TLDR: Simulace naznačují, že Místní skupina galaxií včetně Mléčné dráhy leží v obří ploše temné hmoty – mohl by to vysvětlovat rozpory v měření rozpínání vesmíru. Zdroj tuna. 

Vesmír jsme si zvykli kreslit jako kouli plnou různě se košatících vláken a shluků – je to ostatně 3D prostor! Jenže nové modely ukazují, že naše kosmické okolí připomíná spíš gigantickou kosmoplacku. Tým Ewouda Wempeho ukázal, že Mléčná dráha a sousedé nejsou uprostřed koule se stejnou hustotou matroše ve všech směrech, ale že jsou uvězněni v rozsáhlé ploše hmoty a temné hmoty, která se táhne desítky milionů světelných let daleko.

„Proč to řešíme?“

Už od Hubblea víme, že galaxie se s rostoucí vzdáleností vzdalují rychleji – to je často přetřásaná expanze vesmíru. Jenže u blízkých galaxií bychom čekali opak – pád k Místní skupině. Realita ale odporuje intuici – ono se to moc neděje! Rychlosti a směry pohybů některých galaxií v našem okolí úplně nesedí na jednoduchý model, kde by hmota byla rozprostřena víceméně rovnoměrně do všech stran.

Řešením je model, podle kterého je materiál (galaxie i temná hmota) v našem kosmickém dvorku distribuovaný do jakési obrovské „placky“. Taková struktura by znamenala, že gravitační pole není kulově symetrické, ale má preferovaný směr. Jinými slovy – hmota je víc rozprostřená v jedné rovině, zatímco nad a pod ní je jí relativně méně.

„To je ten holografický vesmír? Že jsme v placce?“

Ne, to je něco úplně jiného. Fčil řešíme normální 3D vesmír, jenom je v našem koutku prostě matroš (tj. hromada galaxií) na placce – stejně jako třeba i plovoucí ledovec je prostě „plochý patroš“, ale ne „2D matroš“.

Kosmická pizza má samozřejmě pořád „na výšku“ obrovskou tloušťku – bavíme se o strukturách v řádu desítek milionů světelných let. Přesto nad i pod ní leží rozsáhlé kosmické voidy, tedy oblasti s výrazně nižší hustotou galaxií. Právě jejich existence může vysvětlovat, proč k nám z těchto směrů nepřichází očekávaný gravitační tah.

Numerické simulace, které tým použil, dokážou reprodukovat pozorované rozmístění galaxií i jejich pohyby lépe než jednoduchý kulový model. Využívají přitom detailní mapy blízkého vesmíru, katalogy vzdáleností a rychlostí galaxií i moderní kosmologické parametry. Temná hmota zde nehraje novou exotickou roli – jen vytváří struktury, jejichž geometrie může být méně intuitivní, než jsme si mysleli.

„Proč to doteď nikoho nenapadlo?“

To, že leccos z neznámých ohledně tempa rozpínání by mohlo mít řešení v atypickém rozmístění hmoty na našem kosmickém dvorku, naznačuje vícero výzkumů. Pokud žijeme ve zvláštně strukturované oblasti – například v ploché nadstruktuře obklopené voidy – může to mírně zkreslovat lokální měření expanze. A právě rozdíl mezi lokálně měřenou hodnotou Hubbleovy konstanty a hodnotou odvozenou z reliktního záření patří k největším současným kosmologickým hádankám.

Možná tedy část napětí vzniká prostě proto, že hmota není distribuována dokonale rovnoměrně, ale tvoří vesmírné ostrovy, které nemusejí být vždy trojrozměrně symetrické.

Samože, než poběžíte říct vašemu vesnickému plochozemci, že jste našli kompromis mezi jeho a vaším pohledem na realitu, je nutno říct, že studie tahá závěry z numerických simulací závislých na vstupních datech a předpokladech. Jinak řečeno: ještě to není na zápis do učebnic. Další přesnější měření vzdáleností a vlastních pohybů galaxií mohou obrázek zpřesnit – nebo změnit.

Zdá se tedy, že pokud má Terry Pratchett někde ve vesmíru pravdu, pak ne s želvami, ale s geometrií!

[Ladislav Loukota]

Vědátor vznikl jako spinoff spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd, dnes jej provozuje spolek Hyperion Media. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – kontaktní mail je [email protected]