Jak Saul Perlmutter a jeho tým hledali zrychlené rozpínání vesmíru?
Saul Perlmutter vedl Supernova Cosmology Project, jeden ze dvou týmů, které na konci devadesátých let nalezly důkazy zrychleného rozpínání vesmíru. Klíčem byly vzdálené supernovy typu Ia, systematické hledání nových výbuchů a porovnávání jejich světla s kosmologickými modely.
© / kredit: The White House · Zdroj · · Public domain · Úpravy: zmenšení, rámeček a kredit.
Jak zachytit krátkou událost ve vzdálené galaxii
Saul Perlmutter se narodil v roce 1959 v USA. Supernova je prudké zjasnění hvězdy při výbuchu. Pro kosmologická měření se osvědčily supernovy typu Ia, spojené s termonukleárním zničením bílého trpaslíka — hustého hvězdného pozůstatku. Vzdálenou událost potřebujeme zachytit včas, abychom mohli sledovat její zjasňování i slábnutí.
Perlmutterův tým proto porovnával snímky stejných oblastí oblohy pořízené s odstupem. Nový světelný bod se objevil při odečtení staršího snímku od novějšího. Tak bylo možné vyhledat více kandidátů v předem plánované pozorovací kampani a připravit jejich následné sledování.
Proč nestačí vyfotografovat výbuch
Samotný nový bod ještě neříká, že jde o vhodnou supernovu. Je potřeba určit její typ, sledovat vývoj jasnosti a změřit spektrum. Ze spektrálních čar získáme také rudý posuv.
Supernovy Ia nejsou dokonale stejné žárovky. Jejich skutečné světelné výkony se liší. Při porovnávání proto astronomové využívají souvislost mezi průběhem změn jasnosti a vrcholovou svítivostí a kontrolují například vliv prachu. Standardizace znamená právě tyto opravy, které dovolují různé supernovy porovnávat.
Jak z jasnosti vyčteme historii rozpínání
Pro známý světelný výkon platí, že vzdálenější zdroj obvykle pozorujeme slabší. V rozpínajícím se vesmíru se do vztahu promítá i cesta světla během měnícího se prostoru. Porovnáním jasností a rudých posuvů souboru supernov proto zkoumáme historii rozpínání.
Vzdálené supernovy vycházely v průměru slabší, než očekávaly tehdy běžně zvažované zpomalující modely bez kosmologické konstanty. Jedním z vysvětlení bylo, že se rozpínání v pozdější části historie zrychluje. Závěr nevycházel z jediného snímku ani z přímého sledování, jak jedna galaxie právě zrychluje.
Co zveřejnil Supernova Cosmology Project
Výsledky představené v roce 1998 a podrobná práce o 42 vzdálených supernovách, publikovaná v roce 1999, podpořily modely s kladnou kosmologickou konstantou. Tým rozebíral také vliv výběru supernov a dalších možných systematických posunů.
Nezávisle došel k obdobnému závěru High-z Supernova Search Team vedený Brianem Schmidtem, v němž zásadní roli při analýze sehrál Adam Riess. Nobelova cena za fyziku z roku 2011 ocenila Perlmuttera, Schmidta a Riesse za tento objev. Rozsáhlá pozorování a analýzy ale byly dílem obou spoluprací.
Co se tím změnilo a co měříme dál
Objev zrychleného rozpínání zásadně změnil představu o složení vesmíru. Pro složku, kterou toto zrychlování v kosmologických modelech vysvětlujeme, se vžil název temná energie. Její nejjednodušší popis nabízí Einsteinova kosmologická konstanta.
Perlmutterův příběh ukazuje také praktickou stránku objevu: bylo třeba včas zachytit dostatek supernov, zajistit pozorovací čas na dalekohledech a sladit práci týmů při jejich sledování a vyhodnocování měření. Pozdější přehlídky přinesly větší soubory, ale kontrola přesnosti jednotlivých kroků zůstává zásadní.
Zdroje a další čtení
Proč je to zajímavé právě pro vás?
Perlmutterův tým pomohl proměnit obtížně předvídatelné hvězdné výbuchy v systematické měření vesmíru. Objev nevytvořil jen nový výklad, ale také způsob, jak získat dost pozorování k jeho ověření.
Našli jste chybu nebo nepřesnost? Napište redakci. (redakce@kosmonovinky.cz)