Pochybnosti o základních předpokladech o vesmíru

NEJZAJÍMAVĚJŠÍ NOVINKY, TECHNOLOGIE

Studie Universit z Bonnu a z Harvardu zpochybňuje základní princip kosmologie

NÁHLEDOVÝ OBRÁZEK: Modré oblasti expandují pomaleji, než se čekalo, žluté oblasti naopak rychleji. Kdyby platila izotropie, byl by obrázek monochromaticky červený. Credit: © Konstantinos Nikolaos Migkas, Uni Bonn/Astronomy & Astrophysics

University of Bonn

Ať se ve vesmíru díváme, kam díváme, všude ve vesmíru platí stejná pravidla: nespočet výpočtů astrofyziků na tomto principu spočívá. Nedávání studie z Univerzit z Bonnu a z Harvardu však tento princip zpochybňuje. Pokud se jimi naměřené hodnoty potvrdí, tak to spoustu předpokladů o vlastnostech vesmíru smete z paluby. Výsledky jsou publikovány v žurnálu Astronomy & Astrophysics, ale článek je k dispozici už i na internetu.

Už od velkého třesku se vesmír nadýmá jako kynoucí těsto v teploučku, kde pěkně nakyne. Až donedávna jsme si mysleli, že ten nárůst objemu probíhá rovnoměrně ve všech směrech stejně jako v dobře kvasnicemi promíseném kynutém těstě. Astrofyzikové tomu říkají „izotropie“. Spousta výpočtů základních vlastností vesmíru právě na tomto předpokladu spočívá. Jenže je možné, že jsou úplně vedle – nebo přinejmenším to není moc přesné – díky přesvědčivým pozorováním a analýzám vědců z univerzit v Bonnu a Harvardu.

Ti totiž hypotézu izotropie poprvé podrobili testu novou metodou, která umožňuje spolehlivější určení než předtím. A s neočekávaným výsledkem: Podle této metody se některé oblasti vesmíru rozpínají rychleji, než by měly, zatímco jiné se rozpínají pomaleji, než se očekávalo. „Tyto závěry jsou v každém případě vyvozeny z našich měření,“ prohlašuje Konstantinos Migkas z Argelanderského institutu pro astronomii na Bonnské univerzitě.

Migkas se svými kolegy ve své studii vyvinul nový efektivní test izotropie. Ten se zakládá na pozorování tzv. klastrů galaxií – ty v jistém smyslu kynou v kvasícím těstě. Ty klastry vyzařují rentgenové paprsky, které můžeme na Zemi zachycovat (v tomto případě se to dělalo na teleskopech Chandra a XMM-Newton umístěných na satelitech). Teploty galaktických klastrů lze vypočítat z určitých charakteristik záření. Měřit lze rovněž i jejich jas. Čím jsou žhavější, tím jasněji září.

V izotropním vesmíru platí jednoduché pravidlo. Čím dále od nás hvězdný objekt je, tím rychleji se od nás vzdaluje. Z jejich rychlosti tudíž můžeme odvodit jejich vzdálenost od nás nezávisle na směru, v němž objekt leží. Přinejmenším jsme si to až dosud mysleli. „Avšak ve skutečnosti naše měření jasu vypadají, že jsou s takovým výpočtem vzdálenosti v rozporu,“ zdůrazňuje Migkas.

Je tomu tak, protože množství světla, které doletí k zemi, s rostoucí vzdáleností klesá. Takže každý, kdo zná původní svítivost hvězdného tělesa a jeho vzdálenost, ví, jak by mělo na teleskopickém snímku zářit. A právě v tomto narazili vědci na rozpor, který podle hypotézy izotropie není snadné objasnit: neboť některé klastry galaxií jsou daleko bledší, než by se dalo čekat. Jejich vzdálenost od Země je nejspíš tedy daleko větší, než jak bylo vypočteno z jejich rychlosti. Ale u některých jiných je to právě opačně.

„Pro to existují jen tři možná vysvětlení,“ říká Migkas, který dělá doktorát ve výzkumné skupině Prof. Dr. Thomase Reipricha z Argelanderského institutu. „Zaprvé je možné, že rentgenové záření, jehož intenzitu jsme měřili, se na své cestě od galaktického klastru k Zemi protáhlo. K tomu by mohlo dojít kvůli dosud neobjevenému plynu nebo oblakům prachu uvnitř Mléčné dráhy nebo kolem ní. Avšak v předběžném testu našli rozpory mezi měřením a teorií nejen u rentgenových paprsků, ale i v jiných vlnových délkách. Bylo by nesmírně nepravděpodobné, aby jakákoliv hmota mlhoviny absorbovala různé typy paprsků úplně stejně. Ale ještě pár měsíců v tom nebudeme mít jistotu.“

Druhou možností jsou tzv. „hromadné toky“. To jsou skupiny sousedících galaktických klastrů, které se pohybují neustále určitým směrem – např. kvůli určitým strukturám ve vesmíru, které vyvolávají silné gravitační síly. Ty by pak přitahovaly galaktické klastry k sobě, a tudíž by měnily jejich rychlost (a rovněž tedy z toho odvozenou vzdálenost). „Ten účinek by rovněž znamenal, že mnoho z výpočtů o vlastnostech místního vesmíru, by bylo nepřesných a bylo by nutno je přepočítat,“ vysvětluje Migkas.

Ta třetí možnost je nejzávažnější: Co kdyby vesmír vůbec nebyl izotropický? Co kdyby – metaforicky řečeno – byly kvasnice v kynoucím těstě galaxií distribuovány tak nerovnoměrně, že v některých místech kyne rychle, zatímco v jiných regionech sotva bobtná? Taková odchylka od izotropie by mohla být důsledkem např. vlastností té záhadné „temné energie,“ která funguje jako dodatečná hnací síla expanze vesmíru. Chybí však zatím jakákoliv teorie, která by dala chování Temné energie do souladu s pozorováním. „Kdyby se nám takovou teorii povedlo vypracovat, tak bychom hrozně urychlili hledání přesné povahy této formy energie,“ je si jistý Migkas.

Tato současná studie se zakládá na datech z více než 800 galaktických klastrů, z nichž 300 analyzovali její autoři. Zbývající klastry vytáhli z již dříve publikovaných studií. Analýza rentgenových dat samotná byla tak náročná, že zabrala několik měsíců. Očekává se, že nový satelitní rentgenový teleskop eROSITA v nadcházejících letech nasbírá data z několika tisíců dalších galaktických klastrů. Nakonec nám bude jasné, jestli tu hypotézu izotropie musíme opravdu opustit.

Charles Rotter 

Zdroj: https://wattsupwiththat.com/2020/04/10/doubts-about-basic-assumption-for-the-universe/

Sdílejte přátelům

0 0 vote
Article Rating
Subscribe
Upozornit na
0 Komentáře
Inline Feedbacks
View all comments