Vesmírný teleskop Webb našel kupu galaxií příliš hustou na tak mladý vesmír

01Co je Webb

Dalekohled, který vidí do minulosti

Kde Webb létá a jak se tam dostal

Vesmírný teleskop Jamese Webba odstartoval 25. prosince 2021. Na rozdíl od Hubblea, který krouží jen 560 kilometrů nad Zemí, obíhá Webb Slunce asi 1,5 milionu kilometrů od nás, v takzvaném bodě L2. Cesta tam trvala zhruba 30 dní, přitom k dráze Měsíce, tedy asi do čtvrtiny cesty, doletěl za pouhé 3 dny.

V samotném bodě L2 ale Webb nestojí. Krouží kolem něj po dráze zhruba tak velké jako dráha Měsíce kolem Země a jeden oběh mu trvá asi šest měsíců.

Poloha v L2 má velkou výhodu. Webb se drží v jedné linii se Zemí, jak ta obíhá kolem Slunce, takže ho jeho velký sluneční štít chrání před světlem a teplem Slunce, Země i Měsíce.

Hubble se každých 90 minut ponoří do zemského stínu, Webb ne, a může proto pozorovat nepřetržitě ve dne v noci. Příkazy přijímá a data posílá na Zemi přes síť antén Deep Space Network až dvakrát denně.

Přístroje Webba

Nejdůležitější částí dalekohledu je hlavní zrcadlo z 18 šestiúhelníkových segmentů z lehkého a pevného kovu beryllia. Pokrývá je tenká vrstva zlata, protože zlato dobře odráží infračervené světlo, které Webb sbírá.

Zrcadlo má průměr zhruba 6,5 metru, Hubbleovo jen 2,4 metru, a sběrnou plochu má podle NASA zhruba šestkrát větší. Na cestu do vesmíru se proto celý dalekohled musel složit jako origami zhruba na čtvrtinu své velikosti.

Infračervené světlo někdy cítíme jako teplo, a proto se Webb musí chránit před vším horkým. Sluneční štít velký jako tenisový kurt, složený z pěti tenkých vrstev fólie, snižuje teplotu z asi 85 °C na horké straně na asi minus 233 °C na straně studené. Samotný dalekohled tak pracuje při asi minus 225 °C.

Přístroj MIRI má detektory, které potřebují teplotu pod 7 kelvinů, tedy jen 7 stupňů nad absolutní nulou. Štít podle NASA dává dalekohledu ochranu jako opalovací krém s faktorem milion.

Proč Webb vidí dál než Hubble

Vesmír se rozpíná, a proto se světlo vzdálených objektů cestou k nám natahuje do delších vlnových délek. Co kdysi zářilo modře nebo ultrafialově, dorazí k nám zčervenalé a výrazně slabší, astronomové tomu říkají rudý posuv. Proto Webb pozoruje hlavně infračervené světlo.

Webb vidí světlo o vlnových délkách od 0,6 do 28,5 mikrometru, Hubble od 0,1 do 2,5 mikrometru. Zachytí objekty až stokrát slabší než Hubble a v blízké infračervené oblasti má zhruba stejně ostré rozlišení jako Hubble ve viditelném světle.

Díváme se do minulosti, ne do budoucnosti

Světlo se šíří konečnou rychlostí, a proto je každý pohled do dálky zároveň pohledem do minulosti. Ze Slunce k nám světlo letí zhruba osm minut, z nejbližší hvězdy přes čtyři roky. Webb tak dohlédne víc než 13,5 miliardy let zpátky, do doby prvních hvězd a galaxií.

Budoucnost vidět nejde, protože světlo, které ještě nevzniklo, k nám nemůže doletět. Kupu XLSSC 122, vzdálenou zhruba 10,4 miliardy světelných let, proto vidíme takovou, jaká byla asi před 10 miliardami let.

Kupa galaxií, temná hmota a temná energie

Kupa galaxií je obří seskupení galaxií, které drží pohromadě jejich společná gravitace. Bývají v ní stovky i tisíce galaxií, třeba kupa Coma jich obsahuje přes tisíc.

Temná hmota a temná energie se jen podobně jmenují, jinak jsou to dvě různé věci. Temná hmota přitahuje gravitací, ale světlo neodráží, nepohlcuje ani nevyzařuje, alespoň ne tak, abychom to zatím zachytili. Tvoří neviditelné lešení, které k sobě přitahuje většinu běžné hmoty vesmíru, a vědci zatím nevědí, co to vlastně je.

Temná energie je naopak jméno pro neznámou příčinu, proč se vesmír rozpíná stále rychleji. Podle vedoucího vysvětlení působí odpudivě a vesmír roztlačuje, místo aby ho stahovala dohromady.

Může Webb najít mimozemšťany?

Přímo ne, ale může pomoci. Webb zkoumá atmosféry vzdálených planet u jiných hvězd, měří fyzikální a chemické vlastnosti planetárních soustav a podle NASA možná najde stavební kameny života jinde ve vesmíru. Sám nic nevysílá, jeho zrcadlo jen pasivně zachycuje světlo, takže případným mimozemšťanům žádný vzkaz nepošle.

Stavební kameny života ale ještě nejsou život, a i kdyby Webb jinde našel látku, kterou na Zemi vytvářejí organismy, zůstalo by to jen hypotézou, dokud ji nepotvrdí další pozorování.

02Zajímavosti

Zlato, slon a kolo do kopce

Pět drobností o Webbovi

1. 01

   Jen 50 gramů zlata

   Všechno zlato na zrcadlech Webba váží jen asi 50 gramů. Tak tenká vrstva stačí, aby zrcadla odrážela infračervené světlo.

2. 02

   Přesnost na vlas

   Segmenty zrcadla jsou vyrovnané s přesností zhruba jedné desetitisíciny tloušťky lidského vlasu.

3. 03

   Vážil jako slon

   Na Zemi vážil Webb přes 13 000 liber, tedy zhruba šest tun, skoro jako dospělý africký slon.

4. 04

   Z Hubblova materiálu nevzlétne

   Hlavní zrcadlo velikosti Webbova ze stejného materiálu jako Hubbleovo by bylo příliš těžké na vynesení do vesmíru.

5. 05

   Jízda na kole do kopce

   NASA přirovnává cestu k L2 k jízdě na kole do kopce, kdy se usilovně šlape jen na začátku a zbytek se dojede setrvačností.

03Co uviděl

Kupa galaxií XLSSC 122

Webb se zaměřil na kupu XLSSC 122, kterou astronomové objevili už v roce 2014 v rentgenovém průzkumu evropské družice XMM-Newton. Leží zhruba 10,4 miliardy světelných let od Země a astronomy zaujala překvapivou vyspělostí.

Obrovská gravitace kupy ohýbá světlo galaxií, které leží daleko za ní, podobně jako čočka. Vznikají tak zakřivené oblouky světla a jevu se říká silné gravitační čočkování. Hubble ho u této kupy jasně neukázal, Webb ale charakteristické oblouky kolem jejího středu zachytil.

Podle toho, jak silně kupa světlo ohýbá, se dá změřit její hmota, včetně temné hmoty, kterou vůbec nevidíme. Většinu zkreslení totiž způsobuje právě temná hmota. XLSSC 122 je navíc nejvzdálenější kupa galaxií, u které se silné čočkování podařilo pozorovat.

Kdy to Webb uviděl a kdy se to dozvěděl svět

Datum pořízení snímků kupy zveřejněné není. Víme jen, že první studie o silném čočkování této kupy byla na server arXiv odeslána 11. srpna 2025, snímky tedy musely vzniknout dřív.

Jak daleko v čase to je

Světlo z kupy k nám letělo zhruba 10,4 miliardy let. Když tuto dobu odečteme od stáří vesmíru, asi 13,8 miliardy let, vyjde, že vesmír byl tehdy starý jen zhruba 3,4 miliardy let. Byla to doba nejbouřlivějšího vzniku hvězd, kdy galaxie tvořily hvězdy až stokrát rychleji než dnes.

Co astronomy zarazilo

Ve středu kupy je nahuštěno pozoruhodně mnoho hmoty. Jen do vzdálenosti asi 326 tisíc světelných let od středu ji autoři odhadli na zhruba 65 bilionů hmotností Slunce, s nejistotou kolem desetiny. Hlavní autor Kyle Finner říká, že taková koncentrace hmoty nesouhlasí s předpověďmi kosmologického modelu.

Kupu rozebírají celkem tři nedávné studie vědců z IPAC. Podle nich se kupa stále ještě slučuje a Webb v ní zachytil nejstarší dosud známé vnitrokupové světlo, tedy slabou záři hvězd mezi galaxiemi. V této kupě to světlo v podstatě kopíruje rozložení temné hmoty.

04Zmýlit se?

Může se Webb zmýlit a jak to poznáme

Temnou hmotu nevidíme, a tak ji vážíme podle toho, jak ohýbá světlo. Silné čočkování měří hmotu u středu kupy, slabé čočkování ukazuje, jak je hmota rozložená ve vnějších oblastech. Tým proto výsledky čočkování spojil s rentgenovými a rádiovými pozorováními jiných dalekohledů.

Míru nahuštění hmoty ke středu vyjadřuje číslo zvané koncentrace a autorům vyšlo 6,3 ± 0,5. Vychází přitom z modelového tvaru rozložení hmoty, do kterého data proložili, a slabé čočkování mění tvary vzdálených galaxií tak nepatrně, že se dá zjistit jen statisticky.

Odkud se mohou vzít chyby

Autoři uvádějí výsledky s nejistotou a podle zprávy o objevu bude k rozhodnutí, zda jde o výjimku, potřeba větší vzorek kup. První studie vyšla v odborném časopise. Nezávislé ověření jiným týmem zatím nevyšlo, výsledek tedy zatím čeká na potvrzení.

05Napětí s modely

Proč to modely trápí

Podle standardních kosmologických modelů měl růst velkých struktur ve vesmíru probíhat postupně. XLSSC 122 ale podle pozorování dospěla nečekaně brzy. Autoři studie píšou, že tím přibývá náznaků, že velké struktury v raném vesmíru mohly vznikat rychleji, než standardní modely předpokládají.

V té době se kupy galaxií teprve stávaly běžnějšími, jak se menší soustavy postupně slučovaly do větších. Tato kupa přitom už měla velikost a uspořádání typické pro dnešní kupy galaxií.

Jedním číslem velikost rozporu autoři neuvádějí. Víme jen, že koncentrace jádra je výjimečně vysoká a podle Kylea Finnera nesouhlasí s předpověďmi modelu.

06Jisté a otevřené

Co je jisté a co zatím hypotéza

Za tím vším může stát zkreslený odhad hmotnosti, výjimečnost této jediné kupy, potřeba upravit modely, nebo jiná povaha temné hmoty, než předpokládáme.

Tým chce najít a prozkoumat desítky dalších kup z podobně raných dob a pomoci při hledání může metoda založená na Sunyaevově-Zeldovičově jevu. Pokud i další pradávné kupy budou mít nečekaně koncentrovanou temnou hmotu a neobvykle pokročilý vývoj, možná budou muset vědci přehodnotit základní předpoklady o tom, jak rychle velké struktury vznikaly.

Finner k tomu říká, že teprve data o desítkách až stovkách takových objektů z tohoto období vesmíru umožní kosmologické modely skutečně otestovat.