Vesmír se rozpíná téměř o desetinu rychleji, než astronomové předpokládali

Centrální část galaxie Mléčná dráha, jak ji vidí dalekohled VISTA z observatoře Paranal v Chile
Centrální část galaxie Mléčná dráha, jak ji vidí dalekohled VISTA z observatoře Paranal v Chile
0:00
/
0:00

I v době svého vzniku se vesmír rozpínal pomaleji než dnes. Vědci tento rozpor nedovedou vysvětlit a vyhlížejí „novou fyziku“.

Vznik, původ, tvar, rozměr či stáří vesmíru – to jsou nejzákladnější otázky, na které se člověk ptá už odedávna. Snaží se na ně odpovídat kosmologie, ve které se protínají znalosti fyziků, přírodovědců, historiků vědy, filozofů a samozřejmě i astronomů. Pohled do hlubin vesmíru je vlastně pohledem do minulosti.

Zkoumáním spektra velmi vzdálených galaxií objevili vědci rozdíly oproti normálnímu spektru z laboratorních podmínek – a zavedli pojem „rudý“, nebo také „červený posuv“ spektrálních čar. Před 90 lety přišel americký astronom Edwin Hubble na to, že mezi vzdáleností galaxií a tzv. červeným posuvem je přímá úměra, a že se tudíž vesmír rozpíná. Navázal tak na Einsteinovu obecnou teorii relativity, na fyziky Friedmana a Lemaitra, na hypotézu o Velkém třesku jako počátku vesmíru. Je zajímavé, že takový nestacionární vesmír zprvu nezapadal do rovnic i představ samotného Einsteina, později však génius přiznal svůj omyl a názor změnil.

Rozpínání vesmíru

Hubbleova konstanta

Edwin Hubble určil konstantu této úměry, která vyjadřuje o kolik km/sec se rychlost galaxií v určené jednotce vzdálenosti zvyšuje. Stanovil ji tehdy na 530 km za sekundu na megaparsek (Mpc) – to je jednotka vzdálenosti, používaná v astronomii; úsek, který světlo urazí za 3,3 milionu let. Teorie ovšem byla tehdy pro většinu fyziků příliš složitá. Než by vzali v úvahu teorii relativity, vymýšleli rádoby jednodušší řešení. Mylné představy dlouho přetrvávaly.

Čím je to všechno důležité? Přesné určení Hubbleovy konstanty má pro astronomii zásadní význam. Dá se z ní mj. odvodit stáří vesmíru. Během několika desítek let se konstanta poměrně často a výrazně měnila a zpřesňovala, a to od zmíněných 530 směrem dolů až k hodnotám 60–85 km za sekundu na megaparsek. V poslední době astronomové dospěli k názoru, že rychlost současného rozpínání vesmíru neodpovídá hodnotě, kterou vyvozovali z toho, jak vesmír vypadal krátce po Velkém třesku před 13 miliardami roků. Mimochodem – zhruba na tolik odhadují kosmologové stáří vesmíru.

Kupa galaxií ABELL 2218

Co nafukuje vesmír?

Z dřívějších údajů naměřených družicí Planck Evropské kosmické agentury, která studovala podmínky panující v mladém vesmíru zhruba 380 000 roků po Velkém třesku, vyplývá, že by hodnota Hubbleovy konstanty měla činit jen 67 km za sekundu na megaparsek. Naopak – nejnovější data z Hubbleova kosmického teleskopu zvyšují tuto hodnotu na 74 km/s/Mpc. Znamenalo by to, že se vesmír rozpíná o devět procent rychleji a o tuto hodnotu se od nás galaxie jako důsledek rozpínání vesmíru vzdalují.

Nesoulad ovšem zůstává a je téměř jisté, že nevyplývá z chyb měření nebo z náhody. Naopak, měření se neustále zpřesňují. Závěry výzkumu publikovali vědci v časopise Astrophysical Journal (viz také článek na webu Phys.org). Nositel Nobelovy ceny a šéf projektu profesor Adam Riess dokonce tvrdí, že rozpor v expanzi raného a současného vesmíru je nejvzrušivějším momentem v kosmologických výzkumech za posledních deset let.

Způsobuje zrychlující se expanzi vesmíru neviditelná, tzv. skrytá hmota a třeba její interakce s obyčejnou hmotou? Může za to doposud neznámá forma energie, která prostupuje celý vesmír, nebo jsou příčiny zcela jiné? Odpověď astronomové zatím neznají, a proto chtějí ve výzkumu pomocí Hubbleova teleskopu a dalších přístrojů pokračovat. V astronomických kruzích zatím sílí názor, že k vysvětlení těchto nesrovnalostí budeme potřebovat novou fyziku.