Týdeník věnovaný aktualitám a novinkám z fyziky a astronomie.
Vydavatel: AGA (Aldebaran Group for Astrophysics)
Číslo 11 – vyšlo 13. března, ročník 7 (2009)
© Copyright Aldebaran Group for Astrophysics
Publikování nebo šíření obsahu je zakázáno.
ISSN: 1214-1674,
Email: bulletin@aldebaran.cz

Trpaslíci rostou ze zbytků

Ivan Havlíček

Určitě bude více možností, jak vznikají trpasličí galaxie. Díky kosmické observatoři GALEXGALEX – Galaxy Evolution Explorer, kosmický dalekohled NASA určený ke studiu galaxií v ultrafialovém oboru. GALEX pracuje od roku 2003. Hlavním přístrojem je Cassegrainův dalekohled o průměru primárního zrcadla 50 cm. Dalekohled zobrazí oblast o průměru 1,2°. Pracuje v FUV pásmu (135÷175 nm) a NUV pásmu (175÷280 nm) s rozlišením 6÷8 úhlových sekund. Observatoř také pracuje v režimu s rozlišením 1 úhlové sekundy pro astrometrii a UV záření kosmického pozadí. byl nedávno popsán proces, který astronomové dosud neměli možnost pozorovat. Observatoř GALEX, pracující v UV oboru, rozpoznala utváření galaxií z plynu, který pochází z velmi raného vesmíru.

Galaxie – kompaktní seskupení hvězd, hvězdných asociací, otevřených a kulových hvězdokup, mezihvězdné látky a temné hmoty. Galaxie se liší svou strukturou (spirální, eliptické, nepravidelné,…), vyzařovaným výkonem (neaktivní, aktivní, rádiové, Seyfertovy,…) a zejména svojí hmotností. Hmotnost je udávána v miliardách až stovkách miliard hmotností Slunce. Galaxie jsou obvykle součástmi vyšších celků, jako jsou kupy, nadkupy, vlákna a stěny. V centrech většiny galaxií se nacházejí obří černé díry.

Dwarf Galaxy – trpasličí galaxie. Galaxie velmi malých rozměrů o hmotnosti 10⁹÷10¹⁰ M_S, často nepravidelného tvaru. Obsahují hvězdy nejrůznějšího stáří, a proto je lze spektroskopicky odlišit od obřích kulových hvězdokup, ve kterých se nachází jen velmi staré hvězdy.

Temná hmota – hmota ve vesmíru nebaryonové povahy, která není složena z kvarků. Temná hmota udržuje pohromadě svítící objekty velkých rozměrů, které díky ní v periferních oblastech obíhají rychleji, než odpovídá gravitačnímu zákonu aplikovanému na viditelnou hmotu. Podle posledních odhadů na základě pozorování existuje ve vesmíru 5 % baryonové hmoty, 27 % temné hmoty a 68 % temné energie. Existuje několik hypotetických částic, které jsou vhodnými kandidáty na částice temné hmoty, dosud však nebyly objeveny. Termín „temná hmota“ zavedl v roce 1933 Fritz Zwicky, když zjistil, že se členové Kupy galaxií ve Vlasech Bereniky pohybují v průměru rychleji, než by odpovídalo gravitačním účinkům viditelné látky. Existují také teorie, které se pokoušejí vysvětlit rotační křivky galaxií a pohyby galaxií v kupách jiným způsobem než temnou hmotou.

H I oblasti – oblasti neutrálního vodíku, které jsou nerovnoměrně rozloženy v galaxiích. Nezapočítáváme-li skrytou látku, pak je vodík ve vesmíru nejrozšířenějším prvkem vůbec - hmotnostně jde o cca 70 % veškeré viditelné hmoty. V naší Galaxii je výskyt H I oblastí koncentrován ke spirálním ramenům, výrazně více se vyskytují v galaktickém disku a svým měřítkem jsou srovnatelné s měřítkem spirálních galaktických ramen. H I oblasti jsou relativně chladné – cca 80 K, vodík je zde v základním stavu. Díky přechodu mezi ortovodíkem (elektron a proton mají nesouhlasný spin) a paravodíkem (souhlasný spin) září tyto oblasti na vlně 21,105 cm, což odpovídá frekvenci 1420,4 MHz a lze je mapovat radioastronomickými metodami. Lze tak získat radiovou mapu struktury Galaxie v rovině galaktického disku i ve větších vzdálenostech, kam nelze pro mezihvězdnou extinkci dohlédnout ve viditelné části spektra.

Jasnost hvězdy – osvětlení vyvolané hvězdou na rovině proložené pozorovacím místem a kolmé k dopadajícím paprskům. Jasnosti hvězd na obloze se liší o mnoho řádů, proto se využívá logaritmická míra této veličiny – hvězdná velikost neboli magnituda. Jasnost klesá se vzdáleností objektu a závisí na pohlcování světla v mezihvězdném prostoru – tzv. extinkci. Vztah mezi jasností a hvězdnou velikostí vyjadřuje Pogsonova rovnice:
m₂ − m₁ = 2,5 log J₁ / J₂.

DSS – Digitized Sky Surveys (DSS 1, DSS 2) jsou celooblohové digitalizované přehlídky snímků z Palomarského (USA) a Schmidtova (Anglie) dalekohledu. Snímky pokrývají pásma E, V, J, R a N. Fotografické desky zabírající pole 6,5°×6,5° byly skenovány s rozlišením 1″. Snímky jsou přístupné ve formátech FITS a GIF.

Trpasličí galaxie jsou uskupení hvězd a mezihvězdného prachu a plynu, která známe jako satelity obřích galaxií. V porovnání s velkými hvězdnými ostrovy jde ale o velmi slabě svítící objekty, a proto je rozlišíme jen v relativně blízkém galaktickém okolí. Místní skupina galaxií, v níž dominují vedle naší Galaxie také galaxie M 31 a M 33, má kolem čtyř desítek takových trpasličích průvodců. Nejznámější jsou Magellanova mračna viditelná z jižní oblohy, ale většina trpasličích galaxií byla objevena až v posledních několika desetiletích právě pro svoji velmi slabou plošnou jasnost. Těmto objektům obvykle chybí rozpoznatelné jádro a plošná jasnost ve viditelném oboru je mdlejší než m_V= 22 mag/arcsec² (vizuální magnitudaMagnituda – někdy též zdánlivá magnituda, logaritmická míra jasnosti objektu, m = −2,5 log J. Tato definiční rovnice se nazývá Pogsonova rovnice (zavedl ji anglický astronom Norman Pogson v roce 1856). Koeficient je volen tak, aby hvězdy s rozdílem pěti magnitud měly podíl vzájemných jasností 1:100. Znaménko minus v definici je z historických důvodů. Magnitudy takto vypočtené odpovídají historickému dělení hvězd do šesti skupin (nula nejjasnější, 5 nejméně jasné pozorovatelné okem). Nejjasnější hvězda na severní polokouli Arcturus má magnitudu −0.05, nejjasnější hvězda celé noční oblohy, Sírius, má magnitudu –1.6. Relativní magnituda vypovídá o skutečné jasnosti hvězdy na obloze, která kromě svítivosti závisí také na vzdálenosti hvězdy. Rozlišujeme bolometrickou magnitudu (v celém spektru) a vizuální magnitudu (pouze ve viditelném spektru). na čtverečnou úhlovou sekundu). U galaxií vzdálených desítky nebo i stovky milionů světelných rokůSvětelný rok (ly) – vzdálenost, kterou světlo ve vakuu urazí za jeden rok, 1 ly = 9,46×10¹² km. jde vesměs o objekty za hranicí pozorovatelnosti. V těchto vzdálenostech se ale mohou některé satelitní trpasličí galaxie prozradit plynnými mosty, které svítí v rádiovém oboru, a kterými jsou trpaslíci propojeni s obřími svítícími galaxiemi. Dosud známé trpasličí galaxie obsahují, spolu se svítícím materiálem, také temnou hmotu, stejně jako obří hvězdné ostrovy. Čím je trpasličí galaxie blíže jádru obří galaxie, tím je v ní větší poměr hmoty temné ku svítivé. Jsou popsány dokonce i objekty, v nichž je temné hmoty až desetinásobně více než materiálu, který svítí. Svítící látkou jsou zde hvězdy, prach a převážně vodíkovýVodík – Hydrogenium, je nejlehčí a nejjednodušší plynný chemický prvek, tvořící převážnou část hmoty ve vesmíru. Má široké praktické využití jako zdroj energie, redukční činidlo při chemické syntéze a v metalurgii nebo jako náplň balonů a vzducholodí. Vodík objevil roku 1766 Henry Cavendish. plyn. Ve spektrech těchto objektů jsou také obvykle zastoupeny kovy.

Trpasličí galaxie v okolí spirální galaxie

Trpasličí galaxie svištící na orbitách kolem obří spirální galaxie. Trpasličí galaxie na své pouti kolem těžiště soustavy zanechávají plyn, který obohacuje mezigalaktické prostředí a postupně se stává součástí haló obří galaxie. Tyto plynné stopy pohybu trpaslíků pozorujeme u některých velkých galaxií, včetně naší, v rádiovém oboru, a lze z nich vysledovat historii celé soustavy. Zdroj: UVAUVA – University of Virginia, americká univerzita založená v roce 1819 třetím americkým prezidentem Thomasem Jeffersonem, také se jí říká Jeffersonova univerzita. Jejím sídlem je město Charlottesville ve Virgínii. Jako jediná americká univerzita je zařazena do „světového dědictví“ mezinárodní organizací UNESCO..

Observatoř GALEXGALEX – Galaxy Evolution Explorer, kosmický dalekohled NASA určený ke studiu galaxií v ultrafialovém oboru. GALEX pracuje od roku 2003. Hlavním přístrojem je Cassegrainův dalekohled o průměru primárního zrcadla 50 cm. Dalekohled zobrazí oblast o průměru 1,2°. Pracuje v FUV pásmu (135÷175 nm) a NUV pásmu (175÷280 nm) s rozlišením 6÷8 úhlových sekund. Observatoř také pracuje v režimu s rozlišením 1 úhlové sekundy pro astrometrii a UV záření kosmického pozadí. objevila nový typ trpasličích galaxií, u kterých chybí jak kovy, tak temná hmota. Pravděpodobně jde tedy o objekty velmi mladé, které vznikly z materiálu chudého na kovy a temnou hmotu. Touto velmi specifickou substancí by mohl být plyn, který pochází z raných údobí vesmíru. Hvězdy a galaxie byly mladé a kovů, které vznikají při zánicích hvězd, bylo ve vesmíru poskrovnu. Vesmír byl tehdy také menší než dnes a mezigalaktický plyn byl všeprostupujícím prostředím, mnohem hustším než dnešní mezigalaktická prázdnota.

Nové objekty byly nalezeny v prstenci v souhvězdí Lva (Leo Ring), v oblasti, která je známa od roku 1983 radioastronomům jako mezigalaktický plynný oblak nemající optický protějšek ve viditelném světle. Leo Ring se nachází poblíž galaxií M 96 a M 105. Leo Ring je oblakem primordiálního plynu, který si překvapivě až do dnešní doby uchoval původní vlastnosti látky z raného vesmíru. V posledním desetiletí byl Leo Ring podrobně studován v dostupných oborech spektra včetně rádiových vln. Doposud zde však nebyly objeveny žádné hvězdy, ať už mladé nebo staré. Podrobným snímkováním v UV oboru observatoří GALEXGALEX – Galaxy Evolution Explorer, kosmický dalekohled NASA určený ke studiu galaxií v ultrafialovém oboru. GALEX pracuje od roku 2003. Hlavním přístrojem je Cassegrainův dalekohled o průměru primárního zrcadla 50 cm. Dalekohled zobrazí oblast o průměru 1,2°. Pracuje v FUV pásmu (135÷175 nm) a NUV pásmu (175÷280 nm) s rozlišením 6÷8 úhlových sekund. Observatoř také pracuje v režimu s rozlišením 1 úhlové sekundy pro astrometrii a UV záření kosmického pozadí. zde ale byly nalezeny tři oblasti, v nichž k tvorbě hvězd dochází, a které se projevují jen v UV oboru. Mohlo by to znamenat, že zde dochází k utváření nových hvězdných komplexů, z nichž se vyvinou nejmladší trpasličí galaxie, jaké jsme dosud poznali. Protože však neobsahují temnou hmotu a jsou chudé na kovy, půjde o objekty, které se zásadně liší od trpasličích galaxií, které známe. Dosud známí trpaslíci procházejí na své pouti kolem obrů prostředím obohaceným o kovy po zaniklých hvězdách. Absorbují tento plyn a zvyšují tak koncentraci kovů v plynu, který si ponechají. Není jasné, zda s temnou hmotou jde o podobný scénář, nebo zda její podíl v trpasličím objektu je dán jen striktně vzdáleností od jádra obří galaxie, která bývá usazena v jádru obřího haló temné hmoty. Možná jde jen o jakési proplouvání svítící galaktické struktury obřím haló temné hmoty kolem velké galaxie. Nové trpasličí galaxie v Leo Ring se však nacházejí v oblasti, která je mezi dvěma velkými galaxiemi. Koncentrace temné hmotyTemná hmota – hmota ve vesmíru nebaryonové povahy, která není složena z kvarků. Temná hmota udržuje pohromadě svítící objekty velkých rozměrů, které díky ní v periferních oblastech obíhají rychleji, než odpovídá gravitačnímu zákonu aplikovanému na viditelnou hmotu. Podle posledních odhadů na základě pozorování existuje ve vesmíru 5 % baryonové hmoty, 27 % temné hmoty a 68 % temné energie. Existuje několik hypotetických částic, které jsou vhodnými kandidáty na částice temné hmoty, dosud však nebyly objeveny. Termín „temná hmota“ zavedl v roce 1933 Fritz Zwicky, když zjistil, že se členové Kupy galaxií ve Vlasech Bereniky pohybují v průměru rychleji, než by odpovídalo gravitačním účinkům viditelné látky. Existují také teorie, které se pokoušejí vysvětlit rotační křivky galaxií a pohyby galaxií v kupách jiným způsobem než temnou hmotou. je zde tedy mizivá. V budoucnu zde tedy půjde o studium tvorby galaktických zárodků, jaké mohly vznikat v nejranějších údobích vesmíru, kdy hvězdy vznikaly jen z vodíkuVodík – Hydrogenium, je nejlehčí a nejjednodušší plynný chemický prvek, tvořící převážnou část hmoty ve vesmíru. Má široké praktické využití jako zdroj energie, redukční činidlo při chemické syntéze a v metalurgii nebo jako náplň balonů a vzducholodí. Vodík objevil roku 1766 Henry Cavendish. a héliaHelium – plynný chemický prvek, patřící mezi vzácné plyny a tvořící druhou nejvíce zastoupenou složku vesmírné hmoty. Bezbarvý plyn, bez chuti a zápachu, chemicky zcela inertní. Francouzský astronom Pierre Janssen objevil helium ze spektrální analýzy sluneční korony. V roce 1895 se britskému chemikovi Williamu Ramsayovi podařilo izolovat plynné helium na Zemi. Je pojmenované po starořeckém bohu Slunce, Héliovi. a vše ostatní si musely teprve vytvořit.

Leo Ring

Oblast prstenu v souhvězdí Lva – Leo Ring. Na levém obrázku je snímek ve viditelné
oblasti pořízené DSSDSS – Digitized Sky Surveys (DSS 1, DSS 2) jsou celooblohové digitalizované přehlídky snímků z Palomarského (USA) a Schmidtova (Anglie) dalekohledu. Snímky pokrývají pásma E, V, J, R a N. Fotografické desky zabírající pole 6,5°×6,5° byly skenovány s rozlišením 1″. Snímky jsou přístupné ve formátech FITS a GIF., vpravo jde o rádiovou mapu teleskopu AreciboArecibo – do roku 2016 nejvýkonnější radioteleskop světa, ostrov Portoriko. Průměr antény 304 metrů, anténa vyplňuje celé údolí. Povrch tvoří 40 000 hliníkových desek. Postaven byl v roce 1963. Objevy: první extrasolární planeta, změření periody rotace Merkuru, objev podvojného pulsaru PSR 1913+16 (nepřímé potvrzení existence gravitačních vln), potvrzení Jarkovského jevu u planetky Golevka.. Zdroj: NRAONRAO – National Radio Astronomy Observatory, staví a spravuje největší radioteleskopy současnosti. Pod správu NRAO patří radioteleskop v Green Bank, sítě VLA a VLBA a spolu s Evropskou jižní observatoří staví radioteleskopickou síť ALMA..

Leo Ring

Spodní část horního snímku detailně zobrazená observatoří GALEXGALEX – Galaxy Evolution Explorer, kosmický dalekohled NASA určený ke studiu galaxií v ultrafialovém oboru. GALEX pracuje od roku 2003. Hlavním přístrojem je Cassegrainův dalekohled o průměru primárního zrcadla 50 cm. Dalekohled zobrazí oblast o průměru 1,2°. Pracuje v FUV pásmu (135÷175 nm) a NUV pásmu (175÷280 nm) s rozlišením 6÷8 úhlových sekund. Observatoř také pracuje v režimu s rozlišením 1 úhlové sekundy pro astrometrii a UV záření kosmického pozadí.. Zřetelná, včetně spirální struktury, je galaxie M 96. Do výřezu je prolnutá modrá plocha ohraničující oblast Leo Ring aktivní v rádiovém oboru. Mladé trpasličí galaxie jsou vyznačeny světle modrými kroužky. Zdroj: CALTECHCALTECH – California Institute of Technology, prestižní americká univerzita, která vznikla v roce 1921. Založil ji chemik Arthur A. Noyes spolu s významným fyzikem Robertem A. Millikanem. Předchůdcem byla Throopova univerzita z roku 1891. Univerzita sídlí v kalifornské Pasadeně. Univerzita zajišťuje provoz JPL (Jet Propulsion Laboratory) americké NASA, analyzuje data ze Spizerova vesmírného dalekohledu a spravuje hanfordskou část detektoru gravitačních vln LIGO..

Mirachův duch

Srovnání obrazu galaxie v UV a ve viditelném oboru. Na obrázcích je patrný přínos zobrazení v UV oboru pro doplnění našich znalostí o vesmíru. Galaxie „Mirachův duch“ je zobrazena na levém snímku ve viditelném světle a v UV na snímku vpravo. Obě zobrazené oblasti jsou shodné. Galaxie nese označení NGC 404 a na levém snímku je vidět jen jako mlhavá skvrnka nad hvězdou Mirach ve středu obrázku. Mirach je červený obr, který většinu světla vyzáří ve viditelném oboru. NGC 404 vděčí za svoji přezdívku poloze v přezářeném zákrytu červené obří hvězdy. Když ale galaxii zobrazíme v ultrafialové oblasti, přezáření hvězdy pomine a kolem centrální galaktické oblasti se objeví slabý prstenec galaktických ramen. Namodralý prstenec je plný mladých modrých hvězd. Je to překvapující, NGC 404 byla dosud považována za strukturu, která již dožila, a nové hvězdy zde už nevznikají. NGC 404 se nalézá ve vzdálenosti 11 milionů světelných roků, šíře zobrazené oblasti je 55 tisíc světelných roků. Hvězda Mirach je od nás oproti tomu vzdálena jen 200 světelných roků a je vidět i bez dalekohledu v souhvězdí Andromedy. Zdroj: CALTECHCALTECH – California Institute of Technology, prestižní americká univerzita, která vznikla v roce 1921. Založil ji chemik Arthur A. Noyes spolu s významným fyzikem Robertem A. Millikanem. Předchůdcem byla Throopova univerzita z roku 1891. Univerzita sídlí v kalifornské Pasadeně. Univerzita zajišťuje provoz JPL (Jet Propulsion Laboratory) americké NASA, analyzuje data ze Spizerova vesmírného dalekohledu a spravuje hanfordskou část detektoru gravitačních vln LIGO..

GALEX

GALEX (The Galaxy Evolution Explorer) je kosmický dalekohled určený ke studiu galaxií v ultrafialovém oboru. GALEX byl vynesen na oběžnou dráhu 28. 4. 2003 nosičem Pegasus. Mise původně projektovaná na 29 měsíců byla v roce 2006 prodloužena a stále pracuje. Data získaná observatoří GALEX pomáhají porozumět vývoji galaxií, a to až do počátečních stádií koncentrace plynu a formování hvězd, kdy se galaktické struktury teprve začínají utvářet. Vidíme tak počátky vzniku stavebních prvků galaxií a hvězdných struktur, které mohou být v jiných oborech spektra rozlišitelné až mnohem později. Hlavním přístrojem observatoře je Cassegrainův dalekohledCassegrainův dalekohled – zrcadlový dalekohled s vrtaným primárním zrcadlem a s vydutým sekundárním zrcadlem před primárním ohniskem. Světelný svazek se odráží od sekundárního zrcadla a vrací se pak v ose dalekohledu otvorem v primárním parabolickém zrcadle do okuláru. Výhoda tohoto typu spočívá v tom, že má podstatně delší ohniskovou vzdálenost a umožňuje tak větší rozlišení. Systém navrhl téměř neznámý francouzský sochař a vědec Sieur Cassegrain v roce 1672. o průměru primárního zrcadla 50 cm. Dalekohled má velmi široké zorné pole – zobrazí oblast o průměru 1,2°. Pracuje v FUV pásmu (135÷175 nm) a NUV pásmu (175÷280 nm) s rozlišením 6÷8 úhlových sekund. Observatoř také pracuje v režimu s rozlišením 1 úhlové vteřiny pro astrometrii a UV záření kosmického pozadí. Zdroj: NASANASA – National Aeronautics and Space Administration, americký Národní úřad pro letectví a kosmonautiku, byl založen prezidentem Eisenhowerem 29. července 1958. Jde o instituci zodpovědnou za kosmický program USA a dlouhodobý civilní i vojenský výzkum vesmíru. K nejznámějším projektům patří mise Apollo, která v roce 1969 vyvrcholila přistáním člověka na Měsíci, mise Pioneer, Voyager, Mars Global Surveyor a dlouhá řada dalších./GSFC.

Klip týdne: Porovnání svitu mladé a staré galaktické struktury

Porovnání svitu mladé a staré galaktické struktury. Jde o vizualizaci založenou na reálném snímkování ve viditelném a UV oboru spektra. Starou galaxii zde představuje galaxie M 81, mladým objektem je galaxie NGC 2537 v Rysovi známá jako Medvědí tlapka (Bear's claw, Bear's paw). Mladé galaktické objekty září oproti starým galaxiím mnohem intenzivněji v UV oboru, protože jsou obřími líhněmi mladých hvězd a staré hvězdy jsou zde spíše výjimkou. V závěru animace je intenzita obou obrazů utlumena, aby bylo možno rozpoznat strukturu mladé galaxie. (avi, 3 MB)

Odkazy

GALEX: New Recipe for Dwarf Galaxies: Start with Leftover Gas; Press Release 18. 2. 2009

http://spaceflightnow.com/pegasus/galex/status.html

Galex: Mission Status Center

GSFC NASA: GALEX

NRAO: An HI Rogues Gallery

D. A. Thilker: Massive star formation within the Leo 'primordial' ring; Nature 457, 990-993 (19 February 2009)

Aldebaran - tabulky - spektrum - UV spektrum