náhled|upright|Počítačová simulace znázorňující rozložení teplého až horkého mezigalaktického plynu. Teplé až horké mezigalaktické prostředí (anglicky Warm–hot intergalactic medium, zkráceně WHIM) je řídké plazma ve vesmírném prostoru s teplotou v rozmezí 10 až 10 kelvinů. Kosmologové se domnívají, že tato hmota vyplňuje prostor mezi galaxiemi a tvoří podstatnou část takzvané „kosmické pavučiny“. Podle současných modelů obsahuje WHIM v nynější éře vývoje vesmíru přibližně 40–50 % veškeré baryonové („obyčejné“) hmoty.

Vlastnosti a složení Na rozdíl od temné hmoty je WHIM tvořen běžnou látkou – baryony (především protony a neutrony) a elektrony. Z fyzikálního hlediska jde o vysoce ionizovaný plyn. Počítačové simulace velkorozměrové struktury vesmíru ukazují, že WHIM vytváří vláknitou síť, která propojuje kupy galaxií.

Toto prostředí je extrémně řídké, s průměrnou hustotou pouhých 1–10 částic na metr krychlový. Vysoká teplota (10–10 K) je udržována gravitačními procesy a aktivitou galaxií. Uvnitř galaktických vláken vznikají rázové vlny vyvolané aktivními galaktickými jádry, stejně jako procesy splývání a akrece. Podstatná část uvolněné gravitační energie se přitom transformuje na tepelnou energii mechanismem bezsrážkového rázového ohřevu.

Problém chybějících baryonů Na základě teorie prvotní nukleosyntézy a pozorování reliktního záření dokáží vědci přesně předpovědět množství baryonové hmoty, která vznikla po velkém třesku. Při sčítání viditelné hmoty v současném vesmíru (hvězd, galaktického plynu a prachu) se však ukázalo, že pozorujeme pouze zhruba polovinu předpovídaného množství baryonů. Tento nesoulad získal označení „problém chybějících baryonů“. Hypotéza existence WHIM nabízí řešení: tyto „ztracené“ baryony nezmizely, nýbrž se nacházejí v podobě horkého, obtížně detekovatelného plynu v mezigalaktickém prostoru.

Způsoby pozorování Pozorování teplého až horkého mezigalaktického prostředí představuje značnou výzvu. Plyn je totiž příliš řídký na to, aby vyzařoval dostatek světla pro přímou detekci optickými dalekohledy. Zároveň však není dostatečně horký, aby vydával jasné rentgenové záření, které je typické pro horký plyn uvnitř kup galaxií.

Mezi hlavní metody detekce patří: Rentgenová absorpční spektroskopie: Hledání absorpčních čar vysoce ionizovaných prvků (například kyslíku nebo neonu) ve spektrech vzdálených kvasarů. Atomy ve WHIM pohlcují část rentgenového záření objektů v pozadí a zanechávají tak charakteristickou stopu. Emise v měkkém rentgenovém pásmu: Snaha o zachycení slabého vlastního záření plynu. Disperze rádiových vln: Analýza zpoždění signálů z rychlých rádiových záblesků, k němuž dochází při průchodu rádiových vln ionizovaným prostředím.

Historie výzkumu Znalosti o WHIM se dlouhou dobu zakládaly převážně na teoretických výpočtech a počítačových simulacích, teprve v 21. století se však objevila pozorovací potvrzení. Například v květnu 2010 objevila rentgenová observatoř Chandra obří rezervoár plynu podél struktury známé jako zeď Sochaře (vzdálené asi 400 milionů světelných let od Země). To se stalo prvním významným důkazem existence WHIM ve velkém měřítku.

V roce 2018 skupina výzkumníků při pozorování kvasaru pomocí teleskopu XMM-Newton odhalila absorpční čáry vysoce ionizovaného kyslíku, které se nacházely přesně tam, kde je předpovídaly modely rozložení WHIM. To vědcům umožnilo oznámit faktické nalezení chybějící baryonové hmoty.

Konečně v roce 2020 využili australští astronomové rychlé rádiové záblesky k pomyslnému „zvážení“ vesmíru. Měření disperze rádiových signálů ze vzdálených galaxií ukázalo hustotu elektronů v mezigalaktickém prostoru, která se přesně shodovala s teoretickými výpočty hmotnosti WHIM.

Cirkumgalaktické prostředí Koncepčně má cirkumgalaktické prostředí (circumgalactic medium, CGM) svou povahou blízko k WHIM. Tvoří jej difuzní, téměř neviditelné plynné halo, které obklopuje galaxii a vyplňuje prostor mezi mezihvězdnou hmotou a hranicí viriálního poloměru. Podle současných vědeckých poznatků je CGM klíčovým zdrojem stavebního materiálu pro hvězdotvorbu a hraje zásadní roli v regulaci zásob plynu v galaxii.

Kdyby bylo cirkumgalaktické prostředí galaxie v Andromedě (jež se rozprostírá do vzdálenosti 1,3–2 milionů světelných let) viditelné lidským okem, zabíralo by na noční obloze třikrát větší šířku než Velký vůz. Šlo by o největší objekt na obloze, který se pravděpodobně již nyní prolíná s halem Mléčné dráhy. Přesně vymezit hranici tohoto dotyku je však složité, neboť pozorovatel na Zemi se sám nachází uvnitř vlastního cirkumgalaktického prostředí.

Cirkumgalaktické prostředí Andromedy se skládá ze dvou vnořených obálek: Vnitřní obálka (o poloměru cca 0,5 milionu sv. let): Je dynamičtější a turbulentnější, což je způsobeno aktivními výtrysky hmoty z výbuchů supernov. Vnější obálka: Vyznačuje se vyšší teplotou a klidnějším stavem plynu.

Poznámky

Odkazy Reference

Související odkazy Mezihvězdné prostředí Mezihvězdné médium

Kategorie:Astrofyzika Kategorie:Velké struktury vesmíru