Národní úřad pro letectví a vesmír

O snímku

Současná pozorování naznačují, že vesmír je starý přibližně 13,7 miliardy let. Víme, že cesta světla trvá dlouho, takže pokud pozorujeme objekt vzdálený 13 miliard světelných let, pak k nám toto světlo putuje již 13 miliard let. V podstatě vidíme tento objekt tak, jak se objevil před 13 miliardami let.

S každým dalším rokem nám naše nejnovější technologie umožňují vidět dál a dál do minulosti.

Snímek použitý pro tuto zastávku na naší cestě je Hubbleovo ultrahluboké pole (UDF). UDF je jedním z dosud nejhlubších pohledů na viditelný vesmír; rozhodně byl nejhlubším, když byl v letech 2003-2004 původně vytvořen. V tomto zobrazení se nachází přibližně 10 000 galaxií, což je jakýsi „vzorek jádra“ velmi úzkého kousku oblohy poblíž souhvězdí Fornax. Nejmenší, nejčervenější galaxie na snímku, kterých je asi 100, patří mezi nejvzdálenější známé objekty!

UDF se dívá přibližně 13 miliard let zpět (přibližně 400 až 800 milionů let po Velkém třesku). Galaxie, které existovaly v tomto časovém období, by byly velmi mladé a jejich struktura a vzhled by se velmi lišily od velkých spirál, které vidíme v okolí dnes.

Jaký je nejvzdálenější známý objekt od Země?

Aktualizace 02/03/16: Zde jsou nejnovější kandidáti (ze září, resp. května 2015) na nejvzdálenější dosud objevenou galaxii. EGS8p7 ve vzdálenosti více než 13,2 miliardy světelných let a EGS-zs8-1 ve vzdálenosti 13,1 miliardy světelných let.

V prosinci 2012 astronomové oznámili objev sedmi primitivních galaxií Hubbleovým vesmírným dalekohledem, které se nacházejí ve vzdálenosti více než 13 miliard světelných let od nás. Výsledky pocházejí z průzkumu stejného kousku oblohy známého jako Ultra Deep Field (UDF). Při tomto průzkumu nazvaném UDF12 byla použita Hubbleova kamera Wide Field Camera 3, která umožnila nahlédnout hlouběji do vesmíru v blízkém infračerveném světle než jakékoli předchozí Hubbleovo pozorování.

Proč infračervené záření? Protože vesmír se rozpíná, a proto čím dále do minulosti se díváme, tím rychleji se od nás objekty vzdalují, což posouvá jejich světlo směrem k červené barvě. Červený posuv znamená, že světlo, které je vyzařováno jako ultrafialové nebo viditelné, je stále více posouváno k červenějším vlnovým délkám.

Extrémní vzdálenost těchto nově objevených galaxií znamená, že jejich světlo k nám putuje již více než 13 miliard let, tedy z doby, kdy vesmír měl méně než 4 % svého současného stáří.

Jejich objev, o kterém si můžete přečíst více v článku NASA, je vzrušující, protože nám může poskytnout představu o tom, jak hojné byly galaxie v blízkosti doby, kdy podle astronomů začaly galaxie poprvé vznikat. (Phil Plait má o tomto objevu také dobrý sloupek.)

V době psaní tohoto článku se zdá, že jedna z galaxií v tomto nedávném Hubblově objevu může být rekordmanem vzdálenosti – byla pozorována 380 milionů let po velkém třesku s červeným posuvem 11,9. V roce 2012 byla galaxie pozorována v roce 2012. To znamená, že světlo z této galaxie (na obrázku níže) odešlo před více než 13,3 miliardami světelných let.

Před necelým měsícem byl aktuálním kandidátem tento objekt: mladá galaxie MACS0647-JD. Je jen nepatrným zlomkem velikosti naší Mléčné dráhy – a byla pozorována 420 milionů let po velkém třesku, kdy vesmír dosahoval 3 % svého současného stáří 13,7 miliardy let. Aby astronomové tuto galaxii spatřili, využili silné gravitace masivní kupy galaxií MACS J0647+7015 ke zvětšení světla ze vzdálené galaxie; tento efekt se nazývá gravitační čočkování.

Již v roce 2012 tým astronomů díky kombinovanému výkonu Spitzerova a Hubbleova vesmírného dalekohledu NASA a také s využitím gravitační čočky spatřil tehdy možná nejvzdálenější galaxii, jaká kdy byla pozorována. Světlo z této mladé galaxie MACS1149-JD bylo vyzařováno v době, kdy byl náš 13,7 miliardy let starý vesmír starý pouhých 500 milionů let.

V roce 2010 byl v Hubbleově ultrahlubokém poli nalezen kandidát na nejvzdálenější galaxii. Předpokládá se, že galaxie UDFy-38135539 je od nás vzdálena 13,1 miliardy světelných let. Více informací najdete v tomto článku na blogu Phila Plaita. Použil jsem jeho označené obrázky:

Objekty v Hubblově ultrahlubokém poli mohou být nejvzdálenějšími známými objekty, ale existují i další uchazeči.

Mezi ně patří galaxie Abell 1835 IR1916, kterou v roce 2004 objevili astronomové z Evropské jižní observatoře pomocí přístroje pro blízkou infračervenou oblast na dalekohledu Very Large Telescope. Objekt je pro nás viditelný díky gravitačnímu čočkování kupou galaxií Abell 1835, která se nachází mezi tímto objektem a námi. Předpokládá se, že tato galaxie je od nás vzdálena asi 13,2 miliardy světelných let, což znamená, že by mohla pocházet z doby asi 500 milionů let po velkém třesku. Všimněte si však, že tento nález nebyl ověřen jinými přístroji – Spitzerův vesmírný dalekohled se o to pokusil v roce 2006, ale bez úspěchu.

V roce 2004 také tým využívající Hubbleův vesmírný teleskop i Keckovu observatoř objevil galaxii, která je od nás pravděpodobně vzdálena asi 13 miliard let. Byla nalezena při pozorování kupy galaxií Abell 2218. Světlo ze vzdálené galaxie bylo viditelné díky gravitačnímu čočkování. Velmi vzdálený objekt je ten, který je zakroužkován. Více informací najdete v této tiskové zprávě.

Dále je tu infračervený vesmírný dalekohled Jamese Webba. Pokud si vzpomínáte, Hubble má možnost pozorování v blízké infračervené oblasti, ale ne ve střední infračervené oblasti, a pro objekty s velmi vysokým červeným posuvem by k pozorování těchto nejvzdálenějších objektů bylo zapotřebí výkonného dalekohledu s možností pozorování ve střední infračervené oblasti. JWST bude schopen dohlédnout až k prvním svítícím objektům, které se zrodily po velkém třesku.

Ve skutečnosti je jedním z cílů JWST dohlédnout ještě dále do minulosti, až k pouhým 200 milionům let po velkém třesku. Podle jednoho z modelů vývoje galaxií se tehdy zformovaly první galaxie a my potřebujeme JWST, abychom tuto teoretickou předpověď otestovali!

(Poznámka: JWST bude schopen vidět tyto první galaxie bez pomoci gravitačního čočkování; gravitační čočkování by nám je mohlo umožnit vidět lépe, ale neumožnilo by nám nutně vidět dále v čase).

Informace o vzdálenosti

Některé z nově objevených objektů mohou být vzdáleny více než 13 miliard světelných let, jak vyplývá ze standardního modelu vesmíru. K potvrzení předpokládaných vzdáleností těchto objektů však bude zapotřebí nové výkonné generace dalekohledů, jako je například vesmírný dalekohled Jamese Webba.

Při přepočtu 13 miliard světelných let na kilometry se objevuje ohromující počet nul – vychází přibližně 123 000 000 000 000 000 000 000 000 km.

S postupujícím časem bude naše schopnost vidět stále dál a dál – což nám umožní nahlédnout do samotných počátků existence vesmíru!

Jak počítáme vzdálenosti této velikosti?

U těchto vzdáleností se používá červený posuv objektů, přičemž se Hubbleův zákon rozšiřuje i na vzdálený vesmír. Zde musíme znát historii toho, jak rychle se vesmír rozpínal v každém časovém okamžiku. To lze vypočítat z množství normální a temné hmoty a temné energie. Vyzkoušejte Javascriptovou kosmologickou kalkulačku profesora Wrighta na adrese:
http://www.astro.ucla.edu/~wright/CosmoCalc.html

Další informace o Hubbleově zákonu najdete v části o zjišťování vzdáleností k nejbližším nadkupám.

Proč jsou tyto vzdálenosti pro astronomy důležité?

Vědci odhadli stáří vesmíru na 13,73 miliardy let (s nejistotou asi 120 milionů let). Když pozorujeme objekt vzdálený 13 miliard světelných let, pozorujeme ho v podstatě tak, jak vypadal před 13 miliardami let, kdy byl vesmír mladý. Možnost vidět, a tedy snad i pochopit raný vesmír je důležitá pro pochopení jeho vzniku. Pokud uvidíme dostatečně daleko, možná zahlédneme první galaxie v době, kdy se teprve formovaly. Možná budeme jednoho dne schopni spatřit první počátky formování. Mohli bychom vidět ještě dále do minulosti? To ukáže jen čas (a technologie)!

Doba cesty

Při rychlosti 17,3 km/s (rychlost, kterou se Voyager vzdaluje od Slunce) by cesta do této vzdálenosti trvala přibližně 225 000 000 000 000 let. Při rychlosti světla by to trvalo 13 miliard let!

Zpět