Mladé universum
Rentgenové dvojhvězdy mohly ohřát vesmír později, než to vypadalo

Astronomové přepočítávají historii všehomíru. Podle nové teorie to vypadá, že se v něm začalo přibývat ionizovaných atomů později, než si dosud mysleli. Jestli je to pravda, ověří až nové dalekohledy, které vědci teprve plánují.

Po velkém třesku vypadal vesmír dlouho jinak než dnes. Místo hvězd, galaxií a černých děr a dalších věcí, které dneska potkáte na každém rohu, to byla jen žhavá neprůhledná kaše horkého plazmatu. Skládala e většinou z protonů a elektronů promíchaných s fotony. Jak se mladý vesmír rozpínal, ochlazoval se. V době okolo 380 tisíc let od svého počátku vychladl natolik, že se protony a elektrony mohly spojovat do jader vodíku. Stal se průhledným. Pohledu na něj byste si na něj ale nejspíš moc neužili, protože byla tma.

Hvězdy, které by ho osvítily, se měly z vodíkové hmoty teprve zrodit. Někdy v době, kdy se začaly formovat, také něco začalo znovu odtrhávat elektrony z vodíkových atomů. Tomuto období říkají astronomové reionizace. Anastasia Fialková a Rennan Barkana z Telavivké univerzity a Eli Visbal z Columbijské univerzity o něm teď zveřejnili v časopise Nature nové poznatky.

Horká minulost

Jejich výzkum možná přinutí astronomy modely vývoje vesmíru poopravit. Po velkém třesku zůstalo ve vesmíru všeprostupující elektromagnetické záření, označované jako reliktní. Když zahřejete nějakou věc, začne zářit. Každé frekvenci záření proto odpovídá určitá teplota, na kterou ji můžete přepočítat. Reliktní záření se tudíž dá vnímat i jako měřítko teploty vesmíru. Ta klesá tím víc, čím víc se vesmír rozpíná.

Astronomové měří teplotu ve stupních Kelvina. Změna teploty o jeden stupeň Kelvina je stejná jako o jeden stupeň Celsia, až na to, že stupnice začíná na nejnižší možné teplotě vůbec, absolutní nule, - 273,15 °C.

V současnosti, 13,8 miliardy let po velkém třesku, je teplota reliktního záření asi 2,73 K. V období reionizace byla však okolo 30 K. První hvězdy, které tehdy vznikaly, byly velké a rychle se hroutily do podoby neutronových hvězd nebo černých děr. Pokud se navzájem obíhaly s jinými hvězdami, začaly jim pak krást hmotu stejně, jako to dělají černé díry ve dvojhvězdách v současném vesmíru.

Padající hmota vydávala záření, které trhalo z vodíkových atomů v okolí elektrony, jehož energie mnohonásobně přesahovala tehdejší kosmické pozadí. Podle vědců se pohybovala okolo 3 kiloelektronvoltů. Přepočítáno pomocí odpovídacího stroje Wolfram Alpha to odpovídá teplotě 7,01 milionů kelvinů.

Vesmírná archeologie

Okolo rentgenových dvojhvězd tak začaly vznikat bubliny ionizovaného materiálu. Fialková, Barkana a Visbal tvrdí, že se fotonům s už uvedenou energií odrthávání elektronů z atomových jader nedařilo. Podle současných představ astronomů měla nabitá plazma převážit nad neutrálními atomy někdy v období od 150 tisíc do jedné miliardy let po velkém třesku. Nový výzkum naznačuje, že k reionizaci došlo až na konci této éry. Vesmír se zahříval pomalu. Bubbliny byly méně výrazné, než se dosud zdálo.

Teorie Fialkové, Barkana a Visbaly by měla být ověřitelná. Vědci předpovídají, že by se odlišný průběh reionizace měl projevit na povaze záření z této éry, které dá pořád ještě pozorovat. Jelikož se vesmír dosud rozpíná, prodloužila se vlnová délka záření z původních jednadvaceti centimetrů na metry.

V současnosti zachytí takové záření nizozemský radioteleskop LOFAR (Low-Frequency Array) a observatoř PAPER (Precision Array for Probing the Epoch of Reionization) Jihoafrické republice. Oba přístroje mají ale příliš malé rozlišení. Lepší budou mít momentálně plánované radioteleskopy SKA (Square Kilometre Array) jehož antény by měly vyrůst na Novém Zélandu, v Austrálii a v Jižní Africe a HERA (Hydrogen Epoch of Reionization Array). Až budou hotové, uvidíme.