Jak největší tajemství vesmíru postavilo vědce z celého světa.
Kosmologové čelí vážnému vědeckému problému, který naznačuje nedokonalost lidských znalostí o vesmíru. Složitost se týká tak zdánlivě triviální věci, jako je míra expanze vesmíru. Skutečnost je taková, že různé metody naznačují různé významy - a zatím nikdo nemůže vysvětlit podivný rozpor.
Kosmické tajemství
V současné době standardní kosmologický model „Lambda-CDM“(ΛCDM) nejpřesněji popisuje vývoj a strukturu vesmíru. Podle tohoto modelu má vesmír nenulovou pozitivní kosmologickou konstantu (termín lambda) způsobující zrychlenou expanzi. Kromě toho ΛCDM vysvětluje pozorovanou strukturu CMB (kosmické mikrovlnné pozadí), distribuci galaxií ve vesmíru, množství vodíku a dalších lehkých atomů a samotnou rychlost vakuové expanze. Vážná nesrovnalost v míře expanze však může naznačovat potřebu radikální změny v modelu.
Teoretický fyzik Vivian Poulin z Francouzského národního střediska pro vědecký výzkum a laboratoře pro vesmír a částice v Montpellier argumentuje, že to znamená následující: v mladém vesmíru se stalo něco důležitého, o kterém ještě nevíme. Možná to byl jev spojený s neznámým typem temné energie nebo s novým druhem subatomových částic. Pokud to model vezme v úvahu, nesrovnalost zmizí.
Na pokraji krize
Propagační video:
Jedním ze způsobů, jak určit rychlost expanze vesmíru, je studium mikrovlnného pozadí - reliktního záření, které se objevilo 380 tisíc let po Velkém třesku. Λ CDM lze použít k odvození Hubbleovy konstanty měřením velkých fluktuací v CMB. Ukázalo se, že se rovná 67,4 km za sekundu pro každý megaparsec, nebo asi tři miliony světelných let (při takové rychlosti se objekty, které jsou vzdálené ve vhodné vzdálenosti, od sebe liší). V tomto případě je chyba pouze 0,5 km za sekundu na megaparsec.
Pokud dostaneme stejnou hodnotu pomocí jiné metody, potvrdí to platnost standardního kosmologického modelu. Vědci měřili zjevný jas standardních svíček - předmětů, jejichž jas je vždy znám. Takovými objekty jsou například supernovy typu Ia - bílí trpaslíci, kteří už nemohou absorbovat hmotu z velkých společenských hvězd a explodovat. Zdánlivým jasem standardních svíček můžete určit vzdálenost k nim. Paralelně můžete měřit červený posun supernov, tj. Posun vlnových délek světla do červené oblasti spektra. Čím větší je červený posun, tím větší je rychlost, kterou je objekt odstraněn z pozorovatele.
Takto je možné určit rychlost expanze vesmíru, která se v tomto případě u každého megaparse rovná 74 kilometrům za sekundu. To neodpovídá hodnotám získaným z ΛCDM. Je však nepravděpodobné, že by chyba měření mohla vysvětlit tento nesoulad.
Podle Davida Grossa z Kavliho institutu pro teoretickou fyziku na Kalifornské univerzitě v Santa Barbara, v částicové fyzice by takový rozpor nebyl nazýván problémem, nýbrž krizí. Řada vědců však s tímto hodnocením nesouhlasila. Situace byla komplikována jinou metodou, která je rovněž založena na studiu raného vesmíru, jmenovitě baryonických akustických kmitů - kmitů v hustotě viditelné hmoty zaplňující raný vesmír. Tyto vibrace jsou způsobeny plazmovými akustickými vlnami a mají vždy známé rozměry, takže vypadají jako standardní svíčky. V kombinaci s jinými měřeními dávají Hubblovu konstantu konzistentní s ΛCDM.
Nový model
Existuje možnost, že vědci udělali chybu pomocí supernovy typu Ia. Chcete-li určit vzdálenost od vzdáleného objektu, musíte vytvořit žebřík vzdálenosti.
Prvním krokem tohoto žebříčku jsou Cefeidy - proměnné hvězdy s přesným vztahem období-svítivosti. Pomocí Cepheids můžete určit vzdálenost k nejbližšímu typu Ia supernovae. V jedné ze studií byly místo Cefeidů použity červené obry, které v určité fázi života dosáhnou svého maximálního jasu - je to stejné pro všechny červené obry.
Výsledkem bylo, že Hubbleova konstanta se rovnala 69,8 km za sekundu na megaparsec. Neexistuje žádná krize, říká Wendy Freedman z University of Chicago, jeden z autorů článku.
Ale toto tvrzení bylo také zpochybněno. Spolupracovníci H0LiCOW měřili Hubbleovu konstantu pomocí gravitačních čoček, což je efekt, ke kterému dochází, když masivní tělo ohýbá paprsky od vzdáleného objektu za ním. Ta by mohla být kvazary - jádra aktivních galaxií napájených superhmotnou černou dírou. Díky gravitačním čočkám se může najednou objevit několik obrazů jednoho kvasaru. Měřením blikání těchto obrázků vědci odvodili aktualizovanou Hubbleovu konstantu 73,3 km za sekundu za megaparsec. Zároveň vědci až do posledního neznali možný výsledek, který vylučuje možnost podvodu.
Výsledek měření Hubbleovy konstanty u přírodních masérů vzniklých při rotaci plynu kolem černé díry byl 74 kilometrů za sekundu na megaparsec. Jiné metody daly 76,5 a 73,6 km za sekundu na megaparsec. Problémy také vyvstávají při měření distribuce hmoty ve vesmíru, protože gravitační čočky dávají jinou hodnotu než měření mikrovlnného pozadí.
Pokud se ukáže, že tento nesoulad není způsoben chybami měření, bude zapotřebí nová teorie, která vysvětlí všechna v současnosti dostupná data. Jedním z možných řešení je změna množství temné energie, což způsobí, že se vesmír rychle rozšíří. Ačkoli většina vědců souhlasí s tím, že by to provedlo bez aktualizace fyziky, problém zůstává nevyřešen.
PS
Ale o tom, co vidíme * (s pomocí dalekohledů a nástrojů), světlo dlouhých zhasnutých hvězd není vyloučeno, ale proč?
Koneckonců, světlo hvězdy přichází k nám v čase - můžete počítat.. (vypočítat) ne přesně, ale přibližně. To znamená, že to, co vidíme na místě zdánlivě jasné hvězdy, už dnes, může být jen prázdný prostor. Hvězda už tam není a pozorujeme její světlo.
Chcete-li pochopit univerzální vzdálenosti, podívejte se na tento video materiál:
Sedíte a přemýšlíte po zhlédnutí těchto videí, ale kdo jsme, co jsme?
Myslíme
Věříme tomu …
Rozumíme
Ehh..
Autor: Slavik Yablochny