Měření prvotního helia zpřesnilo obraz raného vesmíru

Měření prvotního helia zpřesnilo obraz raného vesmíru

Mezinárodní tým astronomů zpřesnil měření množství helia, které vzniklo během prvních pěti minut po velkém třesku. Výsledek podle vědců poskytuje přesnější test podmínek v raném vesmíru i fyzikálních teorií, které jeho vývoj popisují. Výzkum vychází ze 130 hodin pozorování pomocí dalekohledu Large Binocular Telescope a z analýzy 15 vzdálených galaxií.

Helium patří spolu s vodíkem k prvním prvkům, které se ve vesmíru vytvořily. V období takzvané nukleosyntézy velkého třesku, tedy v prvních minutách po jeho vzniku, byly teplota a hustota dostatečné k tvorbě jader lehkých prvků. Pozdější generace hvězd vyráběly další helium i těžší prvky, takže pro studium původního složení vesmíru je důležité najít oblasti, které byly tímto vývojem ovlivněny co nejméně.

Právě takové objekty si vědci vybrali pro nové měření. Šlo o 15 malých a velmi vzdálených galaxií s mimořádně nízkým obsahem prvků těžších než helium. Jejich plyn podle autorů zachovává informace blízké původnímu chemickému složení vesmíru. Astronomové proto mohli sledovat, kolik helia v něm zůstalo, místo aby množství odvozovali především z rozsáhlých vzorků galaxií a následného statistického přepočtu.

Spektrální čáry odhalily drobné odchylky

Výzkumníci při analýze současně zkoumali více než deset spektrálních čar helia a 15 čar vodíku. Spektrální čáry jsou charakteristické otisky, které prvky zanechávají ve světle; jejich intenzita umožňuje odhadnout chemické složení pozorovaného plynu. Současné vyhodnocení různých čar pomohlo odhalit a opravit malé zdroje systematických chyb, které mohou být při přesnosti pod jedním procentem významné.

Výsledkem je podle studie nejistota měření 0,5 procenta, tedy zhruba třikrát lepší přesnost než u dřívějších odhadů. Práce nazvaná The LBT Yp Project. I. An Improved Determination of the Primordial Helium Abundance—Project Description, Sample Selection, Observations, and Methodology vyšla v časopise The Astrophysical Journal. Na projektu se podíleli vědci mimo jiné z University of Minnesota, Ohio State University, Gonzaga University, Northwestern University, The University of Texas at Austin, Indiana University, Universidad Nacional Autónoma de México a dalších institucí.

Přesnější údaj o množství prvotního helia umožňuje testovat takzvaný Standardní model částicové fyziky. Ten popisuje známé elementární částice a jejich interakce. Výroba helia v raném vesmíru závisela mimo jiné na počtu typů částic, které tehdy přispívaly k jeho rozpínání a ochlazování. Z naměřeného množství helia proto tým odvozoval také počet neutrinových rodin. Neutrina jsou velmi lehké částice, které s běžnou hmotou reagují jen slabě.

Výsledek sám o sobě nepředstavuje přímé pozorování prvních minut vesmíru. Astronomové jejich podmínky rekonstruují z chemického složení mnohem mladších galaxií a porovnávají je s výpočty nukleosyntézy. Nové měření proto zpřesňuje jednu z důležitých kosmologických veličin, ale nepopisuje vznik galaxií ani jiné pozdější etapy vývoje vesmíru.

Zdroj: ScienceDaily

Tento článek byl vytvořen s pomocí umělé inteligence a redakčně zkontrolován.

Sdílejte článek