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 se měří prostřednictvím hubblovy konstanty, 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 Zpřesnění měření pomocí pozorování cepheid Hubblovým teleskopem. 74,03
2019 Na základě detekovaných gravitačních vln z kolize neutronových hvězd a následného elektromagnetického záření přišli vědci s novou hodnotou hubblovy konstanty. 70.3
2019 Měření pomocí pozorování červených obrů Hubblovým teleskopem. 69.8
2019 Gama záření a rozptýlené extragalaktické světelné pozadí 67,4
Více informací k tématu
Líbil se Vám tento článek?

Podpořte tento web sdílením našeho obsahu:

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

Nová metoda měří rozpínání vesmíru pomocí gama záření z hlubokého vesmíru

11. 11. 2019 (novější než zobrazený článek)

Nová metoda měří rozpínání vesmíru pomocí gama záření z hlubokého vesmíruVědci z Clemson University přišli s novou metodou měření rozpínání vesmíru: porovnali útlum gama záření způsobený rozptýleným extragalaktickým světelným pozadím. Výsledkem je hodnota hubblovy konstanty 67,4 km/s/MPc, což je srovnatelné s hodnotami získanými pozorováním reliktního záření po velkém třesku. Přesná hodnota hubblovy konstanty zatím není známá, různými metodami totiž vychází jinak a vědci si tento nesoulad zatím nedokáží vysvětlit.

celý článek

Nový instrument DESI pomůže vědcům zmapovat galaxie a posvítí si i na temnou energii

2. 11. 2019 (novější než zobrazený článek)

Nový instrument DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument) instalovaný na teleskopu Mayall v Arizoně zaznamenal 22. října první světlo. Jeho úkolem bude pomocí rudého posuvu přesně změřit vzdálenost galaxií a rychlost, se kterou se od nás vzdalují. Vědci si od výsledků této práce slibují nové poznatky o temné energii, která zapříčiňuje zrychlující se rozpínání vesmíru.

celý článek

Hubblova konstanta změřená novou metodou vnáší další nesoulad do problematiky rozpínání vesmíru

17. 7. 2019 (novější než zobrazený článek)

Hubblova konstanta změřená novou metodou vnáší další nesoulad do problematiky rozpínání vesmíruVesmír se rozpíná, a to stále rychleji - to víme už dlouho. Doposud však není zřejmé, s jakou rychlostí. Různá měření tzv. hubblovy konstanty, která rozpínání vesmíru znázorňuje číselně, totiž podávají různé výsledky: nejčastěji mezi 67 a 74 km/s/Mpc (tedy prostor mezi dvěma objekty, které jsou od sebe vzdáleny jeden megaparsek (přes 3 miliony světelných let), se za jednu sekundu natáhne o zhruba 70 kilometrů). Nová studie nyní přináší další dílek do skládačky: 70 km/s/Mpc podle červených obrů.

celý článek

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