Chemické složení vzdálených galaxií je překvapivě podobné jako u Slunce

Jen tři a půl dne pozorování kupy galaxií v souhvězdí Persea přineslo astrofyzikům z Japonska, USA i České republiky přelomové informace. Díky japonské družici Hitomi, na jejímž vědeckém programu se podílel také Norbert Werner z Přírodovědecké fakulty MU, vědci mimo jiné zjistili, že naše Slunce má téměř totožné chemické složení jako vzdálené galaxie. Upřesnili také, jak vznikají supernovy typu Ia, které obohacují vesmír o většinu železa a niklu.

Kupa galaxií v Perseu je vzdálená 240 milionů světelných let. Je to útvar, v němž tisíce galaxií obíhají v horkém mezigalaktickém plynu s teplotou v průměru 50 milionů stupňů Celsia. Vědci sledovali rentgenové záření vznikající v plynu a zjistili tak, v jakém poměru jsou v něm obsažené různé chemické prvky.

Zkoumali především poměr niklu k železu a také se jim podařilo získat přesnější poměry manganu a chromu. „Překvapilo nás to, šlo o hodnoty téměř totožné s těmi, jaké pozorujeme u Slunce. Přitom jde o jiné prostředí s odlišnou, mnohem delší historií, než má naše hvězda,“ uvedl Werner a dodal, že Slunce má tedy na vesmír průměrné chemické složení.

Záření sledovali odborníci za pomoci rentgenového spektrometru vyvinutého ve spolupráci NASA a japonské vesmírné výzkumné agentury JAXA. Spektrometr měl asi třicetkrát lepší rozlišení než předchozí přístroje. Vědci tedy očekávali, že v oblasti pozorování rentgenového záření z vesmíru dosáhnou velkých pokroků.

„Zaměřili jsme se na kupu galaxií v Perseu proto, že jde o nejjasnější takový objekt a bylo tedy jasné, že získáme kvalitní data. Objekt jsme pozorovali krátce po startu družice, což bylo štěstí, ta totiž zhruba po měsíci nečekaně zanikla,“ přiblížil Werner komplikace této vesmírné mise.

Skladbu chemických prvků ve vesmíru silně ovlivňují supernovy typu Ia, které vytvářejí uvedené kovy. Vznik supernov vědci díky tomuto pozorování poznali lépe. Existují dva hlavní modely vzniku těchto typů hvězd. Jedna teorie tvrdí, že jde o hvězdy typu bílého trpaslíka, které s další hvězdou tvoří dvojhvězdu a postupně berou hmotu svému souputníkovi. Při překročení hranice 1,4 hmotnosti Slunce vybuchnou a jejich hmota se zcela rozmetá, a do okolí vyvrhnou prvky, které v nich vznikly. Například železa tolik jako jsou dvě třetiny hmotnosti Slunce.

„Druhá teorie říká, že supernova vznikne srážkou dvou menších bílých trpaslíků. Oba scénáře ale vedou k odlišným poměrům pozorovaných prvků. Naše měření ukázala, že bílí trpaslíci vybuchují oběma způsoby, a ke vzniku supernov typu Ia tak vedou obě cesty a přispívají rovnoměrně k obohacování vesmíru,“ přiblížil další výsledky pozorování Werner.

Družice se přestala ozývat už po měsíci

Kvalitní data z pozorování kupy vznikla přesto, že měření nevyužilo možnosti přístroje naplno. Krátce po startu byl totiž ještě zapnutý filtr, který propouštěl jen tvrdá rentgenová spektra. Přesto vědci získali kvalitní data právě z rentgenového pozorování kupy galaxií.

„Byla to smutná událost, družice odstartovala 17. února 2016 a 26. března se přestala ozývat. Jeden den jsme slavili výborné výsledky a druhý den bylo vše jinak,“ popsal dramatické chvíle mise Werner. Šlo o dosud největší vědeckou vesmírnou misi, kterou Japonsko připravilo. Protože i částečné výsledky byly velmi zajímavé, rozhodli se proto připravit další vesmírnou misi pod názvem X-Ray Astronomy Recovery Mission, která ponese druhý prototyp rentgenového spektrometru. Družice by měla odstartovat v roce 2021.

Na podobný typ sledování se chystá i jeden z největších projektů Evropské kosmické agentury, která připravuje miliardovou misi s názvem Athena. Na oběžnou dráhu vynese rentgenové spektrometry s ještě vyšším rozlišením, než měla Hitomi. Do vesmíru se ale dostane nejdřív v roce 2029.

Masarykova univerzita | Masaryk university