Ve vesmíru zřejmě působí doposud neznámá síla, způsobuje rychlejší rozpínání vesmíru

27. 4. 2019
Temná energie Raný vesmír Gravitační vlny Hubble

Vesmír není statický, neustále se rozpíná, a to stále se zrychlujícím tempem. Doposud však není zcela zřejmé, jak rychlé toto rozpínání vesmíru je. Vědci totiž přišli hned s několika způsoby, jak to změřit, a pokaždé jim vyjde trošku jiná hodnota. Rozdíl se projevuje při pozorování hvězd a supernov v dnešním vesmíru a zkoumání světla z období krátce po vzniku vesmíru. Nová studie, která zpřesňuje pozorování hvězd pomocí teleskopu Hubble, nyní potvrzuje rozdíly v měření a téměř vylučuje možnost chyby. Ve vesmíru tak zřejmě působí doposud nepopsaná síla, která za tímto rozdílem stojí.

Rozpínání vesmíru

Rozpínání vesmíru - Graf znázorňující rozpínání vesmíru na různé vzdálenosti. Čím dál se objekt od Země nachází, tím rychlejší je také jeho vzdalování způsobené rozpínáním vesmíru.



Rychlost rozpínání vesmíru určuje tzv. hubblova konstanta, která udává, jakou rychlostí se od sebe vzdalují objekty v určité vzdálenosti. Její hodnota se nejčastěji nachází mezi 67 a 75 km/s na jeden megaparsek (3,26 milionů světelných let). Zpřesněná měření teleskopu Hubble nyní udávají hodnotu 74,03 km/s/Mpc. Zkoumání reliktního záření vesmírným teleskopem Planck však naznačuje hodnotu 67 km/s/Mpc.

Teleskop Hubble pozoroval specifický typ pulzujících hvězd, tzv. cefeidy (cepheids) v blízké galaxii Velký Magellanův oblak. Perioda pulzů těchto hvězd je přímo úměrná její zářivosti, což umožňuje astronomům velmi přesně změřit vzdálenost těchto hvězd. Díky přesné vzdálenosti potom mohou také určit rudý posuv, který udává, jak rychle se od nás hvězda vzdaluje, a tak odvodit rozpínání vesmíru na vzdálenost mezi Zemí a pozorovanou hvězdou. Ve Velkém Magellanově oblaku jich astronomové s pomocí teleskopu Hubble pozorovali 70 a odvodili rychlost rozpínání vesmíru na 74,03 km/s/Mpc.

Podobné hodnoty byly naměřeny také pozorováním supernov typu Ia, které jsou mají vždy stejnou zářivost a lze i u nich přesně poznat jejich vzdálenost. 

Naopak z pozorování reliktního záření (CMB, Cosmic Microwave Background), které je pozůstatkem světla z velmi raného vesmíru, vychází hodnoty jiné. Vědci k tomu využili data z teleskopů WMAP a Planck a pokusili se odvodit, jak by se měl vesmír do dnešní doby rozpínat. Tato metoda byla několikrát ověřena a měla by z ní vycházet stejná hodnota hubblovy konstanty. Vědcům však stále vychází hodnoty okolo 67-68 km/s/Mpc.

Nová čísla tak nasvědčují rychlejšímu rozpínání v současném vesmíru, než by se dalo očekávat na základě pozorování vesmíru raného. Podle vědců však nejde pouze o rozdílné výsledky dvou experimentů, vypadá to, jako by pozorovali něco úplně jiného. A to i po započítání vlivu temné energie, která zrychlující se rozpínání vesmíru způsobuje. Co by tedy mohlo pozorované rychlejší rozpínání vesmíru vysvětlit?

Nečekaná temná energie v počátcích vesmíru

Jedním z možných vysvětlení je tzv. teorie Brzké temné energie, která počítá se třemi epochami, ve kterých temná energie působila na rozpínání vesmíru. Tou první je prvních několik sekund po velkém třesku, kdy temná energie způsobila rychlou expanzi raného vesmíru. V dnešní době se považuje temná energie za vysvětlení stále se zrychlující expanze vesmíru. A právě ve třetím případě by mohla být temná energie příčinou rozdílu ve výsledcích hubblovy konstanty různými metodami.

Nová částice

Dalším vysvětlením je existence doposud neznámé subatomární částice, která cestuje rychlostí blízkou rychlosti světla. Šlo by o částici z kategorie temné radiace, kam se řadí také například neutrina.

Temná hmota

Kromě temné radiace a temné energie by mohla za rozdíly ve výsledcích hubblovy konstanty stát také temná energie. Tento teoretický koncept má původně vysvětlovat příliš rychlou rotaci galaxií a jejich evoluci, pokud by však její interakce s běžnou hmotou byly intenzivnější, než se doposud uvažovalo, mohla by i temná hmoty být příčinou zrychlujícího se rozpínání dnešního vesmíru. Rychlost rozpínání vesmíru je podle některých vědců jedním z nejzajímavějších témat dnešní kosmologie. Žádná z teorií nemá jasně navrch nad ostatními a nikdo si není jistý tím, co by měřené hodnoty mohlo vysvětlovat. Astronomové hodlají dále zpřesnit hodnoty oběma metodami a hodlají také využít metody nové. Jednou z takových by mohly být například gravitační vlny, jejichž prostřednictvím lze hubblovu konstantu také spočítat. Zatím však vědci nemají dostaek pozorování pro přesný výpočet. Tomu by mohly pomoci nedávno spuštěné aktualizované detektory LIGO a Virgo, které už nyní detekují zcela nové gravitační vlny.

Rozpínání vesmíru

Rozpínání vesmíru měří hubblova konstanta, která udává o kolik kilometrů za sekundu se rozšíří prostor jednoho megaparseku (3,26 milionů světelných let). 

Rok Metoda Výsledek
km/s/Mpc
1929 Edwin Hubble potvrdil, že se vesmír rozpíná. Konstantu rozpínání tehdy určil na 500 km/s na megaparsek, takto vysoká byla kvůli různým nepřesnostem při měření. 500
1950´s Zpřesnění hubblovy konstanty. 70
1990´s Potvrzení zrychlující se expanze vesmíru, temná energie se stává nejpřijímanějším vysvětlením tohoto zrychlování.
2001-2010 Americká vesmírná sonda WMAP změřila hubblovu konstantu pozorováním reliktního záření po velkém třesku. 68-70
2009-2013 Evropská vesmírná sonda Planck naměřila ještě nižší hodnoty hubblovy konstanty podobnou metodou jako WMAP. 67-68
2016 Měření rychlosti vzdalování supernov typu Ia od Země. 72-75
2017 Na prvních několika detekovaných gravitačních vlnách bylo ověřeno, že lze rozpínání vesmíru odvodit také tímto způsobem, hodnoty jsou však zatím velmi nepřesné (62-82 km/s na megaparsek) a vyžadují více detekcí gravitačních vln. 62-82
2018 Hodnoty odvozené z pozorování cepheid potvrzují nesouvislost mezi měřeními mikrovlnného záření a pozorování hvězd a supernov.
2019 Pozorování světla vzdálených kvazarů, jejichž světlo bylo rozděleno gravitační čočkou. 72,5
2019 Měření rozpínání vesmíru prostřednictvím vzdálených kvazarů.
2019 Zpřesnění měření pomocí pozorování cepheid Hubblovým teleskopem. 74,03
Líbí se Vám tento článek?

Podpořte tento web sdílením našeho obsahu.

Více informací k tématu
Chcete vědět o dalším článku?

Následujte LIVINGfUTURE na sociálních sítích.


Líbil se Vám tento článek?

Podpořte tento web sdílením našeho obsahu.

Další zprávy z kategorie Temná energie

Podle nových měření vzdálených galaxií se rozpínání vesmíru zrychluje víc, než se předpokládalo

31. 1. 2019

Podle nových měření vzdálených galaxií se rozpínání vesmíru zrychluje víc, než se předpokládaloVědcům se podařilo změřit rozpínání vesmíru prostřednictvím téměř 1 600 vzdálených kvazarů. Podle této nové metody jim nicméně vyšlo, že se rychlost rozpínání vesmíru s postupem času zrychluje více než očekávali. Pokud se tyto výsledky potvrdí, znamenalo by to, že temná energie ve vesmíru není konstantní, což by mohlo také vysvětlovat rozdíly v měření hubblovy konstanty různými metodami.

celý článek

Gravitační vlny z kolize neutronových hvězd naznačují, že gravitace neuniká do jiné dimenze

17. 9. 2018

Detekce gravitačních vln způsobených kolizí neutronových hvězd v roce 2017 umožnila vědcům zkoumání vesmíru dvěma rozdílnými pohledy: gravitačními vlnami a elektromagnetickým zářením. To umožňuje ověření různých teorií založených na dosavadním pozorování vesmíru prostřednictvím elektromagnetických vln. Podle nové studie takto vědci dokázali vyvrátit jednu z teorií, která se snažila vysvětlit existenci temné energie pomocí gravitace unikající do jiné dimenze.

celý článek

Teleskopy Hubble a Gaia společně upřesňují hubblovu konstantu popisující rozpínání vesmíru

18. 7. 2018

Teleskopy Hubble a Gaia společně upřesňují hubblovu konstantu popisující rozpínání vesmíruVesmírné teleskopy Hubble a Gaia přispěly k novému výpočtu hubblovy konstanty, která určuje míru rozpínání vesmíru. Mělo by jít o doposud nejpřesnější hodnotu, je však v rozporu s předchozími měřeními jinými metodami. Nově vypočítaná hodnota je 73,5 km/s na megaparsek, která říká, že každých 3,26 milionů světelných let se rozpínání vesmíru zrychluje o 73,5 kilometrů za sekundu. Pomocí hubblovy konstanty je mimo jiné určováno stáří vesmíru, které je dnes odhadováno na 13,8 miliard let.

celý článek

Rychlost rozpínání vesmíru vychází různými metodami jinak, poslední měření potvrzují nesoulad

26. 2. 2018

Rychlost rozpínání vesmíru vychází různými metodami jinak, poslední měření potvrzují nesouladAstronomové použili vesmírný teleskop Hubble, aby zatím nejpřesněji změřili rozpínání vesmíru. Použili k tomu pozorování speciálních typů hvězd, které září stejným způsobem v celém vesmíru, a lze tak jednoduše určit jejich vzdálenost. Výsledky jejich měření ale ukazují, že se vesmír rozpíná rychleji než vědci odhadovali zkoumáním zbytků záření po velkém třesku. Tzv. Hubblova konstanta, která rozpínání vesmíru popisuje, tak možná bude muset být revidována.

celý článek

Nový pohled na zbytkovou radiaci po velkém třesku, vesmír je o pár milionů let starší a rozpíná se pomaleji

22. 3. 2013

Nový pohled na zbytkovou radiaci po velkém třesku, vesmír je o pár milionů let starší a rozpíná se pomalejiEvropská vesmírná agentura zveřejnila mapu vesmíru, která byla poskládána z pozorování vesmírného teleskopu Planck. Jde o mapu, na které je zobrazeno tzv. reliktní záření, tedy zbytkovou radiaci, která vznikla krátce po velkém třesku a do dnešního dne představuje jednu z možností jak zkoumat počátky vesmíru. Nová mapa obsahuje více detailů než ty předchozí a obsahuje některé prvky, které vědci doposud neumí vysvětlit. Zpřesnění měření má také za následek korekci v předpokládaném stáří vesmíru a jeho složení.

celý článek

Astronomové zpřesnili měření rozpínání vesmíru, je o něco rychlejší

5. 10. 2012

Astronomové zpřesnili měření rozpínání vesmíru, je o něco rychlejšíVědci z NASA využili pozorování infračerveného vesmírného teleskopu Spitzer, aby zpřesnili měření rozpínání vesmíru. Nové měření poukazuje na rychlejší rozpínání vesmíru, než bylo doposud vypočítáváno z pozorování jiných zařízení. Nový odhad rychlosti rozpínání vesmíru, neboli hodnota hubblovy konstanty je 74,3 kilometrů za sekundu na jeden megaparsek.

celý článek

Astronomové dali veřejnosti k používání nejrozsáhlejší 3D mapu vesmíru, proleťte se vlákny galaxií

11. 8. 2012

Astronomové dali veřejnosti k používání nejrozsáhlejší 3D mapu vesmíru, proleťte se vlákny galaxií Američtí astronomové představili světu zatím nejrozsáhlejší 3D mapu vesmíru, kterou vytvořili z astronomických pozorování v rámci programu Sloan Digital Sky Survey (SSDS). Tento průzkum vesmíru probíhá už od roku 2000 a postupně zveřejňuje stále přesnější a detailnější mapu galaxií, černých děr a dalších masivních objektů ve vzdálenosti až do 12 miliard světelných let.

celý článek