15 převratných objevů ve vesmíru posledních dvou století (3.)

V první části článku jsme objevili Uran a Neptun, zjistili jsme, že se vesmír rozpíná a toto rozpíná zrychluje, či že Měsíc vznikl po srážce Země s jiným tělesem. V druhém díle jsme pak našli jsme supermasivní černou díru, objevili jsme první exoplanetu, potvrdili existenci oceánu pod povrchem Europy nebo našli jezera na Titanu.

2011: Pozorujeme vznik exoplanety

Když Adam Kraus a Michael Ireland použili v roce 2011 největší pozemní dalekohled – Keck II na havajské Mauna Kea – k novým pozorováním, objevili exoplanetu pojmenovanou později LkCa 15b. Nachází se ve vzdálenosti 450 světelných let, v regionu významného formování hvězd, který se označuje jako Taurus-Auriga. Vědcům se přitom podařilo vůbec poprvé odhalit proces aktivní akrece neboli nabalování při vzniku planet. Doufali, že jim tato pozorování prozradí mnohem víc o raných fázích zrodu exoplanet a pomohou jim sestavit přesnější modely. Planeta obíhající kolem stálice LkCa 15 vznikla před pouhými dvěma miliony let. Sledováním toho, jak objekt postupně roste a vytváří v disku prstence a mezery, mohou astronomové získat mnohem víc informací o prvních okamžicích vývoje mladých exoplanet. 

Ještě detailnější informace na tomto poli poskytla vědcům nedávno vybudovaná soustava radioteleskopů ALMA neboli Atacama Large Millimeter/submillimeter Array. Nový snímek pořízený její pomocí zachycuje dosud nejjemnější pozorované detaily protoplanetárního disku v okolí hvězdy TW Hydrae podobné Slunci. Záběr odhaluje fascinující mezeru, jež se nachází ve stejné vzdálenosti od stálice, v jaké Země krouží kolem Slunce. 

2013: Známe stáří vesmíru

Počátek vesmíru popisuje teorie obrazně nazývaná Velký třesk. Podle poznatků z družice WMAP se kosmos zrodil před 13,75 miliardy let, kdy vznikly také prostor a čas. Počáteční hustota vesmíru byla velmi vysoká, stejně jako jeho teplota, s postupným rozpínáním však obě hodnoty klesaly. Brzy po svém zrodu se kosmos prudce zvětšil – tuto fázi astronomové označují termínem „inflace“. Svou přítomností se tak projevila skrytá energie, jejíž existenci však vědci objevili teprve nedávno. Poté se rozpínání vesmíru zpomalilo, nicméně v posledních zhruba pěti miliardách let se znovu zrychluje.

Přibližně 400 tisíc let po Velkém třesku, kdy teplota kosmu klesla asi na 4 000 °C, došlo k velmi důležité události: Vzniklo záření, které dnes označujeme jako reliktní (relikt = pozůstatek), postupně se ochlazovalo a v současnosti dosahuje teploty pouhých 2,73 K, tj. −270 °C. V jeho rozložení přitom můžeme objevit drobné fluktuace, což jsou první struktury, které se ve vesmíru utvářely. Před sedmi lety bylo na základě měření evropské sondy Planck stáří kosmu upřesněno na 13,82 miliardy roků, tedy přibližně o 100 milionů víc, než uváděla dřívější měření.

2015: Na Marsu se nachází tekutá voda

Řadu let pozorovali astronomové na detailních fotografiích povrchu Marsu tmavé pruhy, jež se objevovaly a zase mizely. Přítomnost kapalné vody a její stékání z kopců či po vnitřních stěnách kráterů považovali vědci za silně nepravděpodobné – kvůli nízkému tlaku a teplotám hluboko pod bodem mrazu, jež na rudé planetě panují. Spíš se proto přikláněli například k sesuvům písku. Úkazy se objevovaly na mnoha marsovských lokalitách v době, kdy teplota vystoupila nad −23 °C, a s jejím opětovným poklesem zase mizely. Loňské objevy, na nichž se podílela americká sonda Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), však poskytly zcela jasný důkaz, že i dnes – řečeno s trochou nadsázky – tečou po povrchu rudé planety přerušované proudy kapalné vody.

Nový objev vodou nasycených solí, tzv. perchlorátů, ukazuje, že by mohly mít vztah k těmto tmavým, střídavě se vyskytujícím úkazům. Hydratované soli snižují bod tání slaného roztoku, tak jako sůl na pozemských silnicích zabraňuje námraze a sníh rychle taje. Vědci dospěli k závěru, že podobný jev vysvětluje sezonní vznik tmavých pruhů na Marsu.

2015: Na Enceladu je oceán s gejzíry 

Pod ledovou kůrou geologicky aktivního Saturnova měsíce Enceladu se nachází globální oceán. Vyplývá to z nových dat, jež na Zemi postupně odeslala americká sonda Cassini. Vědci zjistili, že ledový krunýř Enceladu nesahá až do nitra tělesa. Tento objev naznačuje, že jemné výtrysky vodní páry, ledových částic a jednoduchých organických molekul, které sonda pozorovala poblíž jižního pólu, vycházejí z prasklin v ledové kůře a napájí je rozsáhlý podpovrchový rezervoár kapalné vody. Astronomové analyzovali velké množství snímků pořízených družicí od poloviny roku 2004, kdy byla navedena na oběžnou dráhu kolem Saturnu. Mohli tak s extrémní přesností změřit odchylky v rotaci měsíce. Zjištění přítomnosti globálního oceánu na Enceladu představuje největší objev od zaznamenání gejzírů v blízkosti jeho jižního pólu.

Sonda Cassini skrz zmíněné gejzíry také několikrát prolétla a tyto drahocenné vzorky materiálu zkoumala. Kromě vodní páry detekovala metan, oxid uhelnatý, oxid uhličitý a jednoduché i složitější organické látky. Malý ledový měsíc tak obsahuje vše, co život potřebuje ke své existenci. Více než 90 pozorovaných výtrysků různých velikostí rozprašuje vodní páru, krystalky ledu a směs organických látek na rozsáhlou oblast povrchu. Jde o nejnadějnější místo pro biologický výzkum – kromě Země.

2015: Gravitační vlny existují

Sto let po teoretické předpovědi gravitačních vln ohlásili vědci i jejich úspěšné pozorování, poté co zaznamenali signál vyvolaný kolizí dvou černých děr. Naplnila se tak poslední z předpovědí vycházejících z obecné teorie relativity a nyní se otevírají nové možnosti výzkumu jevů, jež souvisejí například s finálními epizodami života hmotných hvězd. 

Na letošní únorové tiskové konferenci seznámili odborníci veřejnost s pozorováním pomocí vědeckého zařízení LIGO neboli Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory. 14. září 2015 přístroj zaznamenal zčeření časoprostoru v důsledku kolize dvou černých děr, přičemž každá měla hmotnost okolo třiceti sluncí. Interpretace záznamu trvajícího pouhý zlomek sekundy vypráví příběh dvou objektů, které kolem sebe navzájem kroužily, postupně zrychlovaly na 250 oběhů za sekundu, až se nakonec srazily a splynuly do jediné rotující černé díry.

Hlavní součást projektu LIGO tvoří dva americké detektory umístěné v louisianském Livingstonu a v Hanfordu ve státě Washington, které pracují dohromady jako jeden instrument. Z centrální budovy s detektorem vždy vycházejí dva laserové paprsky svírající pravý úhel. Každý z nich pak putuje vlastním čtyřkilometrovým vakuovým tunelem, na jehož konci se nachází zrcadlo odrážející paprsek zpět. Pokud časoprostorem prochází gravitační vlna, jeden z tunelů se prodlužuje, zatímco druhý se zkracuje. To způsobí, že dva laserové paprsky již nejsou identické.

TIP: Mýty kolem gravitačních vln: Co jejich existence znamená pro podstatu vesmíru

Instrumenty LIGO fungovaly už mezi léty 2002 a 2010, nicméně bez úspěchu. Po odstávce a modernizaci, jež výrazně zvýšila jejich citlivost, se pozorování loni v září obnovilo – a objev byl záhy na světě. Detektor v Louisianě zaznamenal událost o několik milisekund dřív, z čehož lze vyvodit, že se zdroj gravitačních vln nacházel na jižní obloze.