posuvu na vzdálenost vyžaduje pochopení některých poněkud tajemných rysů vesmíru – například kolik normální hmoty, temné hmoty a temné energie obsahuje, abychom jmenovali jen některé. Ale máme dostatečně přesná čísla pro tyto parametry, abychom získali slušnou představu o vzdálenostech.
A tady skutečně přichází na scénu „lámání rekordů“. Občas uvidím papír nebo oznámení o nové galaxii, která překonává předchozí rekord – ale bude mít červený posuv řekněme 7,34, když předchozí rekord byl 7,33. Ten rozdíl je docela malý! A v závislosti na vámi preferovaných hodnotách kosmických parametrů může rozdíl činit až milion světelných let. V našem příkladu objektu s červeným posuvem 7,34 mluvíme o vzdálenostech kolem 13 miliard světelných let, takže rekordman zrovna nepřekonává druhou galaxii. Také nám ve skutečnosti příliš mnoho o povaze vesmíru neříká, když jednoduše najdeme galaxii, která vyhrává nad jinou jen nosem (nebo, předpokládám, spirálovým ramenem).
Na druhou stranu, tam jsou časy takové rekordy dělat řekni nám něco důležitého.
Když jsem koncem 90. let pracoval na Hubbleově vesmírném dalekohledu, stávalo se běžným nacházet objekty s červeným posuvem kolem 6,0 protože observatoř byla navržena částečně tak, aby byla schopna vidět extrémně vzdálené galaxie. Byly nalezeny některé předměty, které by mohly být ještě vzdálenějšíale mnohé bylo těžké potvrdit. Postupem času se astronomům pomocí HST a dalších dalekohledů podařilo zahlédnout galaxie ještě dále pomocí chytrých technik, jako je např. náhodné gravitační čočky.
Poté, v roce 2021, naše schopnosti udělaly obrovský skok se spuštěním Vesmírný dalekohled Jamese Webba. Jeho infračervené oko je citlivější na objekty s extrémně červeným posunem a jeho obrovské 6,5metrové zrcadlo překonává menší optiku HST pro shromažďování fotonů. Brzy byly publikovány články s tvrzeními o galaxiích s rudým posuvem 10, 11 a ještě vyšším – a přestože mnohá z těchto předběžných měření byla falešná, u některých byl nakonec potvrzen rudý posuv větší než 14. Toto je jeden z těch okamžiků, kdy je důležitý lamač rekordů: říká nám, že máme nový způsob pozorování vesmíru, což obvykle vede k nové éře astronomie.
Za to, co stojí za to, v době psaní tohoto článku současným držitelem rekordu je velmi zářivá červená skvrna galaxie s názvem MoM-z14 s červeným posuvem 14,44. Ale až to budete číst, kdo ví?
Tyto záznamy mají také významný vědecký význam. Například světlo se šíří velmi rychle, ale ne nekonečně. Než se k nám světlo z těchto nesmírně vzdálených galaxií dostane, trvá to miliardy let, což znamená, že čím dále jsou, tím dříve je v časové linii vesmíru vidíme. Jakýkoli nový záznam znamená, že jsme přidali informace o našich znalostech o raném vesmíru, a někdy to dokonce znamená, že vidíme vesmír v jiné fázi jeho vývoje.
Například, když byl vesmír velmi mladý, byl neprůhledný. Ale pak se v určitém okamžiku vytvořily hvězdy a supermasivní černé díry, chrlí energii a činí ji průhlednou. Když objevujeme galaxie z tohoto období, můžeme se dozvědět o prostředí vesmíru v té době, jen několik set milionů let po vzniku vesmíru.
Dozvídáme se také o samotných galaxiích. Proč v tom věku tak jasně září? Mají supermasivní černé díry, které se úžasně živí dopadající hmotou, ale jak se ty černé díry tak rychle zvětšily? Čím vzdálenější galaxii najdeme, tím více dat máme k odhalení těchto záhad.
Také lze tuto databázi vzdálených objektů použít k obecnému poznání o nich. Mohli bychom zjistit, že většina vzdálených galaxií má nějakou průměrnou svítivost, přičemž několik z nich přesahuje o něco výše a žádná není jasnější. To by nám řeklo o fyzice toho, jak galaxie vznikají, jak rostou a jak vyzařují světlo. Pokud existuje jediná nejzářivější vzdálená galaxie, mohlo by to klást pevné hranice jejich chování.
A je tu další rekord, který bude těžké překonat nebo dokonce ověřit. Když se podíváme dostatečně daleko zpět, neuvidíme vůbec žádné další galaxie. Proč ne? Protože by ještě nevznikly! Trvalo několik set milionů let, než se galaxie shromáždily temná hmota sloužící jako gravitační lešení, umožňující normální hmotě se shromažďovat a kondenzovatshromažďování v kolosálních množstvích, která by nakonec vytvořila mlhoviny, hvězdy a planety. Pokud dokážeme vidět dostatečně daleko do vzdáleného vesmíru, dostatečně daleko do minulosti, nahlédneme zpět v čase do doby, než tyto struktury vůbec existovaly.
Abychom byli spravedliví, už jsme to udělali; mikrovlnné dalekohledy detekovaly ohnivou kouli velkého třesku, zbytky světla z původní expanze vesmíru, které vyplňuje oblohu jako jemně zářící dlouhovlnné pozadí (podle vzdálenostních rekordů je to na rudém posuvu asi 1000!). Ale je mezera několika set milionů let mezi tímto okamžikem a časem, kdy se galaxie poprvé začaly objevovat, a víme o tom velmi málo. Každý lamač rekordů svírá tuto hranici o něco pevněji.
Vesmír je krásný, temný a hluboký, ale s našimi výkonnými dalekohledy a chytré mozky, stále do toho tlačíme dál. Za to vítám každou novou desku, která padne. V tomto bodě našeho pátrání je každý rozbitý krok na nové astronomické území.
