Pomocí teleskopu o velikosti Země vědci prokázali existenci dosud nejmenšího známého temného objektu. Nepojmenované těleso, objevené díky svému gravitačnímu účinku, má hmotnost milionkrát větší než naše Slunce.
Stručně:
- Astronomové pomocí virtuálního superteleskopu objevili temný objekt ve vzdáleném vesmíru, který má hmotnost přibližně jeden milion Sluncí.
- Objev vychází z analýzy gravitačních efektů, díky nimž mohou vědci „vidět“ temnou hmotu, přestože sama nevyzařuje světlo.
- Tým nyní pátrá po dalších podobných objektech, aby mohl prověřit a případně vyloučit některé teorie o temné hmotě.
Temná hmota představuje jednu z největších záhad současné astrofyziky. Sama nevyzařuje žádné světlo, přesto má zásadní význam pro pochopení vývoje složitých struktur hvězd a galaxií, které pozorujeme na noční obloze.
Protože temná hmota není přímo viditelná, určují astronomové její vlastnosti nepřímo – sledováním gravitačních účinků. Světlo vzdálenějších objektů se při průchodu gravitačním polem temného tělesa ohýbá a deformuje.
„Hledání temných objektů, které zjevně nevyzařují žádné světlo, je bezpochyby náročné,“ uvedl dr. Devon Powell z Max-Planck-Institutu pro astrofyziku v Garchingu, hlavní autor studie publikované v časopise Nature Astronomy. „Protože je nemůžeme přímo pozorovat, využíváme velmi vzdálené galaxie jako jakési podsvícení a pátráme po stopách jejich gravitace.“
Objekt s nejnižší známou hmotností
Výzkumný tým použil síť radioteleskopů rozmístěných po celém světě. Spojením jejich dat vznikl virtuální superteleskop s průměrem srovnatelným se Zemí. Díky této technice se astronomům podařilo zachytit velmi jemný signál temného objektu.
Tento objekt má hmotnost zhruba milionkrát větší než Slunce a nachází se v oblasti vesmíru vzdálené asi 10 miliard světelných let. Pozorujeme ho tedy v době, kdy byl vesmír starý přibližně 6,5 miliardy let. Zároveň jde o objekt s nejnižší hmotností, jaký se kdy podařilo touto metodou odhalit – je zhruba stokrát lehčí než dosud známé případy. Takové citlivosti dosáhl tým díky vytvoření mimořádně detailního snímku oblohy z radioteleskopických dat.
„Na prvním vysoce rozlišeném snímku jsme si okamžitě všimli zúžení v gravitačním oblouku. To byl jasný signál, že jdeme správným směrem. Takový efekt může způsobit jen další malá koncentrace hmoty mezi námi a vzdálenou radiovou galaxií,“ vysvětlil John McKean, hlavní autor doprovodné studie publikované v časopise Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Vnést světlo do temnoty
Analýza tak rozsáhlého souboru dat si vyžádala vývoj nových modelovacích algoritmů. Zpracování těchto dat zvládají pouze nejmodernější superpočítače.
„Data jsou natolik rozsáhlá a složitá, že jsme museli vyvinout zcela nové přístupy k jejich modelování. Nebylo to jednoduché, protože nic podobného se dosud nedělalo,“ uvedla Simona Vegettiová z Max-Planck-Institutu pro astrofyziku. „Předpokládáme, že každá galaxie, včetně naší Mléčné dráhy, obsahuje shluky temné hmoty. Jejich nalezení a přesvědčení odborné veřejnosti o jejich existenci však vyžaduje obrovské výpočetní úsilí.“
Tým při výzkumu využil speciální metodu zvanou gravitační zobrazování. „Vzhledem k citlivosti našich dat jsme očekávali, že objevíme alespoň jeden temný objekt,“ říká Powell. „Teď, když jsme jeden našli, vyvstává otázka, zda jich dokážeme objevit více a zda jejich počet bude odpovídat teoretickým modelům.“
Vědci pokračují v analýze dat, aby lépe pochopili povahu tohoto záhadného objektu. Současně zkoumají i další oblasti oblohy a stejnou metodou pátrají po dalších temných objektech s nízkou hmotností.
Pokud se podaří objevit více takových zcela bezhvězdných objektů v různých částech vesmíru, mohlo by to vést k vyloučení některých teorií o temné hmotě.
Nová metoda pro staré teorie
Gravitační zobrazování představuje novou metodu, díky níž mohou astronomové „vidět“ hmotu ve vesmíru, i když sama nevyzařuje světlo. Využívá rozsáhlé tzv. gravitační oblouky, v nichž se hledají drobné odchylky způsobené dodatečnou, neviditelnou hmotou. Spojením této metody s vysoce rozlišenými radioteleskopickými snímky se týmu podařilo prokázat existenci dosud nejmenšího známého temného objektu.
Základem tohoto objevu jsou gravitační čočky – astrofyzikální nástroj, který umožňuje měřit hmotnostní vlastnosti struktur ve vesmíru. Vychází z Einsteinovy obecné teorie relativity, podle níž hmota zakřivuje prostor. Pokud má objekt v popředí dostatečně velkou hmotnost, dochází k ohybu světla vzdálenějších objektů, které se pak mohou jevit jako vícenásobné obrazy.
V případě nově objeveného objektu vytváří infračerveně zářící galaxie v popředí dokonce Einsteinův prsten vzdálenější galaxie. Ta je zároveň jasná i v rádiové oblasti spektra a vykazuje vícenásobné obrazy i gravitační oblouky.
–ete–
