HST PŘESNĚ URČIL VZDÁLENOST SUPERNOV

Ray Villard, Space Telescope Science Institute, Baltimore, MD

James Cornell, CfA; Peter Garnavich, CfA; Robert Kirshner, CfA

WASHINGTON, DC - Analýza záření přicházejícího z explodovaných hvězd, které skončili svůj život dlouho před existencí našeho Slunce, dovolila astronomům určit, že rozpínání vesmíru nebylo pomalé od počátku Velkého třesku a pokračovalo v "nafukování".

Předběžná pozorování prezentoval na setkání American Astronomical Society tým astronomů vedený Petrem Garnavichem z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics v Cambridge. Na základě těchto pozorování zjistili, že ve vesmíru je nedostatek hmoty, která je potřebná ke gravitačnímu zastavení nekonečného rozpínání.

Tyto předběžné závěry jsou podporovány dalším pozorováním a vychází z nich, že by měl být vesmír starý asi 15 miliard let. To by jasně prokazovalo, že vesmír je opravdu starší než nejstarší hvězdy.

Tyto výsledky jsou základem měření vzdálenosti supernov, které jsou tak daleko od nás, že vesmír v minulé době musel expandovat rychleji.

Nejvzdálenější supernova je vidět přibližně na polovině cesty zpět k Velkému třesku a existovala tak před 7.7 miliardami let. Dvě jiné studie uvádějí, že explodovala přibližně před 5 miliardami let nebo právě před zformováním naší sluneční soustavy.

"Nemůžeme dělat závěr z jedné nejvzdálenější supernovy, kterou vidíme," říká Garnavich. "Ale když to průměrně srovnáme s několika dalšími zjistíme, že z 95 procent si můžeme býti jisti, že hustota materiálu je nedostatečná k zastavení expanze vesmíru."

"Jinými slovy my bychom vsadili 100 dolarů oproti vašim 5 dolarům, že vesmír není omezován hmotou - temnou hmotou, zářivým materiálem, materiálem, který je ve hvězdokupách, nebo materiálem který se rozšiřuje ven," říká Robert Kirshner.

Protože supernovy jsou nejjasnějšími událostmi ve vesmíru jsou ideálními kandidáty, které je možno užít jako měřítko pro měření obrovských kosmických vzdáleností. Supernovy studované pomocí HST patří ke skupině nazvané typ Ia, jsou považovány za spolehlivé ukazatele vzdálenosti, protože u nich existuje přímý vztah mezi jejich skutečnou jasností a rychlostí zeslabování následující po jejich výbuších. Ačkoli tato skupina supernov je hledána od roku 1950, astronomové čekali na ostrý pohled k ztotožnění objektů, které jsou dosti daleko odtud k získání důkazů pro deceleraci vesmíru.

Protože HST pozorování jsou plánována dlouho dopředu pomáhají hledat i pozemní dalekohledy kandidáty na supernovy, konkrétně Kanadsko-Francouzsko-Havajský dalekohled (CFHT) na Mauna Kea na Havaji. Spektroskopická pozorování byla prováděna na Keck Observatory také na Havaji a Multiple Mirror Telescope Observatory (MMTO) na Mt. Hopkins v Arizoně prováděla měření rudého posuvu supernov, který udává relativní vzdálenost od Země.

HST teleskop byl potom použit pro pozorování, která prováděl Robert Williams. Provedl pět pozorování každé ze tří supernov, které tvořily počáteční cíl práce. Pozorování byla prováděna odděleně během jednoho týdne, což dovolilo astronomům sledovat tak požadovanou světelnou křivku.

Hledání deceleračního parametru - základu pro odhad stáří vesmíru - pronásledovalo kosmology skoro půl století. Nicméně badatelská opatrnost, která je vlastní výzkumníkům je nutí k tomu, aby předběžné výsledky byly ověřeny na dalších supernovách, které by upřesnily hodnotu hustoty materiálu ve vesmíru s přesností kolem 10 procent, nebo zpřesnit odhad kosmické decelerace. Plánují použít HST s novým infračerveným zařízením ke studiu velmi vzdálených supernov.

(podle informace na Internetu z 8.1.1998 připravil PH)

VZDÁLENOST VYBUCHLÝCH HVĚZD PŘEDPOVÍDÁ OSUD VESMÍRU

Dr. Saul Perlmutter

BERKELEY, CA - Nové studie vybuchlých hvězd v nejvzdálenějších oblastech vesmíru ukazují na to, že vesmír bude expandovat pořád podle projektu s označením Supervova Cosmology Project, na kterém pracuje mezinárodní tým astrofyziků, jejímž zakladem je Department of Energy's Ernest Orlando Lawrence Berkeley National Laboratory.

Výzkum využívá data získaná pomocí HST dalekohledu . "Vzdálenost supernov poskytuje přirozený metr, který můžeme použít pro měření, jak je to s kosmickou expanzí," říká Saul Perlmutter, vedoucí Supernova Cosmology Projectu. "Vše z našich pozorování napovídá tomu, že supernovy jsou klíčem k určení v jakém vesmíru žijeme a zdá se, že tento vesmír se bude rozpínat pořád. Ve vesmíru není dostatek materiálu, aby byla expanze zastavena."

Tyto výsledky se opírají o analýzu 40, zhruba ze 65 supernov zatím objevených v Supernova Cosmology Projectu. Vybuchující hvězdy, známé jako supernovy, jsou skutečně tak jasné, že jejich světlo je vidět na půl cestě napříč pozorovatelným vesmírem. Co se týče doby, které světlo potřebovalo, aby k nám dorazilo z nejvzdálenější supernovy, tak se pohybuje kolem hodnoty 7 miliard let od doby exploze hvězdy.

Po takové cestě je světlo slabé a jeho vlnová délka se protáhla expanzí vesmíru (je to jev, který známe pod pojmem rudý posuv). Porovnání slabého světla vzdálené supernovy k jasnému blízkých supernov utvrzuje astrofyziky v tom, jak je tato supernova daleko od nás. Vzdálenosti kombinované s rudým posuvem supernov dávají poměr expanze vesmíru k jeho historii, dovoluje určit jak velká je expanzní rychlost, jestli se zrychluje nebo zpomaluje.

K tomuto účelu se používají supernovy třídy Ia. Ty explodují, když bílý trpaslík natáhne ze svého blízkého souseda, rudého obra tolik plynného materiálu, že dojde k jeho explozi

"Supernova typu Ia může svítit více než celá galaxie, ale pouze několik měsíců a pak se stane tak slabá, že jí v této vzdálenosti neuvidí ani největší dalekohledy," říká Gerson Goldhaber, profesor na Berkeley Lab. Ačkoli ne všechny supernovy typu Ia mají tutéž jasnost, jejich skutečná jasnost může být určena zkouškou, jak rychle každá supernova zeslábne.

Je faktem, že supernovy typu Ia jsou vidět v blízkých galaxiích jak předpovídá Peter Nugent. "Čas, v kterém supernova začne explozi může být určen právě z pozorování spektra. Když studujeme rovnocenné nejvzdálenější naše supernovy, nalezneme, že mají zrovna stejné spektrum, jako by explodovaly ve stejný den. To nám může říci, že supernovy typu Ia, které explodovaly, když vesmír byl poloviční než je teď, jak je vesmír starý."

Tento výsledek uveřejněný 1. ledna v časopise Nature je rozhodující od doby, kdy se používá supernovy k měření vzdálenosti ve vesmíru. Jestliže vlastnosti supernov byly odlišné, když byl vesmír mladý, mohlo by to zmást měření změny expanze ve vesmíru. Mezi Vánocemi a Novým rokem Supernova Cosmology Project objevil několik supernov, které budou použity ke kontrole výsledků, které astronomové dostali. HST získal velmi přesná měření čtyřech supernov během týdne. Na setkání American Astronomical Society Robert Knop z Berkeley Lab řekl, "Toto je náš největší úspěch při hledání supernov, který můžeme označit jako ohňostroj Nového roku. Nalezli jsme 15 supernov včetně té nejvzdálenější, která kdy byla spektroskopicky identifikována. Tato exploze proběhla před 7 miliardami let a právě na přelomu roku k nám světlo od této exploze přiletělo."

Ariel Goobar z University of Stockholm říká, "Tyto nejvzdálenější supernovy nás vzdělávají o "Kosmologické konstantě", kterou Eintein kdysi nazval svým velikým omylem" Jestliže nově objevené supernovy potvrdí to, co nám říká předchozích 40 supernov, budou moci astrofyzikové vzývat Einteinovu kosmologickou konstantu k získání souhlasu s populární inflační teorií, která vysvětluje, jak se vesmír vyvíjel krátce po Velkém třesku.

Tato otázka může být jen adresována k užití těchto tak vzdálených supernov, které pouze HST může měřit. K práci se zatím používalo zařízení na observatoři Cerro Tololo v Chile a Wisconsin-Yale-NOAO teleskop na Kitt Peaku, Keckuv 10 metrový dalekohled na Havaji, William Herschel Telescope a Isaac Newton Telescopes na Canary Islands a v neposlední řadě HST.

Toto jsou obrázky ve falešných barvách, které zachycují jednu ze dvou nejvzdálenějších spektroskopicky potvrzených supernov. Směrem od leva do prava na prvních dvou snímcích z Cerro Tololo Interamerican Observatory, získaných pomocí 4 metrového dalekohledu, je zachycena malá oblast právě před a právě po zjevení se supernovy typu Ia, která explodovala, když měl vesmír asi polovinu svého prezentovaného stáří. Třetí obrázek ukazuje tutéž supernovu, jak byla pozorována pomocí HST. Tento mnohem ostřejší obrázek dovoluje mnohem lépe měřit jasnost a odtud vzdálenost této supernovy. Protože jejich skutečná jasnost je zjistitelná, tak supernovy pomáhají určit deceleraci a tak konečný osud vesmíru. Kredit: Perlmutter a kol., The Supernova Cosmology Project

(podle informace na Internetu z 8.1.1998 upravil PH)