Záhada expanze vesmíru

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-16 16:00

Před více než sto lety nikdo na naší planetě nevěděl, že se vesmír rozpíná. Ale přes všechny potíže a neštěstí, které dvacáté století lidstvu přineslo, bylo právě toto století ve znamení vědeckého a technického pokroku. Za neuvěřitelně krátkou dobu jsme se o světě a vesmíru dozvěděli víc než kdy předtím.

Myšlenku, že se náš vesmír za posledních 13, 8 miliard let rozpíná, poprvé navrhl belgický fyzik Georges Lemaitre v roce 1927. O dva roky později se americkému astronomovi Edwinu Hubbleovi podařilo tuto hypotézu potvrdit. Zjistil, že každá galaxie se od nás vzdaluje a čím dále, tím rychleji se to děje. Dnes existuje mnoho způsobů, jak vědci mohou pochopit, jak rychle se náš vesmír rozpíná. Zde jsou jen čísla, která výzkumníci získají v procesu měření, pokaždé, když se ukáže, že jsou jiná. Ale proč?

Největší záhada vesmíru

Jak dnes víme, existuje úzký vztah mezi vzdáleností ke galaxii a tím, jak rychle se vzdaluje. Řekněme tedy, že galaxie ve vzdálenosti 1 megaparsek od naší planety (jeden megaparsek se přibližně rovná 3,3 milionu světelných let) se vzdaluje rychlostí 70 kilometrů za sekundu. A galaxie, která je o něco dále, ve vzdálenosti dvou megaparseků, se pohybuje dvakrát rychleji (140 km/s).

Je také zajímavé, že dnes existují dva hlavní přístupy k určení stáří vesmíru, nebo vědecky Hubbleova konstanta. Rozdíl mezi těmito dvěma skupinami je v tom, že jedna sada metod se dívá na relativně blízké objekty ve vesmíru, zatímco druhá na velmi vzdálené. Bez ohledu na to, jakou metodu vědci použijí, jsou výsledky pokaždé jiné. Ukazuje se, že buď děláme něco špatně, nebo se někde daleko ve Vesmíru děje něco absolutně neznámého.

Ve studii nedávno zveřejněné na předtiskovém serveru airxiv.org použili astronomové studující blízké galaxie chytrou metodu k měření expanze vesmíru nazývanou fluktuace povrchové jasnosti. Je to fantazijní název, ale zahrnuje myšlenku, která je vlastně intuitivní.

Představte si, že stojíte na okraji lesa, přímo před stromem. Protože jste velmi blízko, vidíte ve svém zorném poli pouze jeden strom. Když ale trochu ustoupíte, uvidíte další stromy. A čím dále půjdete, tím více stromů se vám objeví před očima. Totéž se děje s galaxiemi, které vědci pozorují dalekohledy, ale mnohem komplikovanější.

Jak znáte rychlost rozpínání vesmíru?

Aby astronomové získali dobré statistiky, pozorují galaxie, které jsou poměrně blízko Zemi, asi 300 milionů světelných let nebo blíže. Při pozorování galaxií je však nutné počítat s prachem, galaxiemi na pozadí a hvězdokupami, které lze vidět na snímcích pořízených dalekohledem.

Vesmír je však mazaný. Od 90. let 20. století astronomové viděli, že velmi vzdálené explodující hvězdy byly vždy dále, než by naznačovala jednoduchá měření. To je vedlo k přesvědčení, že vesmír se nyní rozpíná rychleji než dříve, což zase vedlo k objevu temné energie – tajemné síly, která urychluje vesmírnou expanzi.

Jak píší autoři vědecké práce, když se díváme na velmi vzdálené objekty, vidíme je takové, jaké byly v minulosti, kdy byl vesmír mladší. Pokud byla rychlost expanze vesmíru tehdy jiná (řekněme před 12-13,8 miliardami let) než nyní (před méně než miliardou let), můžeme získat dvě různé hodnoty pro Hubbleovu konstantu. Nebo se možná různé části vesmíru rozpínají různou rychlostí?

Pokud se ale rychlost rozpínání změnila, pak stáří našeho vesmíru vůbec není to, co si myslíme (vědci používají rychlost rozpínání vesmíru ke sledování jeho stáří). To zase znamená, že vesmír má jinou velikost, což znamená, že čas potřebný k tomu, aby se něco stalo, bude také jiný.

Pokud se budete řídit tímto řetězcem uvažování, pak se nakonec ukáže, že fyzikální procesy, které probíhaly v raném vesmíru, probíhaly v různých dobách. Je také možné, že byly zapojeny další procesy, které ovlivňují rychlost expanze. Obecně je tam nějaký nepořádek. „Z čehož vyplývá, že buď dostatečně nerozumíme tomu, jak se vesmír chová, nebo to špatně měříme,“poznamenávají autoři studie.

V každém případě je Hubbleova konstanta v astronomické komunitě velmi diskutovaným tématem. Nová studie ale přidala ještě více otázek, takže boj s nejistotou bude dlouhý. Jednoho dne se naše chápání vesmíru samozřejmě změní. Ale když se to stane, kosmologové budou muset hledat něco jiného, o čem by mohli polemizovat. Co určitě udělají.