Konstantní překvapení

Téměř vše, co víme o vzdáleném vesmíru, zjišťují astronomové pečlivým zkoumáním světla hvězd, skupin hvězd a mezihvězdných mlhovin. Je velice dobře známo, že pomocí spektroskopie lze například zjistit s velmi vysokou spolehlivostí chemické složení hvězdných atmosfér, z nichž záření přichází, nebo vlastnosti plynu podél celé dráhy světelných paprsků, dlouhé miliardy světelných let. Vlastní tvorba prvků však probíhá jinde, v místech, která zůstávají přímému pozorování téměř nedostupná.

Na konci čtyřicátých let minulého století publikovali George Gamow s Ralphem Alpherem a Hansem Bethem přelomový článek, ve kterém se zabývali modelem velkého třesku na počátku existence vesmíru. V horkém a hustém prostředí raného vesmíru se syntetizovaly tři základní prvky – vodík, helium a malé množství lithia. Hvězdy ještě neexistovaly, ale postupem doby se zformovaly gravitační nestabilitou a kontrakcí původně nepatrných zhuštěnin – a od té doby ve svých jádrech produkují celé spektrum těžších prvků až po železo. Elementy těžší než železo pak vznikají jadernými reakcemi se záchytem neutronů, které mohou probíhat na velmi odlišných časových škálách: během zlomku vteřiny (když velmi hmotná hvězda exploduje v podobě supernovy), nebo v mnohem pomalejším modu, na škálách tisíců let.

V nedávném článku pro Nature poukázal John Cowan z Oklahomské univerzity na pozoruhodnou neměnnost zastoupení některých těžších prvků, jako jsou například barium nebo europium, jejichž četnost (abundance) je téměř identická napříč Galaxií, ja ve velmi starých hvězdách nacházejících se v halu, tak v disku Mléčné dráhy ve hvězdách mnohem mladších, a dokonce i v naší sluneční soustavě. Cowan se spolupracovníky se zabývají systematickým studiem výskytu takových méně obvyklých prvků a nacházejí zajímavé souvislosti. Výsledek o neměnnosti některých abundancí je překvapivý, protože svědčí o přesně sladěných podmínkách, při nichž prvky vznikají, a to i přes rozmanitost hvězd, které je produkují, a značnou prostorovou a časovou odlehlost míst vzniku (desetitisíce světelných roků a miliardy let). Také Matthew Shetrone s kolegy, kteří se v článku pro Astronomical Journal věnují ultrafialové spektroskopii obřích hvězd pomocí Velmi velkého dalekohledu (VLT), zjišťují touto cestou detailní zastoupení mnoha prvků, účinnosti jaderných procesů,jež je tvoří, a dokonce měří i zastoupení individuálních izotopů.

Zajímavé je také to, že platnost zjištěných analogií v abundancích sahá za hranice naší Galaxie. Studium zvláštní třídy trpasličích galaxií, jejichž struktura a obsazení hvězdnými typy je značně odlišné od Galaxie, opět ukazuje na zvláštní a nečekané podobnosti v zastoupeních vybraných chemických prvků napříč vesmírem. Tím zajímavější se jeví výjimky: zcela otevřená například zůstává pozice raných hvězd – těch, které se tvořily ve vesmíru jako úplně první s extrémně nízkou metalicitou a prakticky nulovým zastoupením těžších prvků, jež nebyly schopny syntetizovat. (Nature 448, 29, 2007)