Máme nové stáří vesmíru: 13,799 miliardy let

13.02. 07:07 | Autor: Radek John

Změna směru kmitání vln reliktního záření, způsobená kosmickým prachem v naší Galaxii.

Astronomové zveřejnili čerstvé výsledky z kosmického dalekohledu, který zkoumá záření, jež zůstalo z časů těsně po velkém třesku. Upřesnili odhad doby, která od této události uběhla. Mají také lepší odhadu poměru mezi obyčejnou a temnou hmotou a další zajímavá čísla.

Sonda Planck pracuje od května 2009. Zkoumá kosmické pozadí. Je to mikrovlnné záření, které prostupuje celý vesmír. Kosmologové předpokládají, že vzniklo jen asi 380 tisíc let po velkém třesku. Fyzikové rádi přepočítávají frekvenci záření na teplotu, na kterou by se muselo tzv. absolutně černé těleso, tj. těleso, které samo nesvítí a pohlcuje veškeré záření, aby ho vydávalo. Je to podobný mechanizmus, jako když kovář rozžhaví ve výhni kus železa, a ono pak začne svítit. Žhavější tělesa září vyšší frekvencí.

Frekvenci reliktního záření odpovídá jen asi 2,73 stupně nad absolutní nulou. Teplota vesmíru v době, kdy vzniklo, byla daleko vyšší. Rozpínání vesmíru ale reliktní záření "natáhlo." Dá se z něj dozvědět spousta věcí. Start družice Planck v roce 2009.

Pravděpodobně nejzajímavější je celkové stáří vesmíru. Nová přesná hodnota zní 13,799 (±0,38 ) miliardy let. Je přesnější než odhad, který astronomové zveřejnili v březnu 2013 (činil 13.798). Číslo pocházelo rovněž z dat družice Planck, bylo ale založené na zpracování jen části z nich. Teď už jsou kompletní.

Obsah vesmíru

Kromě věku universa se změnily i odhady vzájemných poměrů hmoty, temné hmoty a temné energie ve vesmíru. Většina čtenářů si asi vzpomene, že hmota a energie jsou navzájem přeměnitelné podle ikonického vztahu E = mc2. Obyčejné hmoty, z níž jsou udělaní třeba čtenáři Týdne (i když člověk nikdy neví), je ve vesmíru asi 4,9 procenta. Tento odhad se nezměnil. Změnil se ale odhadovaný podíl hmoty temné, které by podle nových dat mělo být 25,9 procenta (starší hodnota byla 26,8). Družice Planck ještě na Zemi.

Temná hmota by měla být podivná substance, jejíž povahu se fyzikům ještě nepodařilo odhalit. Nesvítí, ani nereaguje se světlem. Astronomové o ní vědí jen podle jejího gravitačního působení na svítící objekty. Samozřejmě pořád ještě zbývá možnost, že temná hmota neexistuje a naše představy o fungování gravitace jsou nesprávné. V současnosti se ale většina fyziků asi shoduje, že temná hmota je reálná.

Zbytek obsahu vesmíru, 69,2 procenta, připadá na ještě záhadnější temnou energii. Ta má na svědomí zrychlování rozpínání univerza, které vědci objevili teprve v devadesátých letech minulého století. Je snad ještě záhadnější než temná hmota, pokud se to vůbec dá srovnávat. Kvůli objevu zrychlujícího rozpínání vesmíru museli fyzikové znovu zavést do rovnic obecné teorie relativity, které popisují celý vesmír, tzv. kosmologickou konstantu.

Kosmologická konstanta

Vymyslel ji, stejně jako obecnou relativitu, Albert Einstein. Když se svou teorií přišel, nikdo ještě nevěděl, že se vesmír rozpíná. Einsteinovi to ale v jeho výpočtech vycházelo. Považoval to za chybu. Aby se tomu vyhnul, přidal do základních rovnic teorie konstantu, většinou označovanou řeckým písmenem Λ (lambda). Rovnice pro celý vesmír byly pak jiné, než pro všechno ostatní. Oblast v souhvězdí Persea vyfotografovaná družicí Planck (notně zpracováno počítačem).

Jakmile se dozvěděl o rozpínání kosmu, konstantu zase zrušil. Prohlásil ji za nejhorší chybu svého života. Když však astronomové na konci minulého století zjistili, že se vesmír nejen rozpíná, ale že se jeho rozpínání dokonce zrychluje, nezbylo jim, než kosmologickou konstantu zase oprášit.

Vědci z údajů družice Planck spočítali i, kdy se ve vesmíru nejspíš začaly tvořit první hvězdy. Myslí si teď, že to bylo asi 550 milionů let po velkém třesku. Vedle toho získali také lepší přehled o rozdělení hmoty v univerzu.

Z malých odchylek ve vlastnostech reliktního záření se dá soudit na rozmístění shluků 1 653 galaxií v kosmu a stejné tak na polohu mezihvězdného prachu. Signál pomůže objasnit i tvary magnetických polí v naší Galaxii. Data z Plancka zaměstnají kosmology na mnoho let.

Foto: ESA, Planck Collaboration

Autor: Radek John