Mise vesmírné observatoře Euclid byla některými skupinami astronomů a fyziků očekávána téměř stejně, jako Vesmírný dalekohled Jamese Webba. Jejím úkolem je totiž přispět k objasnění dvou entit, které náš vesmír téměř jistě obsahuje, ale o jejichž původu a podstatě máme zatím jen dosti kusé informace. Hovořím nepřekvapivě o temné hmotě a temné energii. Pomoci s jejich vysvětlením by mohl i Webb, ale na rozdíl od něj nemá Euclid v podstatě žádný jiný program, než právě kosmologická pozorování. Před několika dny poslal Euclid své první výsledky, které naznačují, že má všechny předpoklady své poslání velmi dobře plnit.

Temná hmota

Bullet Cluster. Temná hmota modře na okrajích, rentgenový plyn uprostřed červeně.
Zdroj: https://www.esa.int/

Nejprve se alespoň velmi stručně podívejme na obě temné složky vesmíru.  Jak zjistili astronomové nejprve ve 30. letech na velkých škálách a v 70. letech poté i na menších, v kosmu ani zdaleka nedominuje běžná atomární látka, kterou známe z naší běžné zkušenosti. Naopak je v poměru asi 6 ku 1 převyšována tzv. temnou hmotou. Jedná se o záhadnou složku, již zatím nejsme schopni přímo pozorovat. Nepřímé důkazy pro její existenci jsou ale silné, jinak bychom nedokázali vysvětlit vznik struktur ve vesmíru, srážky galaxií a kup galaxií nebo rotaci galaxií.

Přestože o temné hmotě víme už téměř sto let, nevím zatím ani náhodou, čím je tvořena. Dřívější populární hypotéza hovořila o obtížně detekovatelných, ale vcelku běžně známých objektech jako jsou černé díry, neutronové hvězdy, hnědí a bílí trpaslíci či bludné planety. Dnes už ale víme, že takto vysvětlit temnou hmotu nedokážeme. Zřejmě jde tedy o nějaký typ elementárních částic, které však s okolní hmotou neinteragují ani silnou jadernou silou, ani elektromagneticky. Kromě gravitace (ta je tak slabá, že ji lze zanedbat) tedy cítí jen slabou jadernou sílu. Už několik desetiletí pátrají po možných částicích temné hmoty experimenty po celém světě, prozatím však bez výsledku.

Temná energie

Máloco ukazuje pokrok kosmologie lépe než tento obrázek znázorňující soulad CMB (reliktní záření), SNe (supernovy typu Ia) a BAO (baryonové akustické oscilace), což dává přesvědčivý důkaz pro standardní kosmologický model.
Zdroj: https://www-supernova.lbl.gov/

Ještě větší překvapení než objev temné hmoty přišlo v 90. letech, kdy se ukázalo, že většinu energetické bilance vesmíru (68 %, oproti 27 % temné hmoty) ve skutečnosti zabírá ještě něco mnohem záhadnějšího, temná energie. O ní víme opět díky nepřímým důkazům. Prvním z nich jsou kosmologická pozorování, která ukazují, že se rychlost rozpínání vesmíru nesnižuje, jak bychom naivně očekávali, ale naopak zvyšuje. To ale není všechno, temnou hmotu potvrzují i data získaná díky reliktnímu záření z konce Velkého třesku a v neposlední řadě i baryonové akustické oscilace, velmi zjednodušeně řečeno fluktuace v hustotě baryonové hmoty.

Zatímco u temné hmoty máme poměrně dobrou představu oč by mohlo jít, u temné energie je to výrazně horší. Základní myšlenky operují s tzv. kosmologickou konstantou. Tu původně navrhl Einstein, později ji zavrhl, aby se nyní vrátila do hry. Dnes víme, že vakuum není absolutní prázdnota, ale má také nenulovou energii, což by mohla být právě ona kosmologická konstanta. Teorie a experimenty zde ovšem vykazují silný nesoulad ve velikosti této konstanty, věc je ale předmětem intenzivního výzkumu. Temnou energii může též vysvětlit pátá základní fyzikální síla, u níž se ukazuje, že by mohla skutečně existovat.

Mise Euclid

Možná podoba observatoře JDEM
Zdroj: https://upload.wikimedia.org/

Temná hmota a energie patří mezi prioritní témata současného bádání v oblastech teoretické fyziky, astrofyziky i kosmologie. Není proto divu, že se začalo uvažovat již před delší dobou i o specializované vesmírné observatoři. Objevilo se několik amerických návrhů jako JDEM, Destiny nebo SNAP, které se postupně přetransformovaly v misi Nancy Grace Roman Space Telescope, která bude mít ovšem nakonec poněkud širší zaměření, bude sledovat třeba i exoplanety.

Optická soustava teleskopu Euclid.
Zdroj: https://www.esa.int/

Do hry mezitím vstoupili Evropané, kteří v rámci programu ESA Cosmic Visions navrhli ve střední třídě označované jako M dvě observatoře, DUNE a SPACE. Protože však měly mít obě dosti podobné zaměření, došlo nakonec k rozhodnutí spojit síly v rámci jediného projektu. Výsledný teleskop dostal název Euclid podle významného řeckého matematika Euklida, jenž bývá označován za jednoho z otců geometrie. Odborníci jako jeho hlavní stanovili právě výzkum temné hmoty a temné energie, ale také změření geometrie vesmíru.

Pro tato pozorování je Euclid vybaven 1,2 metrů velkým dalekohledem Korschova typu. Měření jsou možná na vlnových délkách od 550 nanometrů (zelené světlo) až po 2 mikrometry (blízká infračervená oblast. Observatoř nese dva detektory VIS a NISP, VIS pracuje od 550 do 920 nanometrů, tedy ve viditelné a blízké infračervené oblasti, NISP jen v blízké infračervené od 900 do 2000 nanometrů. Podle vlnové délky se liší i rozlišení teleskopu, které v blízké infračervené oblasti dosahuje 0,3 obloukové vteřiny, ve viditelném světla pak dokonce 0,1 obloukové vteřiny.

Euclid v kosmickém prostoru    

Parádní záběr na motory prvního stupně rakety Falcon 9, která vynesla evropský teleskop Euclid
Zdroj: https://pbs.twimg.com/

Původně měl Euclid letět na raketě Sojuz z kosmodromu Kourou, kvůli ruské nevyprovokované, nespravedlivé a barbarské invazi na Ukrajinu však došlo ke změně a odkladu. Euclid tak do kosmického prostoru vynesla 1. července letošního roku americká raketa Falcon 9. Start (s Dušanem jsme jej komentovali pro YouTube Kosmonautix) proběhl úspěšně a následoval přelet do blízkosti bodu L2 soustavy Slunce – Země, kde se teleskop usadil na kvaziperiodické a kvazistabilní Lissajousově oběžné dráze, po níž bod L2 obíhá a to ve skutečnosti v poměrně velké vzdálenosti neboť nejbližší bod oběžné dráhy je od bodu L2 vzdálen 1 150 000 kilometrů.

Po dosažení cílové oblasti přišla fáze kalibrace a testování. Již 31. července, ještě v době zkoušek, došlo ke zveřejnění prvních snímků dalekohledu, pochopitelně „jen“ testovacích a téměř nezpracovaných, proto jsou poněkud surové a obsahují některé nežádoucí artefakty. Dobře ale naznačily, čeho by měl být Euclid schopen. Poté však přišly některé problémy, zejména s orientací observatoře a detekcí zaměřovacích hvězd. Ty se naštěstí podařilo úspěšně vyřešit a tak mohla konečně přijít první vědecká pozorování (i když hlavní vědecká fáze začne až počátkem roku 2024).

Dráha teleskopu Euclid kolem libračního centra L2 soustavy Slunce – Země.
Zdroj: https://www.researchgate.net/

Ještě než se podíváme na první výsledky, zopakujme si jen, co vlastně bude Euclid pozorovat. Většina času bude věnovaná obecnému a širšímu průzkumu, kdy se bude snímat asi třetina plochy oblohy, zhruba 15 000 čtverečních stupňů. Vynechány jsou zejména oblasti kolem roviny Mléčné dráhy, kde se do hlubšího vesmíru hledí jen dosti obtížně. Zhruba 10 % času pak bude vyhrazeno na detailní prohlídky tří hlubokých polí, jednoho na severní obloze, dvou na jižní. Každé z nich by měl Euclid probádat nejméně čtyřicetkrát.

V obou typech průzkumu se bude zkoumat několik základních věcí. Kamera VIS je ideální zejména pro proměřování tvaru galaxií a dalších objektů a pro hledání gravitačních čoček a zjišťování jejich vlastností. NISP zase umožní přesně naměřit rudý posuv astronomických objektů, a to fotometricky i spektroskopicky (což je přesnější), a též pozorovat baryonové akustické oscilace. A to vše až do vzdálenosti zhruba 10 miliard světelných let.

Mapa oblohy získaná díky sondě Gaia. Modré čáry označují hranice oblastí určených pro širší průzkum teleskopu Euclid. Žlutě pak vidíme tři hluboká pole.
Zdroj: https://www.eoportal.org/

Celkově se očekává, že Euclid získá detailní informace o tom, jak temná energie působila v jednotlivých fázích kosmické expanze. To by mohlo pomoci pochopit mnohé vlastnosti této nesmírně záhadné substance. Také se předpokládá naměření rozložení temné hmoty v pozorovatelném vesmíru, zjištění jejích vlastností a změn v průběhu času. K tomu pomohou měření podobná těm, které jsme obdrželi před několika dny. Nyní se na tyto první snímky teleskopu Euclid můžeme společně podívat detailněji.

Kupa v Perseovi

Kupa galaxií v Perseovi (k ní patří ty jasnější, větší a světlejší galaxie). Na pozadí pak další desetitisíce vzdálenějších galaxií.
Zdroj: https://www.esa.int/

Začněme od nejvzdálenějšího vesmíru a postupně se přibližujme k Zemi. První snímek zachycuje kupu galaxií v Perseovi (též Abell 426). Nachází se asi 240 milionů světelných let od nás ve směru souhvězdí Persea (překvapivě) a obsahuje několik tisíc galaxií, díky čemuž jde o jeden z nejhmotnějších objektů ve známém vesmíru. A v rentgenovém oboru jde také o kupu velmi jasnou, dokonce nejjasnější v pozorovatelném kosmu. Kupa však disponuje i několika silnými rádiovými zdroji a velmi masivní černou dírou v centrální oblasti. Aktivní jádro galaxie NGC 1275 navíc vytváří zvukové vlny, u nichž je časový úsek mezi oscilacemi 9,8 milionu let a leží tak o 57 oktáv níže než klávesy klavíru.

Snímek z Euclidu ukazuje tuto kupu v nebývalých detailech. Fotografie zachycuje asi 1 000 galaxií kupy v Perseovi, na pozadí pak vidíme asi 100 000 galaxií vzdálenějšího kosmu. Většina těchto galaxií obsahuje stovky miliard hvězd. Některé ze zobrazených galaxií vidíme díky Euclidu poprvé, neboť jsou velmi slabé a vzdálené, jsou mezi nimi i takové, které od nás dělí 10 miliard světelných let. Toto měření je velmi důležité, neboť díky tomu budou moci kosmologové podrobně prozkoumat tvary těchto galaxií a jejich rozložení v prostoru, což nám umožní pochopit vliv temné hmoty na formování a vývoj struktur vesmíru v průběhu věků.

Detail jedné z částí kupy v Perseovi na snímku Euclidu.
Zdroj: https://www.esa.int/

Euclid dokázal vůbec poprvé tuto obří kupu zachytit takto podrobně a současně vyfotografovat tolik jejích členů. To nám rovněž dosti pomůže s výzkumem temné hmoty. Už totiž víme, že by se v kosmu bez temné hmoty nemohly zformovat takto velké struktury takto brzy po jeho vzniku. Kdyby temná hmota neexistovala, byly by jednak galaxie i vyšší struktury menší a méně hmotné, jednak by byly rozloženy v prostoru rovnoměrně, nikoliv ve struktuře kosmické pavučiny, jakou pozorujeme dnes.

Jedná se o to, že temná hmota utváří vlivem gravitace vláknitou strukturu. Na křížení jednotlivých vláken sledujeme největší hustotu běžné hmoty, právě zde se nacházejí kupy galaxií. Naopak mezi vlákny se nachází rozlehlé bubliny v podstatě zcela prázdného prostoru. Tato kosmická pavučina, či kosmická síť, chcete-li, se nachází v podstatě v celém známém vesmíru, až do vzdáleností kolem 12 miliard světelných let.

Další z detailů Euclidu. Tentokrát na jednu výraznou spirální galaxii, která ke kupě v Perseovi náleží.
Zdroj: https://www.esa.int/

Mnoho z galaxií kupy v Perseovi i z těch ležících na pozadí je již známo. Astronomy však nejvíce zajímají menší trpasličí galaxie, které by bez Euclidu byly neviditelné. V nich převažují starší hvězdy dobře viditelné v infračerveném záření. Jak víme z numerických simulací, vesmír by měl obsahovat výrazně více trpasličích galaxií, než pozorujeme. Euclid by mohl tuto záhadu objasnit.

Odborníci chtějí také studovat tvary menších a slabších galaxií v kupě a na pozadí, neboť viditelná (ale zdánlivá) zkreslení jejich tvaru oproti očekávanému stavu nám mohou prozradit více o distribuci temné hmoty v kupě samotné i v kosmu jako celku. V tomto případě hovoříme o slabém gravitačním čočkování (nevytváří efektní obrazce, jako třeba Einsteinův kříž či prstenec, ale je spíše statistickým jevem, proto slabé). Asi 50 000 galaxií na pozadí za kupou v Perseu lze použít k měření slabého čočkování. Celkový průzkum zobrazí snad až miliardy takových galaxií.

Takto vidí Euclid největší a nejjasnější obří eliptické galaxie kupy v Perseovi.
Zdroj: https://www.esa.int/

Vědce rovněž zajímá slabé světlo objevující se mezi galaxiemi v jádru kupy. To je způsobeno volně poletujícími hvězdami, které se uvolnily zřejmě v důsledku vzájemné interakce jednotlivých galaxií kupy. Díky tomuto světlu mohou astronomové jednak zjistit více o historii kupy, jednak ještě více prozkoumat rozložení temné hmoty. V budoucnu nás podobných snímků kup galaxií, které řeknou více o distribuci temné hmoty v prostoru, čeká ještě velká spousta.

Galaxie IC 342

Takto vidí IC 342 amatérský astronom.
Zdroj: https://upload.wikimedia.org/

Ve vzdálenosti asi 10,7 milionů světelných let leží ve směru souhvězdí Žirafy galaxie IC 342 (též Caldwell 5). Jde o spirální galaxii, která je hraničním typem mezi běžnými spirálními galaxiemi a spirálními galaxiemi s příčkou. Její průměr činí asi 75 000 světelných let, tedy o něco méně než naše Mléčná dráha (105 000). Zajímavé je na IC 342 ovšem zejména to, že leží blízko galaktického rovníku a proto je překryta poměrně silnou vrstvou prachu, díky čemuž si získala přezdívku skrytá galaxie. I přesto, že ji zakrývají prašné oblasti v Mléčné dráze, dosahuje magnitudy 9,1 a je snadno viditelná i menší dalekohledem. Nebýt prachu, který ji stíní, šla by dokonce vidět pouhým okem.

A takto vidí galaxii IC 342 teleskop Euclid.
Zdroj: https://www.esa.int/

Euclidu ve výhledu ovšem nic nevadilo, neboť v infračerveném oboru, jak už víme od Webba, lze dobře pozorovat i skrze prach. Proto mohli astronomové spatřit tento krásný a ostrý snímek s množstvím chladných (na hvězdy) a málo hmotných hvězd, které tvoří většinu viditelné části galaxie. Správná kalibrace přístrojů a velmi kvalitní optika dalekohledu umožnila, že si můžeme galaxii pořádně prohlédnout v jediném záběru v neuvěřitelných detailech. Můžeme rozlišit jednotlivé hvězdokupy i hvězdy, což neumožňuje žádný jiný vesmírný teleskop.

Díky tomu budeme moci lépe porozumět tomu, jak se hvězdy formovaly a vyvíjely v průběhu miliard let existence galaxie. Navíc se díky podobným výzkumům můžeme leccos dozvědět i o Mléčné dráze. Jelikož jsme v ní, nemůžeme ji studovat z dálky, jelikož nedisponujeme (a ještě dlouho nebudeme) technologiemi potřebnými k jejímu opuštění. Musíme proto spoléhat na podobné spirální galaxie a z nich odvozovat informace o té naší.

Detail části galaxie IC 342, jak ji vidí Euclid.
Zdroj: https://www.esa.int/

IC 342 sledoval již dříve Hubbleův dalekohled, který dokonce zobrazil její jádro. Až Euclid ale nabízí koplexní pohled, který dovoluje probádat vznik hvězd v celé galaxii. Na snímku se podařilo také najít celou řadu kulových hvězdokup (kulovité útvary, jež obsahují statisíce až miliony velmi starých a na lehčí prvky dosti chudých hvězd), z nichž řadu jsme dodnes neznali. Hvězdy v kulových hvězdokupách byly utvořeny ze stejného oblaku plynu a prachu, jejich studiem tak můžeme získat cenné informace o prvních etapách formování hvězd v jejich mateřských galaxiích.

V budoucnu Euclid zobrazí velkou spoustu stovky milionů dalších, vzdálenějších galaxií, z čehož získáme dosti přesnou představu o tom, jak je v kosmu rozložená temná hmota. Díky měřením rudého posuvu poví také mnohé o temné energii a o tom, jak ovlivňovala kosmickou expanzi.

Galaxie NGC 6822

Pohled z přístroje NIRCam na galaxii NGC 6822.
Zdroj: https://cdn.esawebb.org/

Euclid se podíval i na nepravidelnou galaxii NGC 6822. Ta se řadí do Místní skupiny galaxií, podobně jako Mléčná dráha, M31 nebo M33. Našli bychom ji asi 1,6 milionu světelných let daleko ve směru souhvězdí Střelce. Její průměr činí jen 7 000 světelných let, je tedy dosti malá. Svými parametry docela připomíná známější Magellanovy oblaky. Objevena byla v 80. letech 19. století v polovině 20. let minulého století ji Hubble identifikoval jako úplně první cizí galaxii, nezávislou na té naší.

Právě malé trpasličí galaxie jsou pro Euclid velmi důležitý. Proč? Většina galaxií v raném vesmíru totiž nevypadala jako pohledné obří spirální či eliptické galaxie, které vidíme v blízkém vesmíru, ale byly to právě nepravidelné struktury, něco jako NGC 6822. O ní jsme ostatně nedávno hovořili v seriálu o výsledcích Webba. Ačkoliv se to zdá nemožné, Euclid je v něčem lepší, než Webb. Za jedinou hodinu dokázal zachytit celou galaxii i s okolím ve vysokém rozlišení. Pozemní dalekohledy neumožňují kvůli vlivům atmosféry takovou ostrost, Webb ji sice dovoluje, ale zase nedovede nasnímat tak velký objekt tak rychle.

NGC 6822 na snímku dalekohledu Euclid.
Zdroj: https://www.esa.int/

Na NGC 6822 je zajímavé mimo jiné to, že její hvězdy neobsahují téměř žádné kovy, což jsou pro astronomy všechny prvky těžší než vodík a helium. Tyto těžší prvky se nevytvořily při Velkém třesku, ale až pozdějšími astrofyzikálními procesy, zejména ve hvězdách, proto se v raném vesmíru příliš nevyskytují, větší zastoupení získávají až po smrti první generace hvězd, což je rozptýlí po okolním prostoru. Díky studiu galaxií s nízký obsahem těžších prvků se můžeme dozvědět mnoho o tom, jak vypadaly a jak se vyvíjely galaxie v prvotních obdobích existence kosmu.

Kromě hvězd samotných, u nichž astronomy zajímal jejich vznik, se zaměřili také na kulové hvězdokupy (definice viz výše), které nám také mohou napovědět hodně o vzniku a evoluci této galaxie, což potom můžeme extrapolovat na galaxie obecně. A to nejen na ty nepravidelné, neboť větší spirální či eliptické galaxie zřejmě vznikaly zejména slučováním menších galaxií, jako je NGC 6822. V budoucnu se tedy můžeme těšit na údaje o množství takovýchto menších galaxií.

Kulová hvězdokupa NGC 6397

Kulové hvězdokupy (některé) v galaxii do vzdálenosti 50 000 světelných let od jádra jsou znázorněny bíle. Vyznačena je i pozice Slunce (žlutě).
Zdroj: https://calgary.rasc.ca/

Dalším objektem zachyceným teleskopem Euclid byla kulová hvězdokupa NGC 6397, známá též jako Caldwell 86. Jak už jsme si řekli, kulové hvězdokupy jsou kulovitá (jak šokující!) seskupení hvězd, která drží pohromadě gravitace. Známe je v naší i cizích galaxiích. V případě Mléčné dráhy se tyto hvězdokupy koncentrují zejména v souhvězdích okolo jádra Galaxie (to se nachází ve Střelci). Právě souhvězdí Střelce a nedaleká souhvězdí Štíra a Hadonoše obsahují dohromady 77 kulových hvězdokup, což je 51,7 % známých hvězdokup Galaxie. Velká většina souhvězdí obsahuje tři nebo méně kulových hvězdokup.

Podobně je tomu i u souhvězdí Oltáře (latinsky Ara), které obsahuje právě tři kulové hvězdokupy NGC 6352, NGC 6362 a naši NGC 6397. Právě NGC 6397 je z nich asi nejzajímavější, obsahuje 400 000 hvězd, přičemž zde došlo ke zhroucení jádra, takže v jejím středu se nachází mimořádně husté seskupení hvězd. Její hmotnost (celé hvězdokupy NGC 6397) je asi 114 000 hmot Slunce a stáří 12,67 miliardy roků. NGC 6397 od nás přitom dělí „jen“ 7 800 světelných let, což z ní činí druhou nejbližší kulovou hvězdokupu. Proto také dosahuje magnitudy 5,3 a je za dobrých světelných podmínek viditelná i pouhým okem.

NGC 6397 na snímku Hubbleova dalekohledu.
Zdroj: https://cdn.spacetelescope.org/

NGC 6397 obíhá v hlavním disku Mléčné dráhy, podobně jako většina dalších hvězd. Na rozdíl od běžných hvězd jsou ale ty její velmi staré, stejně jako hvězdokupa jako celek. Kulové hvězdokupy se totiž řadí mezi nejstarší objekty ve vesmíru. Jejich studiem tudíž můžeme získat mnoho informací nejen o nich samých, ale i o prostředí v němž se nacházejí, obvykle tedy o hostitelských galaxiích, u nichž nám mohou říci mnoho o jejich historii a evoluci.

Pozorovat kulové hvězdokupy ale není úplně snadný úkol. Jelikož jsou zde hvězdy (i v případě nezhrouceného jádra) velmi blízko sebe, dochází k tomu, že ty jasnější hvězdy přesvítí své slabší kolegyně, a to zejména poblíž středu. Vnější oblasti kulových hvězdokup se naopak rozprostírají dosti daleko do okolí a obsahují spíše méně zářivé hvězdy nižších hmotností. Ty nám přitom ale mohou říci hodně o interakcích hvězdokupy s okolním prostředím v naší Galaxii.

Kulová hvězdokupa NGC 6397, jak ji vidí Euclid.
Zdroj: https://www.esa.int/

Zde se opět ukazuje síla Euclidu, jako jediný kosmický teleskop totiž dokáže vidět celou hvězdokupu najednou a přitom rozlišit jednotlivé hvězdy, jak v přehuštěném jádru, tak ve vnějších oblastech, kde splývají s jinými, do hvězdokupy nenáležejícími, zdroji. NGC 6397 již dříve pozorovaly i jiné kosmické observatoře, třeba Hubble, který detailně zmapoval její jádro. Průzkum vnějších částí hvězdokupy by ale HST zabral neúměrné množství času, zatímco Euclid to zvládne za pouhou hodinu. Gaia také může sledovat kulové hvězdokupy, ale hodí se pro zjišťování informací o jejich pohybu, slabší hvězdy rozlišit neumí. Pozemní teleskopy mají sice větší zorné pole, ale kvůli vlivům atmosféry nevidí takové detaily.

Detail na část kulové hvězdokupy NGC 6397 v pohledu teleskopu Euclid.
Zdroj: https://www.esa.int/

Astronomové použili teleskop Euclid také k hledání jednoho zajímavého fenoménu, tzv. slapových ohonů. Jedná se o hvězdy, které se dostaly daleko mimo kulovou hvězdokupu v důsledku jejích předchozích interakcí s okolními objekty v Galaxii. Očekává se, že tyto slapové ohony mají všechny hvězdokupy Mléčné dráhy, prozatím jsme je ale dokázali identifikovat jen u několika z nich. I toto může souvise s temnou hmotou, která je hlavním cílem výzkumu Euclidu. Pokud totiž slapové ohony u některých kulových hvězdokup neexistují, pak by mohlo být vysvětlením to, že tyto hvězdokupy obklopuje halo temné hmoty, která brání hvězdám uniknout.

Taková situace by nás však poněkud překvapila, neboť hala temné hmoty u takto malých objektů neočekáváme, měla by být přítomna až u objektů rozměru trpasličích galaxií nebo větších. Pokud slapové ohony naopak najdeme, umožní nám to přesně určit pohyb kulových hvězdokup kolem jádra galaxie. A to nám zase poví množství informací o rozložené temné hmoty v Mléčné dráze a okolí.

Jedna z kulových hvězdokup v Mléčné dráze. Tyto objekty bude Euclid pravidelně pozorovat.
Zdroj: https://www.innovationnewsnetwork.com/

Kulové hvězdokupy proto budou taktéž patřit mezi objekty, na něž se Euclid bude zaměřovat vcelku běžně. A to ostatně nejen kvůli temné hmotě. Odborníky zajímají rovněž hvězdokupy samotné, chceme zjistit více o jejich hmotnostech, stáří, chemismu jejich hvězd a důsledně probádat nejmenší, nejméně hmotné a nejchladnější hvězdy, které do kulových hvězdokup náleží. I toto nám totiž výrazně pomůže pochopit vznik a vývoj nejen samotných hvězdokup, ale i galaxií a tím i kosmických struktur.

Mlhovina Koňská hlava

Jedna z nejznámějších mlhovin Koňská hlava pořízená HST kamerou Wide Field Camera 3 s vysokým rozlišením. Ta byla na teleskop naistalována dodatečně po servisní misi raketoplánu v roce 2009. Obrázek: NASA/ESA/Hubble Heritage Team

Jedním z nejvýraznějších souhvězdí na nebi je lovec Orion. Kromě toho, že obsahuje řadu velmi jasných hvězd v něm najdeme též celou řadu objektů hlubšího vesmíru, například slavnou mlhovinu v Orionu M42, mlhovinu Plamínek a nebo temnou mlhovinu Koňská hlava (též Barnard 33 či IC 434). Tato, moje velmi oblíbená, mlhovina od nás leží 1 375 světelných let, její průměr je 3,5 světelného roku a dosahuje zdánlivé magnitudy 6,8. Při opravdu skvělých pozorovacích podmínkách a naprosto tmavé obloze je proto viditelná i pouhým okem, při běžné úrovni světelného znečištění pak triedrem.

Jedná se o Zemi nejbližší hvězdotvornou oblast. Najdeme ji v souhvězdí Oriona jižně od hvězdy Alnitak. Že nevíte, která to je? Podívejte se na Oriona a na jeho slavný pás, který je tvořen třemi jasnými hvězdami seřazenými do přímky, Alnitak, Alnilam a Mintaka. Tak Alnitak je ta nejvýchodnější z nich, z našeho pohledu na souhvězdí tedy ta hvězda Orionova pásu, která leží nejvíce vlevo. Koňská hlava pak náleží do rozsáhlejšího molekulárního mračna Orion, kam patří mimo jiné i mlhoviny Plamínek či Velké mlhovina v Orionu a jiné.

Mlhovina Koňská hlava na snímku teleskopu Euclid.
Zdroj: https://www.esa.int/

I zde musíme opakovat tezi o přesnosti a rychlosti teleskopu Euclid, přestože mlhovinu zobrazilo již mnoho pozemních i kosmických teleskopů, žádný jiný to neumí takto rychle a přitom detailně. Snímání zabralo Euclidu opět jen asi hodinu času, čímž se krásně ilustruje jeho schopnost vyfotit velmi detailně určitou část oblohy v dosud nevídané kvalitě. Díky tomu mohou odborníci doufat, že v této oblasti najdou množství planet o hmotnosti přibližně Jupitera, popřípadě malé hvězdy či hnědé trpaslíky, objekty na hranici mezi planetami a hvězdami.

Vše velmi mladé, neboť se díváme na hvězdnou porodnici a školku. Tyto objekty by dřívějšími technickými prostředky nebyly pozorovatelné. Právě ty nás přitom velmi zajímají, neboť nám to může napovědět více o tvorbě nových hvězd i o regionech, v nichž k hvězdotvorbě dochází.  V tomto případě jsou podmínky v mlhovině poměrně nezvyklé a to kvůli velmi jasné hvězdě Sigma Orionis, jež leží nad Koňskou hlavou, kousek mimo snímek teleskopu Euclid. Tuto hvězdu dokonce ani Euclid pozorovat nemůže, jelikož je tak jasná, že by mimo ni teleskop neviděl v zorném poli nic jiného.

Samotná Koňská hlava v detailu.
Zdroj: https://www.esa.int/

Ultrafialové záření vydávané Sigmou Orionis (ve skutečnosti vícenásobný systém složený ze šesti hvězd) způsobuje, že oblaka prachu ležící za Koňskou hlavou jasně září, kdežto hustější oblaka prachu samotné Koňské hlavy žádné světlo nepropouští. Veškeré světlo z oblastí za ní je Koňskou hlavou blokováno a ta se nám proto jeví jako tmavá. Mlhovina je tvořena molekulárním vodíkem, který je velmi studený a neemituje do okolí téměř žádné světlo ani teplo. Astronomy nyní zajímá jaké jsou rozdíly mezi světlými a tmavými oblaky plynu a prachu z hlediska možnosti vzniku života.

Podrobný pohled do horní části mlhoviny.
Zdroj: https://www.esa.int/

Sigma Orionis patří do otevřené hvězdokupy, která čítá asi stovku členů. Na rozdíl od kulových hvězdokup, které jsou velmi staré, ty otevřené jsou naopak velmi mladé. Hvězdy se totiž rodí právě v takovýchto seskupeních, která jsou ovšem dosti nestabilní a v čase se poměrně rychle rozpadají. Zatím nemáme přesnou představu o všech členech hvězdokupy do níž náleží i Sigma Orionis. Některé odhalila Gaia, Euclid by snad mohl tuto observatoř vhodně doplnit. Již nyní totiž na obrázku vidíme další kandidátské hvězdy, hnědé trpaslíky i větší planety, takže se v dohledné době můžeme těšit na další nové objevy.

Závěr

Dnes jsme si ukázali několik prvních vědeckých snímků dalekohledu Euclid, které plně odhalují jeho potenciál pomoci nám pochopit temnou hmotu a temnou energii, jakož i vytvořit velmi komplexní třírozměrnou mapu vesmíru. Během příštích nejméně šesti roků by měl Euclid pozorovat objekty až do vzdálenosti 10 miliard světelných let a odhalit nám temné složky vesmíru, které tvoří 95 % jeho energetické bilance. Jako bezprecedentní se ukázala i rychlost, s níž umí Euclid pozorování provádět.

Pohled do centrální části kupy v Perseovi.
Zdroj: https://www.esa.int/

Tyto první snímky, přestože jsou krásné, můžeme zařadit i mezi vědecky velmi hodnotné.  Jednak ukazují, že Euclid pracuje velmi uspokojivě, navíc však obsahují i nesmírně cenné a nové informace. Získaná data se nyní budou nějakou dobu zpracovávat a brzy by měly vyjít první odborné články ve specializovaných vědeckých časopisech. Se začátkem nového roku se konečně můžeme těšit i na počátek hlavní vědecké fáze, která potrvá šest roků, během nichž Euclid zmapuje třetinu oblohy. Nové velké balíčky dat se budou uvolňovat vždy jednou za rok.

Opravy a doplnění

• 10. 11. 2024 v 15:00 – Na základě upozornění uživatelů odstraněno několik překlepů. Především jsem však opravil údaj o vzdálenosti Euclidu od bodu L2, kde se mi omylem připletla jedna nula navíc. Správně tedy není 11 150 000 km, ale pochopitelně jen 1 150 000 km. Rovněž jsem opravil hmotnost kulové hvězdokupy NGC 6397, kde jsem vycházel ze špatných údajů. Oproti mnou uvedené hodnotě je správný údaj téměř trojnásobný a to 114 000 hmot Slunce. Za chyby se velmi omlouvám.

Poznámka autora

1. Jsou-li v textu překlepy či jiné pravopisné chyby, prosím o prominutí. Článek byl zpracován v doslova šibeničním termínu, neměl jsem ani čas si jej po sobě vícekrát přečíst.

Použité a doporučené zdroje

• ESA Euclid: https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Euclid

Zdroje obrázků

• https://www.beyondgravity.com/sites/default/files/styles/stage_mid_x_large/public/media_image/2023-06/Euclid_spacecraft_pillars.jpg.webp?itok=mgOEnJ7Z
• https://www.esa.int/var/esa/storage/images/esa_multimedia/images/2007/07/the_bullet_cluster2/10084622-2-eng-GB/The_Bullet_Cluster.jpg
• https://supernova.lbl.gov/Union/figures/Union2.1_Om-w_slide.pdf
• https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/bd/JDEM_proposal.png
• https://www.esa.int/var/esa/storage/images/esa_multimedia/images/2023/06/eye_of_euclid/24953872-1-eng-GB/Eye_of_Euclid.jpg
• https://pbs.twimg.com/media/Fz-16bJWAAAI5CC?format=jpg&name=large
• https://www.researchgate.net/profile/Francesco-Cacciatore-3/publication/260364041/figure/fig1/AS:297047291908126@1447833001426/EUCLID-reference-trajectory-about-Sun-Earth-L2.png
• https://www.eoportal.org/ftp/satellite-missions/e/Euclid_040722/Euclid_Auto31.jpeg
• https://www.esa.int/var/esa/storage/images/esa_multimedia/images/2023/11/euclid_s_view_of_the_perseus_cluster_of_galaxies/25170524-1-eng-GB/Euclid_s_view_of_the_Perseus_cluster_of_galaxies_article.jpg
• https://www.esa.int/var/esa/storage/images/esa_multimedia/images/2023/11/euclid_s_view_of_perseus_-_zoom_1/25172123-1-eng-GB/Euclid_s_view_of_Perseus_-_zoom_1_article.jpg
• https://www.esa.int/var/esa/storage/images/esa_multimedia/images/2023/11/euclid_s_view_of_perseus_-_zoom_2/25172035-1-eng-GB/Euclid_s_view_of_Perseus_-_zoom_2_article.jpg
• https://www.esa.int/var/esa/storage/images/esa_multimedia/images/2023/11/euclid_s_view_of_perseus_-_zoom_3/25171081-1-eng-GB/Euclid_s_view_of_Perseus_-_zoom_3_article.jpg
• https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/04/IC342_RGB2.jpg
• https://www.esa.int/var/esa/storage/images/esa_multimedia/images/2023/11/euclid_s_view_of_spiral_galaxy_ic_342/25170712-1-eng-GB/Euclid_s_view_of_spiral_galaxy_IC_342_article.jpg
• https://cdn.esawebb.org/archives/images/screen/potm2309a.jpg
• https://www.esa.int/var/esa/storage/images/esa_multimedia/images/2023/11/euclid_s_view_of_irregular_galaxy_ngc_6822/25170757-1-eng-GB/Euclid_s_view_of_irregular_galaxy_NGC_6822_article.jpg
• https://calgary.rasc.ca/images/Globulars3.gif
• https://cdn.spacetelescope.org/archives/images/thumb700x/opo1824a.jpg
• https://www.esa.int/var/esa/storage/images/esa_multimedia/images/2023/11/euclid_s_view_of_globular_cluster_ngc_6397/25170802-1-eng-GB/Euclid_s_view_of_globular_cluster_NGC_6397_article.jpg
• https://www.esa.int/var/esa/storage/images/esa_multimedia/images/2023/11/euclid_s_view_of_ngc_6397_-_zoom_1/25174690-1-eng-GB/Euclid_s_view_of_NGC_6397_-_zoom_1_article.jpg
• https://www.innovationnewsnetwork.com/wp-content/uploads/2019/12/eso0844a-696×392.jpg
• https://cdn.spacetelescope.org/archives/images/large/heic1307a.jpg
• https://www.esa.int/var/esa/storage/images/esa_multimedia/images/2023/11/euclid_s_view_of_the_horsehead_nebula/25170855-1-eng-GB/Euclid_s_view_of_the_Horsehead_Nebula_article.jpg
• https://www.esa.int/var/esa/storage/images/esa_multimedia/images/2023/11/euclid_s_view_of_the_horsehead_nebula_-_zoom_2/25180603-1-eng-GB/Euclid_s_view_of_the_Horsehead_Nebula_-_zoom_2_article.jpg
• https://www.esa.int/var/esa/storage/images/esa_multimedia/images/2023/11/euclid_s_view_of_the_horsehead_nebula_-_zoom_1/25180886-1-eng-GB/Euclid_s_view_of_the_Horsehead_Nebula_-_zoom_1_article.jpg
• https://www.esa.int/var/esa/storage/images/esa_multimedia/images/2023/11/euclid_s_view_of_the_perseus_cluster_of_galaxies/25170523-1-eng-GB/Euclid_s_view_of_the_Perseus_cluster_of_galaxies_pillars.jpg