Skúma srdcia vzdialených galaxií

18.11.2012 17:00
Norbert Werner
Norbert Werner, mladý astrofyzik zo Stanfordskej univerzity v Kalifornii a rodák z Rožňavy. Autor:

Je potvrdené pozorovaním: vlákna vesmírnej pavučiny, spájajúce zhluky galaxií, tvorí z veľkej časti tmavá hmota. O tomto objave informoval prestížny vedecký časopis Nature 4. júla 2012, slovenské médiá však o ňom viac-menej pomlčali. Pritom jedným z dvoch hlavných spoluautorov bol Norbert Werner, mladý astrofyzik zo Stanfordskej univerzity v Kalifornii a rodák z Rožňavy. Týmto rozhovorom teda splácame aj istý dlh.

V správach, ktoré nasledovali po senzačnom článku v Nature, predstavili viaceré zahraničné médiá pôvodcov objavu ako ,„americko-nemecký“ tím astronómov. Nepovažujú vás náhodou za Nemca, vzhľadom na vaše meno a priezvisko?
Šéf nášho tímu Joerg Dietrich je Nemec a o mne si najskôr myslia, že som Američan, keďže pôsobím na Stanfordskej univerzite (smiech).

Na Slovensku však článok nemal takmer žiadny ohlas. Čím to je?
Chcel som poskytnúť o tom informácie jednému slovenskému médiu, ale na ponuku mi z redakcie ani neodpísali.

Nemohol sa váš objav ocitnúť v tieni správ o Higgsovom bozóne? CERN zverejnil správu o jeho objavení v ten istý deň – 4. júla…
Nevylučujem to, britský týždenník The Economist však priniesol informácie o oboch objavoch na tej istej dvojstrane.

Ale sú tieto dva objavy porovnateľné čo do významu?
Hodnotenie ponechávam na iných, objav Higgsovho bozónu je, samozrejme, čosi úžasné. A to, čo sme dosiahli my, je zase potvrdením teórie o štruktúre vesmíru, nič viac, ale ani menej. Ja sám vidím za publikáciou v Nature predovšetkým výsledok niekoľkoročnej práce, ktorú sme začali v apríli 2008 spolu so spomínaným nemeckým kolegom. Hneď po tom, čo nám vyšiel článok o horúcom plyne vo vlákne kozmickej pavučiny.

To ste ešte pôsobili v Holandsku, v tamojšom ústave pre výskum vesmíru a pozorovali dvojicu galaktických kôp.
Presne tak. Išlo o zhluky galaxií označované ako Abel 222 a Abel 223. Obe sa nachádzajú asi 2 300 miliónov svetelných rokov od Zeme – čiže veľmi, veľmi ďaleko. Pozorovali sme ich pomocou röntgenového observatória XMM – Newton, vypusteného na obežnú dráhu Európskou kozmickou agentúrou.

Už vtedy ste prišli na objav, ktorý vyvolal značnú pozornosť. Najprv by však bolo dobre čitateľom ozrejmiť, čo je to kozmická pavučina…
Nie, najprv si povedzme, že každá hviezda, ktorú vidíme na nočnej oblohe, je vzdialené Slnko. Niektoré sú väčšie ako naše Slnko, iné menšie, ale väčšina má zrejme tiež planéty. Ďalej si povedzme, že všetky hviezdy, ktoré na tej oblohe vidíme, sa vlastne nachádzajú v našej galaxii, ktorú voláme Mliečna cesta.

Koľko ich je?
Dvesto až štyristo miliárd. Ale pozor, v pozorovateľnom vesmíre sú stovky miliárd galaxií – väčších alebo menších ako Mliečna cesta. Nuž a všetky tieto galaxie nie sú v kozme rozložené rovnomerne, ale v štruktúre podobnej pavučine. A najväčšie objekty vesmíru – zhluky galaxií – predstavujú najhustejšie uzly tejto kozmickej pavučiny.

Vraj hviezdy sú na jej vláknach navlečené ako koráliky na nitiach. Je to tak?
Dá sa to povedať aj tak. Galaxie ako koráliky, svetielka, pomocou ktorých v noci z lietadla rozoznáme diaľnice a mestá. Z rozloženia galaxií rozoznáme kozmickú pavučinu. Mimochodom, ktorési slovenské noviny napísali, že som jej objaviteľom. To však nie je pravda. Kozmickú pavučinu sa podarilo prvýkrát opísať už niekedy pred štyridsiatimi rokmi práve na základe rozloženia galaxií. Už vtedy sa zistilo, že akési vlákna galaxií spájajú kopy galaxií.

Čiže uzly pavučiny?
Áno, najhustejšie miesta vo vesmíre. Jedna taká galaktická kopa, to sú stovky až tisíce galaxií pohromade.

Čo ste vlastne pozorovali pred štyrmi rokmi vo vlákne, ktoré spája dve takéto kopy?
Horúci plyn, pravdepodobne najteplejšiu a najhustejšiu časť medzigalaktického plynu, ktorý tvorí asi polovicu normálnej, teda viditeľnej hmoty vo vesmíre. Najviac normálnej hmoty je práve v tomto plyne.

Podarilo sa vám to ako prvým. Prečo sa tak nedarilo iným?
Náš výskum bol úspešný vďaka tomu, že sme pozorovali dvojicu kôp pohľadom akoby pozdĺž vlákna. Vlastne len tak sme mohli vidieť integrovanú emisiu spomínaného plynu – pozdĺž nášho zorného lúča.

Je pravda, že ináč by objav bol sotva možný?
Objav to bol síce už takpovediac na spadnutie, lebo hľadanie horúceho plynu v kozmickej pavučine patrilo vtedy medzi frekventované výskumné témy. V minulosti dokonca iní astronómovia nahlásili niekoľko objavov tohto druhu, ale po čase vyšlo najavo, že sa zakladali na chybných meraniach, na nesprávnych výsledkoch.

Čí to bol vlastne nápad – pozrieť sa na vzdialené galaxie a vlákna ich spájajúce iným pohľadom?
Raz som sa kolegu a priateľa Dietricha spýtal, či nepozná dvojicu kôp galaxií s takou geometriou, aby to umožnilo uvidieť horúci plyn z vlákna ktoré ich spája prístrojmi z observatória XMM–Newton. Povedal mi, že práve pracuje na dvojkope galaxií Abel 222 a Abel 223, spojených vláknom kozmickej pavučiny. A že vzdialenosť medzi nimi pozdĺž nášho zorného poľa je asi 50 miliónov svetelných rokov. Vzápätí som napísal návrh na pozorovanie týchto galaktických kôp z röntgenového observatória. Žiadal som o dva dni pozorovacieho času. Ten návrh neprešiel, tak som požiadal ešte raz. Druhýkrát to už schválili.

To vám stačili dva dni pozorovania?
Analýza získaných údajov však zabrala celý jeden rok z môjho doktorandského štúdia. Čiastočne som ho strávil v Mníchove, kde som, mimochodom, spoznal aj svoju manželku.

Manželka je tiež astronómka?
Áno, analyzovali sme tiež spolu dáta z pozorovania vlákna horúceho plynu medzi ,,dvoma Abelmi". To nebola veru jednoduchá analýza. Až po šiestich či siedmich mesiacoch som nadobudol akú-takú istotu, že ide o objav. Ale obával som sa ho predčasne zverejniť – nezopakovať chybu iných! – a tak sme v overovaní správnosti získaných výsledkov radšej ešte pokračovali ďalej.

Vaša manželka má „hviezdne“ meno Aurora. Odkiaľ pochádza?
Z Rumunska. Takmer všetky naše vedecké publikácie po roku 2008 vznikli v spoluautorstve. Samozrejme, aj s ďalšími kolegami z výskumného tímu.

Norbert Werner s manželkou Aurorou pri...
Norbert Werner s manželkou Aurorou pri observatóriu Mauna Kea na Havajských ostrovoch. Autor: Archív Norberta Wernera

Povedzte, stalo sa už odvtedy, za tie štyri roky, že by ešte niekto zopakoval vaše pozorovania na inom vlákne kozmickej pavučiny?
Stalo sa, ale iba raz. Išlo o pozorovanie v súhvezdí Sochára, vlákno však bolo detegované v absorpcii: röntgenové žiarenie z veľmi jasnej aktívnej galaxie za vláknom bolo pohltené horúcim plynom. Pred mesiacom sa istému výskumnému tímu údajne podarilo pozorovať tretie vlákno, ale to zatiaľ nemáme potvrdené.

Nie je v tom teda aj trocha šťastia alebo dokonca náhody? Veď nebyť vašej otázky a toho, že Dietrich práve pracoval na spomínanej dvojkope galaxií, tak objav ich premostenia horúcimi plynmi sa vlastne nekoná alebo odkladá?
Podľa mňa nešlo o šťastie ani o náhodu, ale o nápad hľadať to na správnom mieste.

A tak nedarmo sa hovorí, že správne položená otázka rieši až polovicu problému. Čím sa však líši vtedajší váš objav od najnovšieho?
Vtedy sme objavili vo vlákne horúci plyn, teraz sa nám podarilo objaviť aj tmavú hmotu. Samozrejme, vždy sme predpokladali, že vlákna kozmickej pavučiny pozostávajú predovšetkým z tmavej hmoty, lebo tá normálna tvorí len štyri percentá vesmíru. Ďalších asi 23 percent predstavuje tmavá hmota a zvyšok – tmavá energia.

Tmavá, čiže neviditeľná?
Neviditeľná alebo skrytá, vieme však, že všade, kde je tmavá hmota, musí byť aj normálna hmota. Asi polovica tej tmavej je vo vláknach medzi kopami galaxií.

Ako viete, že tam je, keď ju nemožno pozorovať?
Možno ju pozorovať, aj keď iba nepriamo, vďaka jej gravitačnému pôsobeniu na okolie. Lebo ak sa pozeráme na špirálovité galaxie, medzi ktoré patrí aj naša Mliečna cesta, a sledujeme rýchlosť hviezd v týchto galaxiách – ako tam obiehajú – tak bez tmavej hmoty by sa jednoducho rozleteli. Bez nej by sa rozleteli aj galaktické kopy. To už tvrdil pred takmer 80 rokmi objaviteľ tmavej hmoty, švajčiarsko-americký astronóm Fritz Zwicky, keď skúmal kopu galaxií v súhvezdí Vlasy Bereniky. Tieto teoretické predpoklady však bolo treba ešte potvrdiť pozorovaním.

Vesmír je vraj doslova popretkávaný vláknami tmavej hmoty. Súhlasíte?
Ja by som objav tmavej hmoty prirovnal skôr k objavu kostry kozmickej pavučiny. Vo vesmíre je asi šesťkrát viac tmavej alebo skrytej hmoty ako tej druhej – žiarivej, viditeľnej, normálnej. Všade tam, kde sa nachádza tmavá hmota, priťahuje normálnu hmotu.

Kozmickú pavučinu ste dosiaľ mapovali – pokiaľ ide o horúce plyny – v röntgenovej oblasti spektra. Nežiada si to viac?
Žiada. Potrebovali by sme však družicu, ktorá by bola šitá presne na túto úlohu. To znamená, že by mala veľké zorné pole a veľmi dobrý spektrometer.

Je problém ju vypustiť?
Ak sa nič mimoriadne nestane, tak sa takýto projekt rozbehne v Japonsku. Družica by mohla poletieť do vesmíru v roku 2018.

Prečo sa tejto úlohy ujalo Japonsko a nie Spojené štáty?
Predovšetkým z finančných dôvodov. Výstavba nového, Webbovho kozmického ďalekohľadu, ktorý nadviaže na svetoznámy Hubblov, už vysoko prekračuje plánované náklady a pohlcuje takmer všetky financie určené v USA na astronomické misie. Preto iniciatívu preberá Japonsko.

Zúčastníte sa na jeho projekte?
Pravdepodobne áno. Už teraz spolupracujem na príprave programu pozorovania vesmírnych objektov pomocou japonsko-americkej družice ASTRO – H, ktorá má iné zameranie a poletí do kozmu v auguste 2014. Od marca budúceho roku budem striedavo žiť v Japonsku a v USA.

Oženili ste sa iba vlani. Manželka s takým spôsobom života súhlasí?
V Japonsku budeme predsa spolu. Aurora pracuje aj na tomto programe.
Zhovárame sa pomocou skypu počas americkej volebnej noci (z utorka na stredu – pozn. red.), a tak sa nemôžeme vyhnúť otázke, ktorému z kandidátov na prezidenta držíte palce.
Jednoznačne Obamovi. A dúfam že vyhrá tieto voľby.

Prečo?
V Republikánskej strane sa prejavujú výrazne protivedecké smery. Tvrdia napríklad, že klimatická zmena je výmysel, hoci o globálnom otepľovaní už máme jasné dôkazy. Alebo spochybňujú evolúciu a tak ďalej. V mojom okruhu preto nepoznám človeka, ktorý by podporoval Romneyho.

Kedy ste sa dostali do Spojených štátov? A ako?
V septembri 2008. Najprv som však získal doktorát na Utrechtskej univerzite v Holandsku. Prestížny grant od NASA mi potom umožnil vybrať si americkú univerzitu alebo výskumný ústav. Zvolil som si Stanfordskú univerzitu blízko San Francisca.

Skúsme otázky z trochu iného súdka. Čo lepšie vystihuje zložitosť vesmíru, jeho stavbu a usporiadanie – abstraktná maľba alebo povedzme elektronická hudba?
Neviem odpovedať, to sú rôzne úrovne. Mám však rád výtvarné umenie i hudbu, rockovú aj klasickú. Ale v čase dospievania som mal veľmi rád Vangelisa a Jeana Michela Jarreho, lebo ich hudba mi pripomínala vesmír. Niektoré skladby maďarskej skupiny Omega a britských Pink Flyod mi tiež pripomínali vesmír. Pink Flyod je dodnes moja najobľúbenejšia kapela.
Môže takáto hudba inšpirovať astrofyzika pri práci, pri objavovaní nových vecí?
Neviem, či práve pri objavovaní. Najviac má inšpiruje pohľad na nočnú oblohu, najmä na Mliečnu cestu. Ako malého chlapca ma tiež inšpirovali obrázky Neila Armstronga z jeho cesty na Mesiac.

To ste ešte neboli na svete…
Ukazoval mi ich otec, keď som mal vari tri roky. A neskôr, keď som mal desať alebo jedenásť, ochorela moja mladšia sestra na laryngitídu. To je choroba, pri ktorej sa hrozne kašle, ona sa dusila a bolo jej veľmi zle. V noci sme ju brali do detskej nemocnice v Rožňave. Mama so sestrou vošli do nemocnice, my s otcom sme čakali vonku. Viete, to bola chvíľa veľkého napätia a v takých chvíľach si zapamätáte aj najmenšie podrobnosti. V Rožňave vtedy bolo málo svetiel, obloha bola úplne jasná a ja som krásne videl Mliečnu cestu. Na ten obraz oblohy husto posiatej hviezdami nikdy nezabudnem. Skutočne sa mi zdalo že sa pozerám do nekonečna. Bál som sa vtedy o moju malú sestru, veľmi som chcel, aby sa vyliečila.

A vyliečila sa?
Áno, dostala sa z toho a dnes je z nej už pani učiteľka. Ten obraz hviezd mi však natrvalo utkvel v pamäti. Začal som sa o ne zaujímať, čítať literatúru na túto tému. Tak som sa postupne dopracoval až k poznatkom o kozmickej pavučine a veľmi to na mňa zapôsobilo. To bolo ešte v základnej škole?
Áno, a tam som navštevoval programátorský krúžok. Viedol ho učiteľ fyziky, ktorý sa zaujímal o astronómiu. Raz sa ma spýtal, čo ma v astronómii fascinuje natoľko, že by som to neskôr chcel študovať. Odpovedal som, že by som chcel skúmať veľkoškálovú štruktúru vesmíru. To ste vedeli už ako žiak základnej školy?
Ale neskôr som na to celkom zabudol, začali ma zaujímať kométy, na Prírodovedeckej fakulte Univerzity Pavla Jozefa Šafárika v Košiciach som o nich napísal dokonca diplomovú prácu. Na vysokej škole ma okrem toho veľmi zaujímala planetárna astronómia. Až na študijnom pobyte v Holandsku som vlastne nadviazal na to, čo som si kedysi predsavzal ako žiak základnej školy v Rožňave. Vychádza, že odjakživa vás priťahovala astronómia. To ste naozaj nikdy nezaváhali?
Ale áno, a to v období, keď sa rozhodovalo, čo budem robiť po skončení základnej školy. Nikdy som totiž nebol jednotkár. Bol som dosť tvrdohlavý a učil som sa len to, čo ma zaujímalo. Na mojich vysvedčeniach sa objavovala aj trojka. Preto som sa bál, že na gymnázium jednoducho nemám. Išli tam predsa čistí jednotkári. Povedal som si, že možno bude lepšie, ak sa prihlásim na obchodnú akadémiu. Tam je asi ľahšie štúdium. Odhovorila ma od toho mama. ,,Ty chceš byť predsa astronóm, tak si choď za tým, čo chceš robiť a nevzdávaj to," poradila mi. ,,Ak sa budeš učiť, urobíš aj prijímačky na gymnázium". Vlastne keď tak spomínam, v tomto duchu ma vychovávala stále. Aby som v predsavzatiach vytrval a kráčal za svojím cieľom. Otec je banský inžinier. A čo robí mama?
Je riaditeľkou v domove dôchodcov. Ako ste sa dostali do Holandska?
Vo štvrtom ročníku ma tam poslala košická univerzita na trojmesačný výmenný pobyt v rámci programu Sokrates Erasmus. Na Utrechtskej univerzite som sa ocitol až po začatí semestra, nijaký predmet som si už nemohol zapísať, a tak som robil výskum, za čo som dostával kredity. Namiesto chodenia do školy som však pracoval v Holandskom ústave pre vesmírny výskum a publikoval aj svoj prvý vedecký článok o neutrónových hviezdach.

Zhluk galaxií Abel 222 a Abel 223, ktoré...
Zhluk galaxií Abel 222 a Abel 223, ktoré pozoroval N. Werner a jeho tím pomocou družice XMM-Newton. Autor: ESA

Po troch mesiacoch ste sa však museli vrátiť do Košíc.
Aj som sa vrátil, pol roka nato však z Utrechtu prišiel list s ponukou, či by som nechcel u nich absolvovať doktorandské štúdium, lebo práve sa v ústave uvoľnilo miesto. Dali mi na výber dve témy: čierne diery a veľkoškálovú štruktúru. Teraz už viete, čo som si vybral.

Neskôr ste sa však dostali aj k výskumu čiernych dier.
Samozrejme, a v posledných rokoch sa venujem najmä tomu, lebo čierne diery ovplyvňujú veľkoškálovú štruktúru vesmíru. Predsa každá galaxia má vo svojom strede obriu čiernu dieru. Napríklad čierna diera v našej Mliečnej ceste má 4 milióny hmotností Slnka. A v každej kope galaxií je zase čierna diera, ktorá ma niekoľko miliárd hmotností Slnka.

Všeobecne sa vie, že čierne diery pohlcujú všetko, čo sa im postaví do cesty. Ony však aj významne ovplyvňujú svoje okolie. V jednej prednáške ste ich prirovnali k „tlčúcim srdciam galaxií“. Prečo?
Lebo hmota, ktorá padá do čiernych dier, generuje okolo seba množstvo energie, ktorá zase spôsobuje obrovské fontány hmoty a energie. Ide o výtrysky, ktoré sa pohybujú rýchlosťou blízkou rýchlosti svetla. Práve tieto výbuchy, výtrysky energie, riadia vývin galaxií a veľkoškálovej štruktúry celého vesmíru.

Povedali ste, že len pozorovateľný vesmír pozostáva zo stovák miliárd galaxií a každá z nich má stovky miliárd hviezd. Bežný smrteľník si to nemôže ani predstaviť. A už vôbec nedokáže pochopiť, ako to všetko môže vedľa seba existovať bez toho, aby sa navzájom nepozrážalo a nezničilo. Nestojí za tým nejaká vyššia nadprirodzená sila? A nekladie si otázky tohto druhu aj astrofyzik? A keďže na všetky ešte nenachádza vedeckú odpoveď, nestáva sa postupne veriacim človekom?
Viera a veda sa podľa mňa nevylučujú, ale navzájom dopĺňajú. Fyzikálny svet by sme však mali spoznávať pomocou vedy a kritického myslenia.

Veríte v Boha?
Áno, Boh je pre mňa zdrojom lásky. A viera je podľa môjho názoru predovšetkým o láske, o porozumení, o súcite, o hodnotách.

Kedy sa ľudstvu podarí objaviť mimozemský život?
Predpokladám, že život je rozšírený na mnohých miestach vesmíru. A že svojho času vznikol aj na Marse. Nie je však život ako život. Jednobunkový život pravdepodobne vznikol pomerne ľahko, mnohobunkový už oveľa ťažšie. Na Zemi trvalo tri miliardy rokov, kým vznikol prvý mnohobunkový organizmus, museli tu byť na to dlhodobo vhodné podmienky. A koľko potom ešte prešlo času, kým tu vznikla prvá technická civilizácia! Nakoľko sú vo vesmíre rozšírené technické civilizácie, to už je celkom iná otázka. Podporujem všetky projekty, ktoré pátrajú po signáloch mimozemských civilizácií z vesmíru, ale kedy sa ich podarí zachytiť, to si naozaj netrúfam predpovedať.

Váš otec vám ako dieťaťu rozprával príbehy o vesmíre a ukazoval Armstrongove fotografie. Svojmu synovi budete radšej čítať rozprávky?
Budem mu čítať rozprávky, ale budem mu tiež rozprávať príbehy: o vesmíre, o prírode, o zvieratách i o ľuďoch.

Chcete, aby kráčal vo vašich šľapajach?
To si bude musieť vybrať sám. Ale chcem, aby vedel, aký je svet navôkol nás úžasný.

Zrejme rád cestujete, na osobnej internetovej stránke máte vlastné fotografie z ciest do Tibetu, Číny, Japonska…
Áno, s Aurorou skutočne veľa cestujeme a fotografujeme. Je to naše spoločné hobby. Na budúci rok sa chystáme do Afriky, presnejšie do Tanzánie.

Čo máte z Ameriky najradšej?
Mám rád Kaliforniu a najmä najjužnejšiu časť sanfranciského pobrežia Severnej Kalifornie – Silicon Valley, centrum počítačového a informačno-technologického priemyslu. Je relatívne ťažké cítiť sa skutočne doma povedzme v Holandsku alebo v inej západoeurópskej krajine s homogénnou kultúrou. V Amerike je to jednoduchšie, tu každý odniekiaľ prišiel. A hlavne v Silicon Valley, kde sa zišli ľudia z celého sveta a kde priam vyžaruje pozitívna energia.

A čo vám najviac chýba v Amerike z domu?
Najmä rodina a kamaráti. Mám však to šťastie, že na Slovensko sa dostanem relatívne často.

Norbert Werner (31)

=====

Je astrofyzik, narodil sa v Rožňave, kde vychodil základnú školu a gymnázium.

Po maturite študoval fyziku na Prírodovedeckej fakulte Univerzity Pavla Jozefa Šafárika v Košiciach, zároveň navštevoval oddelenie medziplanetárnej hmoty Astronomického ústavu SAV vo Vysokých Tatrách.

Po skončení košickej univerzity pokračoval doktorandským štúdiom na Utrechtskej univerzite v Holandsku, zároveň pracoval na tamojšom Ústave pre výskum vesmíru.

V roku 2008 dostal grant NASA (každoročne ho získa len päť uchádzačov) a odvtedy pôsobí v Ústave časticovej astrofyziky a kozmológie Stanfordskej univerzity v Kalifornii (USA).

Je členom vedeckého tímu pripravujúceho japonsko-americkú družicu Astro-H.

Významne sa podieľal na objavoch horúceho plynu a tmavej hmoty vo vláknach spájajúcich dve kopy galaxií.

V posledných rokoch sa venuje najmä výskumu pôsobenia čiernych dier na vývoj najväčších galaxií vo vesmíre. Podieľal sa napríklad na výskume pôsobenia supermasívnej čiernej diery v strede galaxie M87 v súhvezdí Panny.

© AUTORSKÉ PRÁVA VYHRADENÉ

Sleduj najnovšie články na našom Facebooku
Ponuky zo Zľavy.Pravda.sk