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.