Záhada expanzie vesmíru

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-16 16:15

Pred niečo vyše sto rokmi nikto na našej planéte nevedel, že vesmír sa rozpína. No napriek všetkým ťažkostiam a nešťastiam, ktoré dvadsiate storočie prinieslo ľudstvu, bolo práve toto storočie poznačené vedeckým a technologickým pokrokom. Za neuveriteľne krátky čas sme sa o svete a vesmíre naučili viac ako kedykoľvek predtým.

Myšlienku, že sa náš vesmír za posledných 13, 8 miliárd rokov rozpínal, prvýkrát navrhol belgický fyzik Georges Lemaitre v roku 1927. O dva roky neskôr sa americkému astronómovi Edwinovi Hubbleovi podarilo túto hypotézu potvrdiť. Zistil, že každá galaxia sa od nás vzďaľuje a čím ďalej, tým rýchlejšie sa to deje. Dnes existuje mnoho spôsobov, ako môžu vedci pochopiť, ako rýchlo sa náš vesmír zväčšuje. Tu sú len čísla, ktoré výskumníci získajú v procese merania, zakaždým, keď sa ukáže, že sú iné. Ale prečo?

Najväčšia záhada vesmíru

Ako dnes vieme, existuje úzky vzťah medzi vzdialenosťou ku galaxii a tým, ako rýchlo sa vzďaľuje. Povedzme teda, že galaxia vo vzdialenosti 1 megaparsek od našej planéty (jeden megaparsek sa približne rovná 3,3 miliónom svetelných rokov) sa vzďaľuje rýchlosťou 70 kilometrov za sekundu. A galaxia, ktorá je o niečo ďalej, vo vzdialenosti dvoch megaparsekov, sa pohybuje dvakrát rýchlejšie (140 km/s).

Je tiež zaujímavé, že dnes existujú dva hlavné prístupy k určovaniu veku vesmíru, alebo vedecky Hubbleova konštanta. Rozdiel medzi týmito dvoma skupinami je v tom, že jedna sada metód sa pozerá na relatívne blízke objekty vo vesmíre, zatiaľ čo druhá sa pozerá na veľmi vzdialené. Bez ohľadu na to, akú metódu vedci používajú, výsledky sú zakaždým iné. Ukazuje sa, že buď robíme niečo zle, alebo sa niekde ďaleko vo Vesmíre deje niečo absolútne neznáme.

V štúdii nedávno zverejnenej na predtlačovom serveri airxiv.org astronómovia študujúci blízke galaxie použili šikovnú metódu na meranie expanzie vesmíru nazývanú fluktuácie povrchovej jasnosti. Je to vymyslený názov, ale zahŕňa myšlienku, ktorá je vlastne intuitívna.

Predstavte si, že stojíte na okraji lesa, priamo pred stromom. Keďže ste veľmi blízko, vo svojom zornom poli vidíte len jeden strom. Ak však trochu ustúpite, uvidíte ďalšie stromy. A čím ďalej, tým viac stromov sa objaví pred vašimi očami. V podstate to isté sa deje s galaxiami, ktoré vedci pozorujú pomocou ďalekohľadov, ale oveľa komplikovanejšie.

Ako poznáte rýchlosť rozpínania vesmíru?

Aby astronómovia získali dobré štatistiky, pozorujú galaxie, ktoré sú pomerne blízko Zeme, asi 300 miliónov svetelných rokov alebo bližšie. Pri pozorovaní galaxií je však potrebné brať do úvahy prach, galaxie v pozadí a hviezdokopy, ktoré možno vidieť na snímkach urobených ďalekohľadom.

Vesmír je však prefíkaný. Od 90. rokov 20. storočia astronómovia videli, že veľmi vzdialené explodujúce hviezdy boli vždy ďalej, než by naznačovali jednoduché merania. To ich viedlo k presvedčeniu, že vesmír sa teraz rozpína rýchlejšie ako predtým, čo následne viedlo k objavu temnej energie – záhadnej sily, ktorá zrýchľuje univerzálnu expanziu.

Ako píšu autori vedeckej práce, keď sa pozeráme na veľmi vzdialené objekty, vidíme ich také, aké boli v minulosti, keď bol vesmír mladší. Ak bola rýchlosť expanzie vesmíru vtedy iná (povedzme pred 12-13,8 miliardami rokov) ako teraz (pred menej ako miliardou rokov), môžeme získať dve rôzne hodnoty pre Hubbleovu konštantu. Alebo sa možno rôzne časti vesmíru rozpínajú rôznou rýchlosťou?

Ak sa však rýchlosť rozpínania zmenila, potom vek nášho vesmíru vôbec nie je taký, ako si myslíme (vedci používajú rýchlosť rozpínania vesmíru na sledovanie jeho veku). To zase znamená, že vesmír má inú veľkosť, čo znamená, že čas potrebný na to, aby sa niečo stalo, bude tiež odlišný.

Ak sa budete riadiť týmto reťazcom uvažovania, nakoniec sa ukáže, že fyzikálne procesy, ktoré sa odohrávali v ranom vesmíre, prebiehali v rôznych časoch. Je tiež možné, že boli zahrnuté ďalšie procesy, ktoré ovplyvňujú rýchlosť expanzie. Vo všeobecnosti je tam nejaký neporiadok. „Z čoho vyplýva, že buď dostatočne nerozumieme, ako sa vesmír správa, alebo to meriame nesprávne,“poznamenávajú autori štúdie.

V každom prípade je Hubbleova konštanta v astronomickej komunite veľmi diskutovanou témou. Nová štúdia však pridala ešte viac otázok, takže boj s neistotou bude dlhý. Jedného dňa sa, samozrejme, naše chápanie vesmíru zmení. Ale keď sa to stane, kozmológovia budú musieť hľadať niečo iné, o čom by mohli polemizovať. Čo určite urobia.