Potvrdenie Big Bangu Svetlo mladého vesmíru, vrátane najstarších hviezd a galaxií, ktoré sa sformovali v case, ked mal kozmos iba 30 až 40 percent svojho dnešného veku, detegovali vedci v rámci celooblohovej prehliadky programu 2MASS (Two Micron All Sky Survey). Intenzita tohto svetla (nazývaného aj Cosmic Infrared Bakground/Kozmické infracervené pozadie) je dvoj- až trojnásobne vyššia, ako sa ocakávalo na základe doterajšieho pozorovania galaxií. Údaje získané z tejto prehliadky potvrdili najnovšie pozorovania v iných oblastiach žiarenia, podla ktorých už relatívne krátko po big bangu došlo k intenzívnej hviezdotvorbe. Analýza potvrdila a teóriu prívržencov tmavej hmoty. (Hvezdári a astronómovia si totiž nevedia predstavit, aké iné médium než tmavá hmota by dokázala rozpínajúci sa plyn normálnej hmoty skomprimovat do hustých kolísok, v ktorých sa sformovali prvé hviezdy a galaxie.) Tím Alexandra Kashlinského zo Science Systems and Applications pri NASA Goddard Space Center v arizonskom Greenbelte oznámil na 199. Stretnutí Americkej astronomickej spolocnosti, že sa im podarilo zazriet vesmír v jeho „vrcholnej fáze“. Vedci vyhodnotili údaje, ktoré sa získali v rámci programu 2MASS National Science Foundation; údaje zhromaždili viaceré tímy v rokoch 1997 až 2000. Astronómovia tohto programu zostavili katalóg 300 miliónov(!) hviezd a galaxií na vlnových dlžkach, ktoré sú mimo dosahu konvencných optických teleskopov. Každá snímka z katalógu 2MASS je výsledkom krátkej expozície (zväcša 8 sekúnd), pricom vybrané casti oblohy boli elektronicky snímané aj 1000-krát! Takto naskladané expozície spracovali pocítacmi a získali tak snímky s vysokým rozlíšením, na ktorých sa vynorili aj mimoriadne slabé objekty. Vedci potom tieto snímky, nazývané aj „štandardné hviezdne polia“, podrobne poprezerali, aby objavili aj oblasti slabého pozadia infražiarenia, až 5000-krát tmavšieho ako nocná obloha. Mimoriadne starostlivou kombináciou týchto snímok zostavili vedci malé polícko oblohy v súhvezdí Herkula. Na tomto obdlžniku sa im podarilo preskúmat cielovú oblast zo 100-násobne vyšším rozlíšením ako zvyšok oblohy katalogizovanej v rámci programu 2MASS. Tak dokázali detegovat svetlo aj z takých vzdialených galaxií, ktoré boli doteraz v infraoblasti nerozlíšitelné. Sten Odenwald, šéf výskumu hovorí: „Spociatku sme ani len nepomysleli, že údaje z niekolkých polícok oblohy budú môct využit aj kozmológovia. Na celej oblohe ich niet viac ako niekolko tuctov. To je tak, akoby ste si vytvárali predstavu o Zemi, ktorú by ste poznali iba z údajov monitorovania niekolkých hlbokých údolí.“ Výsledky analýzy potvrdili, že žijeme v rozpínajúcom sa vesmíre, tak ako to tvrdí teória big bangu. „Najdôležitejšie zo všetkého je zistenie,“ vraví Kashlinsky, „že mladý vesmír bol ovela menší, ale vznikalo v nom ovela viac hviezd. Rodiace sa hviezdy zalievali svet silným žiarením, ktoré dnes pozorujeme ako CIB, infražiarenie kozmického pozadia.“ Oddelit toto zvyškové tepelné žiarenie nebolo lahké. Na samom zaciatku museli hvezdári odfiltrovat svetlo pocetných hviezd našej Galaxie, ktoré prekrývali „vybrané polícko“ na oblohe. Viaceré hviezdy v tomto polícku žiarili až miliónkrát slabšie ako hviezdy, ktoré ešte dokážeme rozlíšit volným okom. Problematické bolo aj korigovanie zmien, spôsobených našou atmosférou: odblokovanie prachovej clony v našej Slnecnej sústave, ktorá absorbuje svetlo vzdialených hviezd, atd. Iba tak sa vedcom podarilo detegovat slabulinkú žiaru „vybraného polícka“ na kozmickom pozadí. Detekcia tohto žiarenia pripomína skúmanie odtlacku prsta. Vedci postupne dekódovali spektrá nepatrných škvrniek na polícku a objavili tak spektrálne odtlacky vesmíru spred 8 miliárd rokov. Práve vtedy sa zacali galaxie zoskupovat do galaktických kôp; rozbehol sa proces, ktorý trvá do dnešných dní. Z výskumu vyplynulo, že ohnostroj rodiacich sa mladých hviezd sa rozpútal vtedy, ked mal vesmír 5 až 40 percent svojho dnešného veku, co korešponduje s údajmi cerveného posunu v rozmedzí hodnôt od z 7 po 1. Tieto údaje neobycajne podporili hypotézu tmavej hmoty (presnejšie studenej tmavej hmoty), neznámeho média, ktoré možno prirovnat k medu v banatej flaši na odstredivke, do ktorej sme vsypali hrst maku (viditelnú hmotu). Platné teórie o evolúcii vesmíru hovoria. Že kolískou nášho vesmíru bol nepredstavitelne malý, horúci a hustý bod, ktorý sa mimoriadne rýchle zacal rozpínat a chladnút, pricom vygeneroval všetku hmotu a energiu, ktorú pozorujeme a meriame. Táto expanzia trvá dodnes. Teória big bangu je do istej miery problematická, pretože zatial nevieme presvedcivo vysvetlit problém rýchleho tvorenia sa hviezd a galaxií. (Hviezdy sa formujú z oblakov plynu, kolabujúcich pôsobením vlastnej gravitácie. Galaxie sa formujú, ked gravitacná sila hviezd zoskupuje hviezdy do hviezdnych ostrovov.) Energia, vo forme elektromagnetického žiarenia z najranejšieho obdobia big bangu však zahrievala normálnu hmotu do takej miery, že istý cas ešte nebola schopná zhustovat sa pôsobením gravitácie. Navyše v rozpínajúcom sa vesmíre vzdialenost medzi oblakmi plynu a hviezdami narastala, co by logicky malo ich gravitacnú schopnost zahustovat a zoskupovat podstatne oslabit. Chladná tmavá hmota na elektromagnetické žiarenie nereaguje; preto ju nevidíme, prejavuje sa iba vlastnou gravitáciou, ktorá organizuje nielen chladnú tmavú hmotu, ale aj normálnu hmotu. Vzhladom na to, že nereaguje na elektromagnetické žiarenie, jej vlastná gravitácia podla všetkého zacala pôsobit ovela skôr ako v normálnej hmote. Chladná tmavá hmota sa zacala v priestore na mnohých miestach zhustovat, a tak vytvorila “gravitacné semená”, ktoré zacali pôsobit až vtedy, ked už aj táto hmota natolko ochladla, že zacala reagovat na “volanie” tmavej hmoty a zoskupovat sa okolo nej. To sa stalo 300 000 rokov po big bangu. Podobne snehovej guli, ktorá sa kotúla dole svahom a nabaluje coraz väcšie masy snehu, aj semená tmavej hmoty zacali pritahovat väcšie zhustky normálnej hmoty; bez ohladu na rozpínanie sa kozmu a tak sformovali prvé hviezdy a galaxie. Zdôraznime ešte raz: tento proces bol ovela rýchlejší, ako sme sa ešte v minulom roku nazdávali. „Iba vo vesmíre, v ktorom bolo dostatocné množstvo tmavej hmoty, mohlo sa už tak krátko po big bangu vytvorit také množstvo hviezd a galaxií,“ hovorí Kashlinsky a dodáva : „Údaje, ktoré sme získali, túto hypotézu potvrdzujú. V prírode je tmavá chladná hmota zatial neznáma, ale je pravdepodobné, že existuje vo forme exotických subatomárnych castíc ci miniatúrnych ciernych dier.“ Tím astronómov zoskupených okolo programu 2MASS má velké oci. Hvezdári sú presvedcení, že už coskoro s im podarí detegovat ešte staršie svetlo z ešte starších generácií hviezd, alebo dokonca aj svetlo hviezdnych formácií utlmených prachom vo vnútri najmladších galaxií. Prekrocit prah trinástej komnaty na ceste k big bangu im však umožní až z generácie vesmírnych teleskopov, ktorý zacala vyvíjat skupina Johna Mattera v Goddardovom centre pri NASA. Program 2MASS vznikol v rámci spolupráce University of Massachsetts a IPACu (Infrared Processing and Analysis Center pri Jet Propulsion Laboratory, NASA). Výskum financuje NASA a National Science Foundation. Prehliadka oblohy v rámci programu sa zacala roku 1997 a trvala celé štyri roky.