Vesmír: Galaxie, hvězdy a dobývání kosmu

Vesmír (2)

Teorie Velkého třesku (anglicky Big Bang): Asi před 14 miliardami let (přesněji před 13.8 miliardami let – Wikipedia) vzniknul vesmír z počáteční singularity (teoreticky z jednoho bodu). Vzniknul tím prostor a čas. Vesmír se od té doby rozpíná a zároveň ochlazuje. Současná teplota vesmíru (v mezihvězdném prostoru) je 3K (-270°C), což je teplota tzv. reliktního záření („zbytek“ po Velkém třesku a hlavní důkaz pro tuto teorii).

Vzdálenosti ve vesmíru

• Světelný rok (anglicky light year) – zkratka ly: vzdálenost, kterou světlo urazí za jeden rok.

1 ly = cca 9.5 bilionu kilometrů (přesněji 9461 miliard km).

• Parsek (anglicky parsec) – zkratka pc: vzdálenost, z níž má 1 astronomická jednotka (1 AU) úhlový rozměr jedné vteřiny.

1 pc = 3.26 ly = 30.9 bilionu kilometrů

Nejbližší hvězda (kromě Slunce) je Proxima Centauri, která leží ve vzdálenosti 4.2 ly (proxima znamená latinsky „nejbližší“).

Galaxie

Galaxie (s malým g): jsou to velké skupiny hvězd, obsahující řádově stovky milionů až stovky miliard hvězd. Galaxie mají mnoho různých tvarů. Podle tvaru rozlišujeme galaxie spirální, spirální s příčkou, čočkové, eliptické a nepravidelné. Počet galaxií ve vesmíru se odhaduje na zhruba 100 miliard. Jen málo galaxií existuje osamoceně, většina z nich je sdružena do kup galaxií.

Naše Galaxie (píšeme ji s velkým G!): říká se jí též Mléčná dráha (anglicky Milky Way). Je spirální. Při pohledu seshora je vidět spirála, ze strany má tvar plochého disku. Patří k velkým galaxiím a obsahuje nejméně 100 miliard hvězd (údaje se značně liší). Její průměr je přibližně 100000 ly. Je součástí místní skupiny galaxií, která čítá asi 30 dalších galaxií. Patří k největším galaxiím v této skupině.

Nejznámějším objektem místní skupiny galaxií je velká galaxie M31 v Andromedě (vzdálená 2.5 milionu ly – nejvzdálenější objekt ve vesmíru, viditelný pouhým okem) a trpasličí galaxie Velké a Malé Magellanovo mračno, které jsou vidět pouze na jižní polokouli. Velké Magellanovo mračno (či oblak, LMC = Large Magellanic Cloud) je vzdáleno asi 170000 ly. Je to nejjasnější galaxie na obloze. Malé Magellanovo mračno (oblak, SMC = Small Magellanic Cloud) je vzdáleno 200000 ly.

Hvězdy a další objekty v naší Galaxii

Hvězdy jsou objekty, skládající se z horkého plazmatu. V jejich jádru probíhá termonukleární reakce, při níž se uvolňuje obrovské množství energie. Z vodíku vzniká nejprve helium a později, při vyšší teplotě, i uhlík a kyslík H → He → C → O.

Hvězdy se liší především svou hmotností a teplotou. Povrchová teplota hvězdy ovlivňuje i její barvu:

• červené hvězdy – chladnější hvězdy (cca 3000°C)
• žluté hvězdy – 6000°C (naše Slunce)
• modré či bílé hvězdy – horké hvězdy (až 50000°C)

Vývoj Slunce

Podle Kant-Laplaceovy teorie (viz výše) vzniklo naše Slunce z rotující mlhoviny. K zažehnutí termonukleární reakce došlo asi před 4.6 miliardami lety. Slunce bude zářit zhruba stejně dalších 5-7 miliard let. Poté se Slunce zvětší a změní se v rudého obra, přičemž pravděpodobně pohltí i některé vnitřní planety (asi i Zemi). Poté se vyčerpá „palivo“, důsledkem čehož se Slunce smrští do velmi malého a hustého bílého trpaslíka (velikosti přibližně Země, avšak mnohem hustší). Bílá trpaslík pak bude ještě několik miliard let zářit, až zcela vychladne a změní se v černého trpaslíka, mrtvou vyhaslou hvězdu.

Dokud má hvězda dostatek paliva pro termonukleární reakci, je relativně stabilní, jelikož odstředivá síla (daná tlakem termonukleární reakce) a dostředivá síla (gravitační) jsou v rovnováze. Jakmile se však palivo vyčerpá, převáží gravitační síla a hvězda se velmi rychle gravitačně zhroutí.

Vývoj hmotných hvězd

Hvězdy podstatně hmotnější než Slunce projdou podobným vývojem, avšak jejich vývoj neskončí ve stadiu bílého trpaslíka. Po vyčerpání paliva (konečným produktem termonukleárních reakcí je u nich železo) se hvězdy nejdříve prudce smrští. Poté nastane výbuch supernovy. Při této obrovské explozi hvězda mnohonásobně (nejméně milionkrát!) zvětší svoji jasnost a „odhodí“ do okolního vesmíru vnější obal. Uprostřed vznikne po výbuchu superhustá rotující neutronová hvězda. Ta se skládá ze samých neutronů. Neutronové hvězdy jsou hmotnější než naše Slunce, avšak jejich průměr je jen kolem 10 kilometrů! Pokud je neutronová hvězda stále velmi hmotná, hroutí se gravitačně dále a vznikne černá díra. Černé díry mají tak obrovskou hustotu a gravitaci, že z nich neunikne ani světlo.

Při výbuchu supernov vznikají prvky těžší než železo. Nejznámější supernovou, pozorovanou v dějinách lidstva, je ta, která vybuchla v roce 1054. Výbuch byl zaznamenán čínskými astronomy. Jejím pozůstatkem je dnešní Krabí mlhovina v souhvězdí Býka.

Souhvězdí

Aby si lidé usnadnili orientaci na obloze, dali některým myšleným seskupením hvězd různé názvy. Tato seskupení hvězd, souhvězdí, jsou ve skutečnosti náhodná, jelikož hvězdy ve stejném souhvězdí jsou od nás různě daleko. Dnes rozlišujeme na celé obloze celkem 88 souhvězdí, které dohromady pokrývají celou oblohu. Souhvězdí je tedy vlastně plocha na obloze. Všechny jednotlivé hvězdy, které vidíme na obloze, jsou součástí naší Galaxie.

Nejjasnější hvězdy v jednotlivých souhvězdích mají většinou latinské nebo arabské názvy. Obvykle platí, že nejjasnější hvězda v souhvězdí se značí řeckým písmenem α, druhá nejjasnější písmenem β atd. Každé souhvězdí má pak třípísmennou zkratku, vyplývající z jeho latinského názvu.

Příklady konkrétních hvězd:

• α CMa – čteme „alfa Canis Majoris“, česky alfa Velkého Psa. Velký Pes (latinsky Canis Major) je název souhvězdí. Jeho nejjasnější hvězda, α CMa, má latinský název Sirius. Sirius je nejjasnější hvězdou celé oblohy.
• α Lyr – nejjasnější hvězda souhvězdí Lyry. Jmenuje se Vega, a je nejjasnější hvězdou severní oblohy (Sirius leží na jižní obloze).
• α UMi – nejjasnější hvězda souhvězdí Malá medvědice (lidově „Malý vůz“, latinsky Ursa Minor). Tou je Polaris, česky Polárka. Podle ní určujeme zeměpisný sever.

Jasnost hvězd určuje tzv. zdánlivá hvězdná velikost neboli magnituda. Nejjasnější hvězdy mají magnitudu 0. Hvězdy 6. magnitudy jsou již na hranici viditelnosti lidským okem.

Stupnice zdánlivé hvězdné velikosti je logaritmická. Naše Slunce má magnitudu -26.6., Měsíc v úplňku -12.6, Venuše -4.4., Sirius -1.46. Kromě zdánlivé hvězdné velikosti (podle toho, jak silně daná hvězda září na naší obloze) používají astronomové ještě absolutní hvězdnou velikost, aby mohli porovnat absolutní jasnost různě vzdálených objektů. Absolutní hvězdná velikost udává jasnost hvězdy, jak by se jevila, pokud by tato hvězda ležela ve vzdálenosti 10 pc (parseků) od Země.

Ze Země je vidět pouhým okem asi 6000 hvězd (střední údaj, jiné údaje udávají 2000-10000 hvězd).

Další objekty v Galaxii

Většina hvězd v naší Galaxii není osamocena jako naše Slunce, nýbrž je sdružena po dvou (dvojhvězdy), třech a více hvězdách.

Nejznámější „dvojhvězdou“ je Alkor-Mizar, druhá hvězda v oji Velkého vozu (správněji Velká medvědice). Slabší hvězda, Alkor, je viditelná pouhým okem.

Ve skutečnosti se ovšem nejedná o pouhou dvojhvězdu, nýbrž o „šestihvězdu“. Jasnější složka, Mizar, se totiž skládá ze dvou dvojic hvězd, a rovněž slabší hvězda, Alkor, se ve skutečnosti skládá ze dvou hvězd. Alkor se často používá ke zkoušce ostrosti zraku. Alkor oběhne Mizar asi jednou za 800000 let.

Dále se v Galaxii vyskytují hvězdokupy. Otevřené hvězdokupy obsahují řádově stovky hvězd, kulové hvězdokupy statisíce až miliony hvězd. Nejznámější hvězdokupou (otevřenou) na obloze jsou Plejády (česky „Kuřátka“) v souhvězdí Býka. Rovněž Plejády se výborně hodí jako test ostrosti zraku. Zdravé oko rozezná v Plejádách 6-10 hvězd, ve skutečnosti se v nich nachází přes 1000 hvězd.

Mlhoviny – oblaka mezihvězdného plynu a prachu, obvykle osvětlovaná nějakou blízkou hvězdou. Nejznámější mlhovinou je Velká mlhovina v Orionu. Mlhoviny, hvězdokupy i cizí galaxie se označují katalogovým číslem. Nejznámějšími katalogy jsou:

1. Messierův (značka M). Sestavil ho francouzská astronom Charles Messier v 18. století. Katalog obsahuje celkem 110 nejjasnějších objektů (M1 – M110).
2. New General Catalogue (zkratka NGC). Vzniknul v 19.století a obsahuje skoro 8000 objektů.

Příklad: Velká mlhovina v Orionu má označení M42 nebo NGC 1976.

Dobývání vesmíru

(znát roky těchto událostí!)

• 4.10.1957 – první umělá družice Země. Sputnik 1 (SSSR).
• 12.4.1961 – první člověk ve vesmíru. Jurij Gagarin (SSSR) v kosmické lodi Vostok 1.
• 20.7.1969 – první člověk na Měsíci. Neil Armstrong (USA) v kosmické lodi Apollo 11.
• 2.3.1978 – první Čech ve vesmíru. Vladimír Remek na kosmické lodi Sojuz 28.

Druhým člověkem, který vystoupil s Armstrongem na Měsíc, byl Edwin Aldrin. Třetí člen posádky Apolla 11, velitel Michael Collins, zůstal na oběžné dráze kolem Měsíce, zatímco Armstrong s Aldrinem přistáli na Měsíci ve výsadkovém modulu Eagle.

Vladimír Remek (narozen 1948) byl členem dvoučlenné posádky, jejímž velitelem byl Alexej Gubarev (SSSR). Byla to vůbec první mezinárodní posádka a Remek byl občanem teprve třetího státu (po SSSR a USA), který vyslal do vesmíru svého kosmonauta.

Datum poslední aktualizace: 20.9.2013