Až příště budete jíst bobule muffin, přemýšlejte o tom, co se stalo s borůvkami v těstě, když se sladkost pečila. Borůvky ležely na jednom místě, ale jak se buchta rozšiřovala, bobule začaly od sebe ustupovat. Pokud byste mohli stát na jednom bobulové, viděli byste, jak se všichni ostatní vzdalují od vás, ale totéž platí pro všechny ostatní bobule, které si vyberete. V tomto smyslu jsou galaxie jako bobule v košíčku.
Od Velkého třesku se vesmír vytrvale rozšiřuje. Zvláštní je, že neexistuje jediné místo, ze kterého se vesmír rozšiřuje - spíše všechny galaxie se (v průměru) vzdálí od ostatních. Z našeho výhodného bodu v galaxii Mléčná dráha se zdá, že většina galaxií se od nás vzdálí - jako by jsme byli centrem našeho buchtu podobného vesmíru. Ale podívejte se z jakékoli jiné galaxie a pohled bude úplně stejný.
Abychom vás mohli ještě více zmást, nový výzkum naznačuje, že míra, v níž se vesmír rozšiřuje, se může lišit v závislosti na tom, jak daleko se v čase díváte. Nová data zveřejněná v Astrofyzikálním časopise ukazují, že je čas přehodnotit naše chápání vesmíru.
Hubbleovo tajemství
Kosmologové charakterizují expanzi vesmíru jednoduchým zákonem - Hubbleovým zákonem (pojmenovaným po Edwin Hubble). Hubbleův zákon je pozorování, že vzdálenější galaxie se pohybují rychleji. To znamená, že blízké galaxie se pohybují relativně pomalu.
Vztah mezi rychlostí a vzdáleností od galaxie je určen „Hubbleovou konstantou“- 70 km / s / Mpc. To znamená, že se galaxie pohybuje od nás asi 90 000 km za hodinu na každý milion světelných let.
Tato expanze vesmíru s okolními galaxiemi, které se pohybují pomaleji než vzdálené galaxie, se očekává z rovnoměrně se rozšiřujícího prostoru s temnou energií (neviditelná síla, která urychluje expanzi vesmíru) a temnou hmotou (neznámá a neviditelná forma hmoty, která je pětkrát větší než obvykle). Totéž lze pozorovat u muffinů s plody.
Propagační video:
Historie měření Hubbleovy konstanty je plná obtíží a neočekávaných zjevení. V roce 1929 sám Hubble věřil, že jeho hodnota by měla být řádově 600 000 km za hodinu na milion světelných let - asi desetkrát více, než se v současné době měří. Pokusy o přesné měření Hubbleovy konstanty v průběhu let vedly k neúmyslnému objevu temné energie. Nalezení informací o tomto záhadném druhu energie, která představuje 70% energie ve vesmíru, inspirovalo spuštění nejlepšího vesmírného dalekohledu na světě (dosud) pojmenovaného po Hubbleovi.
Úlovek spočívá v tom, že výsledky dvou nejpřesnějších měření nesouhlasí a nesouvisejí navzájem. Jakmile se kosmologická měření stala tak přesnými, že ukazovaly hodnotu Hubbleovy konstanty, bylo zřejmé, že to nedávalo smysl. Místo jednoho máme dva protichůdné výsledky.
Na jedné straně máme nová přesná měření kosmického mikrovlnného pozadí - dosvitu Velkého třesku - provedeného Planckovou misí, která měřila Hubbleovu konstantu jako 67,4 km / s / Mpc.
Na druhé straně máme nová měření pulzujících hvězd v blízkých galaxiích, také neuvěřitelně přesné, které měřily Hubbleovu konstantu jako 73,4 km / s / Mpc. Jsou k nám včas.
Obě tato měření tvrdí, že jsou správná a velmi přesná. Rozdíl mezi měřeními je asi 500 km za hodinu na milion světelných let, takže to kosmologové nazývají „napětím“mezi dvěma dimenzemi - jakoby natahují statistiky různými směry a musí se někde zhroutit.
Nová fyzika?
Jak se to zhroutí? V tuto chvíli nikdo neví. Možná je náš kosmologický model špatný. Je vidět, že vesmír se rozšiřuje rychleji blíže k nám, než bychom očekávali, počínaje vzdálenějšími rozměry. Měření kosmického mikrovlnného pozadí neměří lokální expanzi, ale provádí ji prostřednictvím modelu - našeho kosmologického modelu. Byla velmi úspěšná v předpovídání a popisu mnoha pozorovatelných dat ve vesmíru.
Proto, ačkoli tento model může být špatný, nikdo nepřišel s jednoduchým přesvědčivým modelem, který dokáže vysvětlit jak toto, tak vše, co pozorujeme. Například bychom to mohli zkusit vysvětlit novou teorií gravitace, ale pak se jiná pozorování nehodí. Nebo to lze vysvětlit novou teorií temné hmoty nebo temné energie, ale pak další pozorování nebudou fungovat - a tak dále. Pokud je tedy toto „napětí“spojeno s novou fyzikou, musí být složité a neznámé.
Méně zajímavým vysvětlením by byly „neznámé neznámé“v datech způsobených systematickými účinky a podrobnější analýza jednoho dne odhalí nepatrný efekt, který byl vynechán. Nebo to může být jen statistická fluke, která zmizí, když se shromáždí více údajů.
V současné době není jasné, jaká kombinace nové fyziky, systematických efektů nebo nových dat tyto napětí vyřeší, ale něco se určitě vyjasní. Obraz vesmíru jako rozšiřujícího se koláče může být špatný a kosmologové jsou vyzváni, aby přišli s jiným obrázkem. Pokud je k objasnění nových dimenzí potřebná nová fyzika, výsledek změní naše chápání vesmíru.
Ilya Khel