Vesmír není statický. Potvrdily to studie astronoma Edwina Hubbla již v roce 1929, tedy téměř před 90 lety. K této myšlence ho přivedlo pozorování pohybu galaxií. Dalším objevem astrofyziků na konci dvacátého století byl výpočet expanze vesmíru se zrychlením.
Jak se nazývá expanze vesmíru
Někteří lidé jsou překvapeni, když slyší to, co vědci nazývají rozpínáním vesmíru. Většina tohoto jména je spojena s ekonomikou a negativními očekáváními.
Inflace je proces expanze vesmíru ihned po jeho objevení as prudkým zrychlením. Přeloženo z angličtiny, "inflation" - "napumpovat", "nafouknout".
Nové pochybnosti o existenci temné energie jako faktoru v inflační teorii vesmíru využívají odpůrci expanzní teorie.
Poté vědci navrhli mapu černých děr. Počáteční údaje se liší od údajů získaných v pozdější fázi:
- Šedesát tisíc černých děr se vzdáleností mezi nejvícevíce než jedenáct milionů světelných let vzdálená – data z doby před čtyřmi lety.
- Sto osmdesát tisíc galaxií černých děr vzdálených třináct milionů světelných let. Data získaná vědci, včetně ruských jaderných fyziků, na začátku roku 2017.
Tato informace, říkají astrofyzici, není v rozporu s klasickým modelem vesmíru.
Rychlost rozpínání vesmíru je výzvou pro kosmology
Rychlost expanze je skutečně výzvou pro kosmology a astronomy. Pravda, kosmologové už netvrdí, že rychlost rozpínání Vesmíru nemá konstantní parametr, nesrovnalosti se přesunuly do jiné roviny – když rozpínání začalo zrychlovat. Spektrum roamingových dat z velmi vzdálených supernov typu 1 dokazuje, že expanze není procesem náhlého začátku.
Vědci se domnívají, že vesmír se na prvních pět miliard let smrštil.
První důsledky velkého třesku nejprve vyvolaly mohutnou expanzi a poté začala kontrakce. Ale temná energie stále ovlivňovala růst vesmíru. A se zrychlením.
Američtí vědci začali vytvářet mapu velikosti vesmíru pro různé epochy, aby zjistili, kdy začalo zrychlování. Pozorováním výbuchů supernov a také směru koncentrace temné hmoty ve starověkých galaxiích si kosmologové všimli urychlovacích prvků.
Proč se vesmír „zrychluje“
Zpočátku se předpokládalo, že ve zkompilované mapě velikosti vesmíru nebyly hodnoty zrychlení lineární, ale změnily se na sinusoidu. Říkalo se tomu "vlna vesmíru."
Vlna vesmíru říká, že zrychlení neprobíhalo konstantní rychlostí: zpomalilo se a pak zrychlilo. A několikrát. Vědci se domnívají, že během 13,81 miliardy let po velkém třesku došlo k sedmi takovým procesům.
Kosmologové však zatím nemohou odpovědět na otázku, co určuje zrychlení-zpomalení. Předpoklady se scvrkají na myšlenku, že energetické pole, ze kterého temná energie pochází, podléhá vlně vesmíru. A pohybem z jedné pozice do druhé vesmír své zrychlení buď rozšíří, nebo zpomalí.
Navzdory přesvědčivosti argumentů zůstávají stále teorií. Astrofyzici doufají, že informace z Planckova orbitálního dalekohledu potvrdí existenci vlny ve vesmíru.
Když byla nalezena temná energie
Poprvé se o tom začalo mluvit v devadesátých letech kvůli výbuchům supernov. Povaha temné energie není známa. Ačkoli Albert Einstein ve své teorii relativity vyčlenil kosmickou konstantu.
V roce 1916, před sto lety, byl vesmír stále považován za neměnný. Ale zasáhla gravitace: vesmírné masy by proti sobě neustále narážely, kdyby byl vesmír nehybný. Einstein deklaruje gravitaci způsobenou kosmickou odpudivou silou.
Georges Lemaitre to zdůvodní fyzikou. Vakuum obsahuje energii. Kvůli jejímu váhání vede kvzhled částic a jejich další ničení, energie získává odpudivou sílu.
Když HST dokázal expanzi vesmíru, Einstein označil kosmologickou konstantu za nesmysl.
Vliv temné energie
Vesmír se od sebe vzdaluje konstantní rychlostí. V roce 1998 byla světu předložena data z analýzy výbuchů supernov typu 1. Bylo prokázáno, že vesmír roste rychleji.
To se děje kvůli neznámé látce, které se přezdívalo „temná energie“. Ukazuje se, že zabírá téměř 70 % prostoru Vesmíru. Podstata, vlastnosti a povaha temné energie nebyly studovány, ale její vědci se snaží zjistit, zda existovala v jiných galaxiích.
V roce 2016 vypočítali přesnou rychlost expanze pro blízkou budoucnost, ale objevil se rozpor: Vesmír se rozšiřuje rychleji, než astrofyzici dříve předpokládali. Mezi vědci vypukly spory o existenci temné energie a jejím vlivu na rychlost rozpínání hranic vesmíru.
Rozpínání vesmíru probíhá bez temné energie
Teorii nezávislosti expanze vesmíru na temné energii předložili vědci na začátku roku 2017. Vysvětlují expanzi jako změnu ve struktuře vesmíru.
Vědci z univerzit v Budapešti a na Havaji došli k závěru, že nesoulad mezi výpočty a skutečnou rychlostí rozpínání souvisí se změnou vlastností vesmíru. Nikdo nevzal v úvahu, co se stane s modelem vesmíru během expanze.
Vědci, kteří pochybují o existenci temné energie, vysvětlují: nejvícevelké koncentrace hmoty vesmíru ovlivňují jeho expanzi. V tomto případě je zbytek obsahu distribuován rovnoměrně. Tato skutečnost však zůstává nevysvětlena.
Aby demonstrovali platnost svých předpokladů, vědci navrhli model minivesmíru. Představili to ve formě sady bublin a začali vypočítat parametry růstu každé bubliny její vlastní rychlostí v závislosti na její hmotnosti.
Tato simulace vesmíru vědcům ukázala, že se může měnit bez ohledu na energii. A pokud „přimícháte“temnou energii, pak se model nezmění, říkají vědci.
Obecně debata stále probíhá. Zastánci temné energie tvrdí, že ovlivňuje rozpínání hranic vesmíru, odpůrci si stojí za svým a tvrdí, že na koncentraci hmoty záleží.
Současná rychlost rozpínání vesmíru
Vědci jsou přesvědčeni, že vesmír začal růst po velkém třesku. Pak, téměř před čtrnácti miliardami let, se ukázalo, že rychlost rozpínání vesmíru byla větší než rychlost světla. A stále roste.
Nejkratší historie času od Stephena Hawkinga a Leonarda Mlodinova uvádí, že rychlost rozpínání hranic vesmíru nemůže překročit 10 % za miliardu let.
K určení rychlosti rozpínání vesmíru vypočítal v létě 2016 nositel Nobelovy ceny Adam Riess vzdálenost k pulzujícím cefeidám v galaxiích blízko sebe. Tyto údaje nám umožnily vypočítat rychlost. Ukázalo se, že galaxie ve vzdálenosti nejméně tři miliony světelných let se mohou vzdalovat rychlostí téměř 73 km/s.
Výsledek byl úžasný: teleskopy na oběžné dráze, stejný Planck, hovořily o rychlosti 69 km/s. Proč byl zaznamenán takový rozdíl, vědci nejsou schopni odpovědět: nevědí nic o původu temné hmoty, na které je založena teorie rozpínání vesmíru.
Temné záření
Další faktor "zrychlení" vesmíru objevili astronomové s pomocí HST. Předpokládá se, že temné záření se objevilo na samém počátku formování vesmíru. Pak v něm bylo více energie, nezáleží na tom.
Temné záření „pomohlo“temné energii rozšířit hranice vesmíru. Nesrovnalosti v určování rychlosti zrychlení byly způsobeny neznámou povahou tohoto záření, říkají vědci.
Další práce Hubblea by měla zpřesnit pozorování.
Tajemná energie by mohla zničit vesmír
Vědci o takovém scénáři uvažují několik desetiletí, data z Planckovy vesmírné observatoře říkají, že to zdaleka nejsou jen spekulace. Byly zveřejněny v roce 2013.
"Planck" změřil "ozvěnu" velkého třesku, který se objevil ve stáří vesmíru asi 380 tisíc let, teplota byla 2700 stupňů. A teplota se změnila. „Planck“také určil „složení“vesmíru:
- téměř 5 % – hvězdy, kosmický prach, kosmický plyn, galaxie;
- téměř 27 % je hmotnost temné hmoty;
- asi 70 % tvoří temná energie.
Fyzik Robert Caldwell navrhl, že temná energie má sílu, která může růst. A tato energie oddělí časoprostor. Galaxie se v příštích dvaceti až padesáti miliardách let vzdálí, věří vědec. K tomuto procesu dojde s rostoucí expanzí hranic vesmíru. To odtrhne Mléčnou dráhu od hvězdy a také se rozpadne.
Vesmír měří asi šedesát milionů let. Slunce se stane trpasličí slábnoucí hvězdou a planety se od něj oddělí. Pak země exploduje. V příštích třiceti minutách vesmír atomy roztrhne. Poslední bude zničení struktury časoprostoru.
Kam „odletí“Mléčná dráha
Jeruzalémští astronomové jsou přesvědčeni, že Mléčná dráha dosáhla své maximální rychlosti, která je vyšší než rychlost rozpínání vesmíru. Vědci to vysvětlují touhou Mléčné dráhy po „Velkém atraktoru“, který je považován za největší kupu galaxií. Takže Mléčná dráha opouští vesmírnou poušť.
Vědci používají různé metody k měření rychlosti rozpínání vesmíru, takže pro tento parametr neexistuje jediný výsledek.
