TLDR: Uhlík je produkt hvězdných reakcí, nečekalo se proto, že bude objevem jen 800 milionů let po Velkotřesku. Přesto to existující kosmologické teze nevyvrací. Studie tuna.

Uhlík jsi, a v uhlík se obrátíš

Slavná popularizační zkratka ikony dospívání vědátorů Carla Sagana o tom, že „my všichni jsme z hvězd“ (protože uhlík vzniká v hvězdách a zároveň je základem uhlíkového života, čili nás), bude ještě dlouho rezonovat lidskými dušičkami pozorujícími noční oblohu. Příběh uhlíku, milovaného i nenáviděného prvku, se nám ale s novým objevem Webbu malinko zašmodrchal. Zdá se totiž, že měřitelné množství uhlíku se vyskytovalo i v poměrně mladého vesmíru.

Je to vlastně další Webbův objev demonstrující, že mladý vesmír byl v řadě ohledů o dost vyspělejší, než se tušilo. Po Velkém třesku byl totiž vesmír plný z drtivé většiny vodíku, helia a jen stopového množství těžších prvků. Ledaže…

Nová studie totiž s pomocí vesmírného teleskopu Jamese Webba nahlédla zpět do vzdálených/prastarých končin vesmíru a objevila značné množství uhlíkového prachu. A to jen necelou miliardu let po Velkém třesku.

Objev vědátorů z Cambridgeské univerzity naznačuje, že v bouřlivém raném vesmíru existoval nějaký způsob zvýšené produkce uhlíku – pravděpodobně při zániku masivních hvězd, které jej při svém zániku vyvrhovaly do vesmíru. Interpretace bude ale ještě předmětem delších disputací souvisejících s tím, že Webb nám ukazuje mladý vesmír jakoby už prožíval pubertu.

Zázračný uhlík

Se vznikem nových prvků to obecně není tak složité. Vodík ve hvězdách za vysokých teplot a tlaků fúzuje v hélium a to fúzuje za ještě ukrutnějších podmínek dále …až po železo. Dál to nejde, ani kdyby se hvězda rozkrájela… vlastně jde, protože při její kataklyzmatické smrti, zvané Supernova, nebo v případě srážek hvězd, remnantů mrtvých hvězd apod. vzniknou jednak ještě těžší prvky, druhak se z nitra hvězdy osvobodí i ty lehčí (včetně kamaráda uhlíka) [2,3].

Problém je, že pro tyto aktivity je potřeba hvězd bohatší na těžší prvky, které jsme čekali až v pozdějším věku vesmíru.

Existuje dobře pochopený popis toho, jak prvky kráčely po chemickém žebříčku od lehčích prvků k těžším. Konec konců, něco podobného umíme páchat v urychlovačích na Zemi (které vlastně jenom v menších energiích dělají totéž, co se dělo v oněch supernovách) a máme to i dobře odpozorované astronomicky.

Joris Witstok z Cambridge do toho ale hodil menší vidličku skrze pozorování Webba. Jeho fachmani objevili nečekaně silný rys ve spektru spojený s absorpcí světla prachu bohatého na uhlík, a to v galaxiích již 800 milionů let po Velkém třesku.

Taková prachová zrnka ovšem stále vznikají stovky milionů let, a vlastnosti galaxií naznačují, že jsou pro tuto dobu vzniku příliš mladé. Není to však problém, který by bylo nemožné vyřešit.

Vesmír Kurtů Kobainů

Ještě, než přepíšeme popis vzniku a evoluce vesmíru (což je taky nápad, který se dnes díky Webbu objevuje stále častěji), bude třeba smést ze stolu přízemnější vysvětlení spočívající v krátké životnosti první generace hvězd.

Stejně jako Kurt Kobain, další ikona našeho dospívání, i první generace hvězd zřejmě měla krátký a o to turbulentnější život. Díky přemíře vodíku a helia byly první hvězdy zřejmě naprostými giganty – které ale poměrně brzy spotřebovaly své palivo a uhynuly v masivních supernovách. To by znamenalo, že na šíření uhlíkového poprašku by nebylo potřeba o tolik času navíc.

Stejně jako to první generace hvězd měla při svém vznikání snazší díky přemíře vodíku a helia, totéž opačně platí i pro život. V přibývajícím věkem vesmíru uhlíku přibývalo stále více. A tak zatímco v mladém vesmíru je problém si představit, že by pro hypotetický život bylo uhlíku dost, v pozdější fázi jsou vyhlídky o dost lepčejší…

Vesmír stojí

I dnes existují hvězdy, které práší víc jak Baron Prášil. Říká se jim Wolfovy-Rayetovy hvězdy a jde o masivní hvězdy, které se nacházejí na konci svého života na pokraji supernovy. Objev vysokého množství uhlíku v několika galaxiích během kosmického úsvitu by tak mohl být důkazem, že tyto procesy byly v raném vesmíru běžnější než v novějším časoprostoru.

A to zase naznačuje, že pro první generaci byly normou obrovské hvězdy, což pomáhá vysvětlit, proč dnes ve vesmíru nevidíme žádné prababičky první generace, které by se tu ještě potloukaly.

Minimálně stran tohoto objevu je tedy kosmologie stále stejná jako včera – a spíše nám Webb ukázal dosud nejasné detaily o tom, jak vesmír vypadal, když měl na tachometru ještě najeto výrazně méně.

[Ladislav Loukota, Jan Tomáštik]

Vědátor vzniká v dílně spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd za podpory MUDRstart, který tvoří přípravné testy pro studenty vysokých škol. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – jeho kontaktní mail je [email protected]

Autolink hír.