Vesmír je starší a je v něm víc hmoty, naznačují nové údaje

22.03. 13:15 | Autor: Radek John

Teplotní asymetrie zbytkového záření mezi jižní a severní polokoulí oblohy, jak ji zachytila sonda Planck. Čím modřejší, tím chladnější.

Evropská kosmická agentura zveřejnila mapu záření z doby těsně po velkém třesku. Pořídila ji družice Planck. Je zatím nejpřesnější, jakou kosmologové mají. Budou teď muset poopravit svoje představy o vývoji univerza.

Sonda Planck krouží na oběžné dráze Země už od roku 2009. Má za úkol měření reliktního záření, které prostupuje celým vesmírem. Astrofyzikové ho považují za jeden z nejdůležitějších důkazů pro současnou představu o vzniku a vývoji kosmu, jak ho známe, teorii velkého třesku. Výsledky jsou zatím jen předběžné. Přesto se zdá, že bude třeba model vesmíru v několika bodech vylepšit. Kosmos je asi starší, než to dosud vypadalo. Z měření vyplývá, že od velkého třesku uběhlo 13,8 miliardy let. To je o sto milionů let víc, než se vycházelo z předchozích odhadů.

Ještě zajímavější je však změna zastoupení temné hmoty a temné energie. Obojí je opředeno záhadami. Temná energie by měla způsobovat zrychlování rozpínání vesmíru, kterého si astronomové všimli v devadesátých letech minulého století.

Aby model velkého třesku zachránili, museli do rovnic obecné teorie relativity, které chování vesmíru popisují, znovu zavést číslo, jemuž se říká kosmologická konstanta. Popisuje hustotu energie v jinak prázdném prostoru. Kosmologickou konstantu první vymyslel Albert Einstein. Paradoxně to bylo proto, aby mohl být vesmír v jeho rovnicích statický. Po objevu jeho rozpínání ji zase zrušil.

Záhadná asymetrie

Temná hmota je neviditelný materiál, jenž se nedá přímo pozorovat. Jediný způsob, jak zjistit, že někde ve vesmíru je, je jeho gravitační působení na hmotu, která se pozorovat dá. Podle předběžných výsledků družice Planck tvoří běžná hmota 4,9 procenta hustoty hmoty a energie ve vesmíru. (Hodí se nezapomenout, že jde o vzájemně ekvivalentní veličiny.) Je to o 0,4 procenta víc, než se dosud zdálo. Podíl temné hmoty se proti starším měřením zvýšil z 22,7 na 26,8 procenta. Temné energie je naopak asi méně - 68,3 procenta místo původních 72,8.

Družice Planck.

Vesmír se také rozpíná pomaleji, než se dosud zdálo. Sonda odhalila i velkou asymetrii v teplotě záření mezi dvěma polokoulemi oblohy. Jižní je teplejší než severní. Na jednom místě mapy pořízené sondou je neobvykle chladné místo. Hlavní proud kosmologické teorie přitom tvrdí, že by vesmír měl být ve všech směrech stejný.

Zdá se pravděpodobné, že bude potřeba teorii upravit. Obě asymetrie vědci změřili už jednou, pomocí sondy WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe - Wilkinsonova sonda na měření anizotropie mikrovlnného záření). Ta je ale méně citlivá a přesná než Planck. Nebylo proto jisté, jestli nejde o chybu.

Zhruba správně

Reliktní záření vzniklo, když byl vesmír starý teprve 370 tisíc let. Světlo sice existovalo už předtím, ale bylo uvězněné v husté a horké kaši protonů a elektronů. Teprve když se kosmos dostatečně roztáhl a ochladil na to, aby v něm mohly vznikat atomy, osvobodilo se. Další rozpínání všehomíru snížilo teplotu záření na dnešních asi 2,7 Kelvina. Není ale všude stejná ani v menším měřítku. Dají se v ní pozorovat drobné odchylky, které odpovídají, aspoň podle představ kosmologů, nepravidelnostem v rozdělení hmoty po velkém třesku.

Nepravidelnosti se staly základem pro dnešní hvězdy a galaxie. Anomálie naměřené sondou Planck však rovněž nekorespondují s těmi, které předpovídá teorie. Bude ji proto potřeba trochu změnit i v tomhle bodě. Kromě už zmíněného však družice ukázala, že soudobý kosmologický model je v zásadě dobře, což je škoda. Daleko zajímavější by bylo, kdyby byl špatně a vědci museli vymýšlet nějaký nový.

Foto: ESA and the Planck Collaboration / NASA

Autor: Radek John