Nejvzdálenější voda ve vesmíru

Objev byl učiněn metodou gravitační čočky. Světelný signál vzdálené galaxie je totiž tak slabý, že bychom ji jinak neviděli. Ale díky velice hmotné galaxii přecházející před galaxií, která vědce zaujala, je světlo zakřiveno a vytváří se vícenásobný a zesílený obraz. Jinak řečeno, hmotný objekt v popředí působí jako čočka a pomáhá nám vidět, co by jinak zůstalo skryté - stopy vodní páry ve výtryscích černé díry.

Výtrysk jako střela peckou
Centrum velké většiny galaxií tvoří velmi hmotná černá díra se silným magnetickým polem. Rotací černé díry se siločáry magnetické pole jakoby navíjí a na horký materiál v jejím okolí působí takzvaným peckovým efektem. Kdekdo z nás si jistě pamatuje ještě ze školních dnů, jak střelit peckou spolužáka. Stačí ji jenom silně stlačit prsty. Podobně působí magnetické pole na žhavý plyn v okolí černé díry a výsledkem je výtrysk hmoty tak silný, že rychlosti částic v něm téměř dosahují rychlosti světla.

Umělecká představa černé díry s výtrysky|foto: NASA

Vznik vody
Výtrysky hmoty s sebou nesou obrovskou energii. Důkazem je už jenom fakt, že záření přicházející z centra galaxie patří do rentgenové nebo dokonce gama oblasti spektra, čili je to záření s vysokou frekvencí, a tedy i energií. Dostanou-li se atomy v galaxii do blízkosti výtrysku, energie může být použita jako aktivační energie chemických reakcí, které by za normálních podmínek neproběhly. Takovouto reakcí je také sloučení kyslíku a vodíku do molekul vody. Pravděpodobně jste takovou reakci už viděli na hodinách chemie. Když totiž ke zkumavce se směsí vodíku a kyslíku přiložíme plamínek, dodá atomům potřebnou aktivační energii a na stěnách zkumavky se vytvoří kapičky vody. Energie výtrysku z černé díry však daleko předčí zapálenou sirku, proto tam voda nebude existovat v kapalném skupenství, ale ve formě páry.

Nejenom černé díry
Dárci potřebné energie, jakými jsou výtrysky, nejsou doménou pouze černých děr. Voda na naší planetě pochopitelně nevznikla v blízkosti žádné černé díry. Za její sloučení může Slunce a zejména období jeho vzniku. Gravitačním smršťováním zárodečné mlhoviny vzniká protohvězda, jakýsi předchůdce hvězdy, který má také výtrysky, i když mnohem slabší než černá díra. Uvolněná energie však bohatě stačí na sponzorování reakce, při níž vzniká voda.

Voda neznamená život
Nových vznikajících hvězd je ve vesmíru spousta. Ve skutečnosti tedy voda není žádnou výjimečnou látkou. Je dokonce jednou z nejčastěji pozorovaných látek ve vesmíru. V posledních desetiletích jsme se naučili automaticky spojovat její přítomnost se vznikem života, ale na to je potřeba splnit mnoho dalších podmínek. V první řadě, aby byla na jednom místě dostupná ve všech třech skupenstvích, zejména v kapalném, no a také, aby se celkové podmínky na takové planetě s časem příliš neměnily.

Objev vody ve vesmíru nemusí znamenat existenci modré planety|foto: Petr Sobotka

Voda důkazem ranného kyslíku
Co je tedy zvláštní na objevu molekuly vody v galaxii MG J0414+0534, jestliže je voda doopravdy zcela běžnou látkou? Jednoduše to, že je to zatím vůbec nejvzdálenější molekula vody, kterou jsme objevili. Záření procházející přes molekuly vody bylo vysláno jenom necelých 2,5 miliardy let po vzniku vesmíru, čili v pouhé pětině jeho současného věku. Tento objev nás také utvrzuje, že v období poměrně krátce po velkém třesku už existoval kyslík, aby mohla voda vzniknout. V porovnání s kyslíkem na Zemi, který vznikl společně se Sluncem asi před 5 miliardami let, je tedy tento kyslík mnohem starší.

V současnosti probíhá pečlivá studium přesnějších měření, aby vědci zjistili o uspořádání centra sledované galaxie víc. Doufají, že zjištěné poznatky budou moct zobecnit na skupinu starých galaxií, vzniklých krátce po velkém třesku. Detekce vody v této rané fázi vesmírného vývoje je známkou většího zastoupení plynu a prachu v galaxiích nebo větší aktivity černých děr, než vědci doposud předpokládali.

Objev vody ve spektru daleké galaxie|foto: Effelsberg observatory