Astrofyzici objasnili, že prach v galaxiích ovlivňuje měření jejich vzdáleností ve vesmíru

2. 2. 2024 Leoš Verner Michal Zajaček

Astrofyzici, kteří se dlouhodobě zabývají vznikem, strukturou a vývojem vesmíru, využívají explodující hvězdy, neboli supernovy, jako tzv. standardní svíčky. Standardní svíčka je v astronomii označení pro zdroj známé světelné energie, který umožňuje určit jeho vzdálenost od Země. Standardní svíčky slouží k měření vzdáleností ve vesmíru. Díky porovnání změřené intenzity záření supernovy s její celkovou energií lze totiž určit i tzv. svítivostní vzdálenosti ve vesmíru. V posledních deseti letech ale způsobila teoretickým fyzikům některá měření vrásky na čele. Objevili totiž určité nesrovnalosti v změřené míře rozpínaní vesmíru, tzv. Hubblově konstantě.

„Je sice známá skutečnost, že vesmír se rozpíná a jeho rozpínání se zrychluje, známé metody ale přinášely zejména při měření rychlosti rozpínání rozdílné hodnoty,“ popsal Michal Zajaček z Ústavu teoretické fyziky a astrofyziky Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity. Rozpor v Hubblově konstantě se objevuje pří porovnaní blízkých a vzdálených měřeních. Rozlousknutí tohoto problému by pomohlo měření napříč celým viditelným vesmírem, což umožňují galaxie. „Nejprve je ale nutné je nakalibrovat, aby se daly využívat jako standardní svíčky k měření vzdáleností,“ vysvětluje brněnský fyzik.

Odborníci vytypovali 58 aktivních galaxií, které se dají kalibrovat pomocí dvou odlišných metod. První metoda vyhodnocuje ultrafialové a rentgenové záření vyzařované centry galaxií. Druhá metoda pracuje s hodnotami ultrafialového záření ve vztahu k poloměrům akrečních disků kvasarů. Akrečním diskem je nazývána struktura vytvořená z rychle rotujícího plynu okolo masivní černé díry v centrech galaxiích. Plyn se při rychlém oběhu zahřívá na vysoké teploty kolem statisíců stupňů Celsia a září intenzivně zejména v ultrafialovém a rentgenovém oboru spektra.

„Z výsledků měření vzdáleností galaxií pomocí zmíněných dvou metod vyplynul rozpor, takže jsme se zabývali otázkou, čím to může být. Zjistili jsme, že prach, který se nachází v centrech galaxií a obíhá v podobě oblaků kolem centrální černé díry může pohlcovat a rozptylovat jak UV, tak rentgenové záření těchto kvasarů, a tím zkreslovat změřené vzdálenosti galaxií od nás,“ vysvětlil astrofyzik a hlavní autor studie Michal Zajaček „Je to jako když si představíte písečnou bouři na poušti, která výrazně tlumí sluneční světlo,“ dodává Zajaček.

Tým Michala Zajačka, ve kterém jsou také astronomové z Polska, USA, Chile a Brazílie ve své práci – na základě získaných dat – ukázal, že prach v okolí galaxií, který je tvořen především zrnky uhlíku a křemíku, zkresluje naměřené hodnoty vzdálenosti především u první metody, ale nemá vliv na druhou metodu, která pracuje se vztahem poloměr-svítivost. Na základě tohoto zjištění proto odborníci navrhují, aby se první metoda již k měření vzdálenosti galaxií a následně k určování parametrů stavby a vývoje vesmíru nevyužívala.

„Jde o bezesporu jedno z nejvýznamnějších témat, kterými se v současnosti fyzici zabývají. Tato metoda by mohla fyzikům pomoci v objasnění nejasností v současných teoriích o vesmíru. A kdo na to přijde, tak za to možná dostane Nobelovku,“ s úsměvem shrnuje význam výzkumu Michal Zajaček.

Podrobnosti k publikované studii vč. kontaktů a dalších podkladů najdete v podrobném článku dr. Zajačeka ZDE.

Původní článek v Astrophysical Journal je k dispozici zde. The Astrophysical Journal, Volume 961, Issue 2, Article 229, DOI: 10.3847/1538-4357/ad11dc.