.:: Neviditelný čert ::.

Kosmologická chiméra zvaná Velký třesk

rubrika: Populárně naučný koutek

Na téma Velký třesk jsem tady vypustil spoustu článků. Naposledy Úprava Einsteinovy obecné teorie relativity by mohla změnit naše chápání Velkého třesku, v němž jsem odkázal na dalších sedm článků s mými dodatky a komentáři. Můj názor je neměnný. Představa, že náš vesmír vznikl z ničeho, je stejně absurdní, jakože jsme v tomto vesmíru jedinou civilizací. Domnívám se, že náš vesmír není jediný a nevznikl z ničeho, což naznačují i někteří kosmologové. Vesmírů je víc, ale dál už moje fantazie nedosáhne.

Lucifer

Pojem „Velký třesk“ se používá tak běžně, že se dokonce stal názvem jednoho z nejoblíbenějších sitcomů všech dob. Ačkoli všichni chápeme základní myšlenku – že vesmír byl kdysi malý, horký a hustý –, mnoho lidí má o této teorii stále značné mylné představy.

V roce 1915 zveřejnil Albert Einstein svou teorii obecné relativity, která původně předpokládala, že vesmír se přirozeně buď rozpíná, nebo smršťuje. Einstein však, stejně jako drtivá většina tehdejších astronomů a fyziků, věřil, že vesmír je statický, a tak do rovnic přidal několik dalších členů, aby vše vyvážil. O několik let později Edwin Hubble objevil, že galaxie se od nás v průměru vzdalují. Zatímco astronomové pokračovali v debatách o důsledcích tohoto pozorování, belgický fyzik a římskokatolický kněz Georges Lemaître jako první přijal výsledky Einsteina i Hubblea za bernou minci a tvrdil, že žijeme v expandujícím vesmíru, který byl kdysi mnohem menší, žhavější a hustší než dnes. Tento počáteční bod nazval „prvotním atomem“.

Většina fyziků se k Lemaîtrův myšlence stavěla skepticky, zejména s ohledem na to, že se jeho teorie až příliš podobal příběhu z knihy Genesis. V průběhu desetiletí však všechny ostatní pokusy o vysvětlení Hubbleových výsledků neobstály při pozorovatelském ověření. Teorie „velkého třesku“ byla přesto považována za zajímavou – avšak ne příliš věrohodnou – myšlenku.

V roce 1964 testovali dva radiotechnici z Bell Labs, Arno Penzias a Robert Wilson, nový mikrovlnný přijímač. Ať se snažili sebevíc, nemohli odstranit nepříjemné šumění v pozadí, které neustále slyšeli v přístroji – dokonce se pokusili z přijímačů setřít veškerý holubí trus. Při hledání vysvětlení narazili na tým teoretických fyziků, kteří sháněli finanční prostředky na sestrojení přesně toho, co oni měli. Ukázalo se, že šum v pozadí byl způsoben zářením, které zbylo z doby, kdy vesmír přecházel z horkého, hustého plazmatu do mírně méně horkého neutrálního plynu. Nazývá se to kosmické mikrovlnné pozadí a zůstává základním kamenem našeho chápání Velkého třesku.

Teorie velkého třesku je teorií o historii vesmíru, zejména o jeho nejranějších okamžicích. Na základě mnoha nezávislých důkazů můžeme s mimořádnou jistotou říci, že celý náš pozorovatelný vesmír – každý zrnko prachu, každá hvězda a každá galaxie – byl kdysi stlačen do prostoru o velikosti ne větší než broskve, jehož teplota přesahovala 1 bilion stupňů.

Co nám však tato teorie neříká, je to, odkud vesmír pochází – nebo dokonce zda má tato otázka vůbec smysl. Naše současné znalosti fyziky nás mohou zavést jen do určitého bodu v minulosti, než se všechny naše teorie, včetně našich znalostí o fungování prostoru a času, zhroutí. Jinými slovy, nevíme, jak vesmír „vznikl“. Víme jen to, co přišlo poté.

Již po desetiletí naznačují měření rozpínání vesmíru rozpor známý jako Hubbleův rozpor, který hrozí, že podkopá kosmologii, jak ji známe. Nyní, v předvečer druhého výročí tohoto objevu, nový poznatek získaný vesmírným dalekohledem Jamese Webba tuto záhadu jen prohloubil. V uplynulém desetiletí se však v tomto obrazu objevila znepokojivá mezera: v závislosti na tom, kam astronomové hledí, se rychlost rozpínání vesmíru (hodnota nazývaná Hubbleova konstanta) výrazně liší. Vesmírný dalekohled Jamese Webba ttuto nesrovnalost potvrdil pomocí nových, ohromně přesných pozorování, která mohou převrátit standardní model kosmologie. Nová fyzika potřebná k úpravě nebo dokonce nahrazení 40 let staré teorie je nyní předmětem debaty.

Kosmologové se shodují v tom, že vše začalo velkým třeskem. V mžiku pak vznikl mladý vesmír: expandující, bouřlivá plazmatická směs částic hmoty a antihmoty, které se z ničeho nic objevily, jen aby se při vzájemném kontaktu navzájem zničily. Kdyby se věci nechaly běžet samy, hmota a antihmota uvnitř této plazmové kaše by se měly navzájem zcela pohltit. Vědci však věří, že nějaká neznámá nerovnováha umožnila, aby vzniklo více hmoty než antihmoty, čímž zachránila vesmír před okamžitou sebedestrukcí.

Gravitace stlačila plazmové kapsy, čímž hmotu stlačila a zahřála tak, že se po jejich povrchu šířily zvukové vlny pohybující se rychlostí o něco málo vyšší než polovina rychlosti světla, tzv. baryonové akustické oscilace. Zároveň vysoká hustota energie v přeplněném raném vesmíru roztahovala časoprostor a vytáhla malou část této hmoty bezpečně pryč z víru dění. Jak se vesmír nafukoval jako balón, podle standardního výkladu se běžná hmota (která interaguje se světlem) srážela kolem shluků neviditelné temné hmoty a vytvářela první galaxie, propojené rozsáhlou kosmickou sítí.

Zpočátku, jak se obsah vesmíru rozšiřoval, klesala jeho energetická hustota, a tím i rychlost jeho rozpínání. Pak ale, přibližně před 5 miliardami let, se galaxie začaly opět vzdalovat stále rychleji. Příčinou toho byla podle tohoto modelu další neviditelná a záhadná entita známá jako temná energie. Nejjednodušší a nejoblíbenější vysvětlení temné energie je, že se jedná o kosmologickou konstantu – inflační energii, která je všude a v každém okamžiku stejná; vetkána do roztahující se struktury časoprostoru. Einstein ji ve své obecné teorii relativity pojmenoval lambda. S růstem našeho vesmíru jeho celková hustota hmoty klesala, zatímco hustota temné energie zůstávala stejná, což postupně vedlo k tomu, že ta druhá se stala největším přispěvatelem k jeho celkové expanzi.

Sečtené hustoty energie běžné hmoty, temné hmoty, temné energie a energie ze světla stanovují horní limit rychlosti expanze vesmíru. Jsou také klíčovými složkami kosmologického modelu Lambda cold dark matter (Lambda-CDM), který mapuje růst vesmíru a předpovídá jeho konec – hmota se nakonec rozprostře tak řídce, že zažije tepelnou smrt zvanou Big Freeze (Velké mrazení).

Mnoho předpovědí modelu se ukázalo jako vysoce přesných, ale tady začínají problémy: navzdory intenzivnímu hledání astronomové nemají tušení, co je temná hmota nebo temná energie. Většina se shoduje na tom, že současné složení vesmíru je 5 % obyčejné atomové hmoty, 25 % studené temné hmoty a 70 % temné energie. Trapným faktem je, že těm dvěma posledním nerozumíme.

Zdroje:

03.05.2026, 20:16:32 Publikoval Luciferkomentářů: 0