Rozpínání vesmíru je rychlejší, než jsme předpokládali

TLDR verze: Dvě dekády nazpět vědátoři překvapeně zjistili, že tempo rozpínání vesmíru se zvyšuje. Nyní jsme zjistili, že se rozpíná o 9 procent rychleji, než jsme tušili (studie tu).

Jako nafukovací balónek

Asi jste už někdy zaslechli, že vesmír se rozpíná. Tolik víme už přes osm dekád od Edwina Hubbla (jméno podobné Hubbleovu kosmickému teleskopu není náhodné!). Zhruba dvě desetiletí známe i další překvapivou skutečnost – expanze vesmíru narůstá! Namísto toho, aby vesmír po Velkém třesku svou expanzi zpomaloval, se chová přesně opačně, a pomalu tato expanze narůstá.

Často je rozpínání vesmíru připodobňováno k tomu, když nafukujete balónek. Takže se vše vzdaluje ode všeho. Přičemž ono nafukování nejspíše pochází z temné energie. Zdá se navíc, že pomyslné kosmické plíce do něho foukají stále intenzivněji!

Jak moc? Právě to pomohl zjistit poslední výzkum. Vědátor a laureátor Nobelovy ceny Adam Riess z Johns Hopkins University si posvítil na rozpínání skrze analýzu záření hvězd z relativně nedaleké trpasličí galaxie ve Velkém Magellanově mračnu. K ruce měl svůj tým SHOES (Supernovae, HO, for the Equation of State ¯\_(ツ)_/¯ ), což by jinak byla parta těch nejdivněji pojmenovaných superhrdinů. Data proměnných hvězd zvaných cefeidy jim pak – v krásné ukázce dějového zacyklení – pomohl získat Hubbleův kosmický teleskop.

V tomhle okamžiku je asi dobré zmínit, jak funguje výpočet vzdálenosti v astronomii. Je to snad překvapivé, ale žádné laserové měřiče nebo Google Maps pro vesmír astronomové k dispozici nemají. Používají se tak právě hvězdy, jejichž zářivý výkon je znám – buďto jde o cefeidy nebo supernovy typu Ia – a proměna jasu s proměnou vzdálenosti je tudíž odvoditelná do prostorových změn. Říkají se jim standardní svíčky a velká porce astronomie stojí a padá s tím, jak se měření pohybu standardních svíček díky novějším metodám zpřesňuje.

To ostatně nyní udělal i Riessův tým, když využil novou metodu pozorování cefeid najednou. Díky tomu mohl Hubble namísto jednoho objektu měřit proměny vzdálenosti více z nich. Zjištěná data nakonec vědátoři zalili komparativní omáčkou dat dalších pozorování Velkého Magellanova mračna a vyšlo jim zatím nejpřesnější měření tempa rozpínání vesmíru v historii! Zdá se tak, že vesmír se rozpíná o celých 9 % rychleji, než jsme donedávna z měření tušili!

Víme, co nevíme

Ano, Riessova data naznačují, že budeme muset dnešní teorie důvodů expanze asi značně přepsat, popřípadě vymyslet teorie nové. Stále totiž platí, že míra expanze v raném vesmíru byla notně odlišná – což pro změnu víme z měření reliktního záření. Aktuálně ale víme vlastně „jenom“ to, že je tato odlišnost větší, než jsme tušili. Z čehož víme… že o vesmíru nevíme zase tolik. 🙁

Panuje totiž jistý nesoulad mezi naším vysvětlením dat z počátku vesmíru vs. jeho současného stavu. Je to trochu jako kdyby na nás jel kamion a doposud jsme si mysleli, že jede rychlosti 91 km/h a Reiss zjistil, že jede 100 km/h. Pořád ale ten kamion jede na nás, což jsme věděli už od 90. let! A pořád nevíme, proč před 15 miliardami let jel úplně jinou rychlostí…

Úkolem pro fyziky tak nyní bude lépe vysvětlit někdejší vs. nynější rychlosti. Je pravděpodobné, že budeme na jeho vysvětlení potřebovat zcela nové fyzikální teze, totéž lze ovšem opět říct i o řadě dalších skutečností v dnešní fyzice. Třeba o částicovém světě.

Příměr s kamionem nicméně není úplně mešuge. Zrychlující se tempo rozpínání vesmíru lze vnímat jako značný existenciální bolehlav. Pokud můžeme soudit z dnešních tezí (které možná budeme muset značně upravit), jednou za řadu miliard let (snad) by výsledek expanze mohl vést ke spektakulárnímu „konci vesmíru„.

Až/pokud se zrychlující rozpínání vesmíru zvýší ještě výrazněji, mohli bychom se dočkat rozpadu galaxií i hvězdných soustav, jak se vzdálenosti mezi objekty stanou tak masivní, že převýší efekt gravitace. Nakonec se v této vizi rozpadne i hmota, protože expanze zvýší vzdálenosti mezi protony a elektrony. Bude to fenomenální podívaná – pokud vesmír nějak neskončí dříve. Nebo Thanos zase neluskne. Nebo se nestane něco jiného, zatím nepředpokládatelného…

Jednou to přijde!

Kdy přesně by na takový scénář nazývaný „big rip“ mělo dojít, se přesně neví – už jen protože ani nevíme, zdali se vůbec stane. Některé odhady dříve mluvily o cifře 20 miliard let a více, pár let nazpět se objevila i cifra jen 16 miliard let.

Vše jsou zatím ale stále jen poučenější odhady s horní a dolní hranou – zmíněná práce s dvěma miliardami let například jako horní strop tipuje až 100 miliard let. Viděl jsem i projekce mluvící o trilionech let. Což přesně ilustruje, jak tápající jsou momentálně všechny podobné teze. Přesnější odhady padajících numer nejspíše najdete i o osazenstva matů ve dvě ráno v nonstopu.

Právě proto ale potřebujeme přesnější data v duchu Riessovy studie. Zdá se každopádně, že dříve či později ten balónek vesmíru nějak praskne. Ale rozhodně to alespoň zatím nevíme o moc přesněji, než jsme věděli včera. Budeme si tedy muset ještě chvíli počkat, než zjistíme, kdy už nemá smysl kupovat dárky k příštím Vánocům!

[LL]

Více o potřebě nové fyziky i s cernovským fyzikem ve videu níže!

Vědátor vzniká v dílně spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd za podpory MUDRstart, která připravuje přípravné testy pro studenty vysokých škol – podpořte i vy drobákem mojí snahu informovat o vědě věčně & vtipně a přispějte mi v kampani na Patreonu.

A sledujte mojí snahu případně i na Facebooku či YouTube!

Diskuze