Kosmologie je v vzrušujících dobách, prochází nejnovějším výzkumem, který navrhuje klíč k odhalení základního Povaha vesmíru leží při zjišťování, jak je to neohrabané.
Přijímaná teorie má to, že poté, co se vesmír výbušně narodil v „velkém třesku“ v prázdnotě asi před 13,8 miliardami let, rozšířil se a vyvolával galaxie, hvězdné klastry, solární systémy a planety.
Když se vědci podívali na kosmické mikrovlnné pozadí (CMB) – záření ponechané ze samotného velkého třesku – viděli přes oblohu naprosto hladkou záři. Raný vesmír musel být pozoruhodně jednotný, dospěli k závěru, pouze s malými změnami hustoty (asi jedna část za 100 000, když to bylo 380 000 let).
Prvotní fluktuace
Jak se dnes ve vesmíru stala tak zmatená dnes po zahájení tak rovnoměrně? „Hručky“, které vidíme ve vesmíru, vycházejí z různých kousků hmoty, jako jsou galaxie a temná hmota – hypotetická, neviditelná forma hmoty, která ne interaguje se světlem nebo elektromagnetickým zářením a které tvoří významnou část vesmíru – tahán dohromady gravitačními silami.
V průběhu let se kosmologové pokusili zmapovat celkové šíření hmoty raným vesmírem. Ve standardním kosmologickém modelu, nazývaný model Lambda Cold Dark Matter (λCDM), Temná hmota a tmavá energie – záhadná síla, která řídí rozšíření vesmíru – tvoří asi 95% vesmíru. Souhra mezi těmito složkami ovlivňuje to, jak se prvotní fluktuace vyvinuly do rozsáhlých struktur, které dnes pozorujeme.
Kosmologové používají termín Sigma 8 nebo S8 k kvantifikaci záležitosti kolem nás. Tato záležitost se skládá z baryonických částic, jako jsou protony a neutrony, které se hromadí v různých oblastech prostoru. Hodnota S8 se počítá studiem různých oblastí vesmíru. Každá oblast je definována astronomickou délkou přibližně 26 milionů světelných let. V těchto regionech kosmologové počítá počet galaxií a dalších kosmických struktur, jako jsou galaktické klastry a vlákna, aby se posoudily distribuci hmoty.
Vyšší hodnota pro S8 naznačuje více shlukování s větším množstvím hmoty shlukované dohromady, zatímco nižší hodnota naznačuje rovnoměrnější rozdělení hmoty.
Problém se objevil, když kosmologové použili různé způsoby měření hodnoty S8 a přišli s různými odhady. Tento nedostatek dohody se stal nazýván „napětí S8“ v astrofyzice.
Průzkumy kosmického střihu
Astronomové provedli průzkumy galaxie, aby určili hodnotu S8. Jedna metoda zahrnuje měření zkreslení ve tvaru galaxií, jak je vidět ze Země: účinek známý jako kosmický střih. K těmto zkreslením dochází, když hvězdné světlo prochází galaktickým shlukem a je ohnuté a zesíleno gravitačními silami, podobně jako zvětšovací sklo. Astronomové používají toto gravitační čočky ke studiu nezřetelných epoch ve vývoji vesmíru. Průzkumy kosmického střihu pomáhají zmapovat difúzi hmoty, včetně temné hmoty, ve vesmíru, takže kosmologové mohou odvodit amplitudu fluktuací hmoty, jak je kvantifikováno S8.
Výsledky nejnovějšího takového průzkumu byly nedávno zveřejněny v časopise Fyzika Mezinárodním týmem vědců z Tokijské univerzity. Použili Hyper Suprime-CAM (HSC)-fotoaparát nainstalovanou na dalekohled Subaru na Havaji-ke sběru dat a přišli s hodnotou 0,747 pro S8, která se vyklenuje s hodnotami zjištěnými předchozími průzkumy.
„Průzkum Subaru HSC je jedním z nejhlubších průzkumů oblohy,“ napsal Surhud S. More, spoluautor studie a profesor astrofyziky v Meziniverzitním centru pro astronomii a astrofyziku v Pune, v e-mailu. Dodal, že vědci zkoumali distribuci hmoty pomocí gravitačního čočkového efektu až do malých měřítek.
„Dokázali jsme ukázat, že žádný pohyb běžné hmoty, jako je plyn ve velkém měřítku vesmíru, nebude stačit k vysvětlení menší hodnoty shlubosti, která byla nalezena v našem Předchozí studie“
Jinými slovy, nesoulad v S8 má co do činění s temnou hmotou a temnou energií, která prostupuje vesmírem. I když to znovu potvrzuje, že vše je v pořádku s modelem ACDM, nerozptýlí samotné napětí S8: Studie, jako je toto, byly založeny na gravitačním čočce, aby se stanovila hodnota S8, která nesouhlasí s vyšší hodnotou předpokládanou daty z CMB.
Relic Radiation
Kosmologové považují CMB za lepší nástroj k ohlédnutí do vesmíru a času. Dlouho věděli, že nárůst prvotní hmoty v CMB drží stopy na původ vesmíru ve formě „vlnky“ generovaných rozšiřujícím se vesmírem. Tyto vlnky vyústily v hrudky a hrboly – budoucí hvězdné klastry a galaxie – v jinak jednotné struktuře prostoru. Tyto podpisy Galactic Telltale byly detekovány v roce 1992 pomocí kosmického průzkumníka NASA.
Ale s přetrvávajícím napětím S8 se zdá, že model ACDM potřebuje modifikaci – pokud by takový dosud neobjevená systematika mohla ovlivnit takový závěr.
Jak prof. Více řekl: „Jedním z hlavních obtíží při používání hlubokých průzkumů, jako je Subaru HSC, je náš nedostatek porozumění tomu, jak rychle se od nás ve skutečnosti ustupují galaxie v těchto průzkumech, nelze kvantifikovat červeným posunem (zvýšení vlnové délky) určitých linií v jejich spektru. z hlavních nejistot, které stále zůstávají nevyřešeny, než začneme zcela pochybovat o standardní teorii kosmologie. “
Nový pohled
V loňském roce data z tmavé energie spektroskopického nástroje v Arizoně v USA naznačovala, že tlak temné energie – představovaný kosmologickou konstantou Lambda v modelu λcdm – se oslabuje a že vesmír může ve skutečnosti v průběhu času zpomalovat.
Možnost, že se temná energie zmenší, znamená, že tempo expanze vesmíru se nakonec zpomalí a může se v určitém okamžiku dokonce starat negativní. V takovém případě není nepředstavitelné, že se vesmír zhroutí sám v „velké krizi“.
V každém případě bude úkol aktualizace modelu ACDM snazší, když začalo koncem tohoto roku fungovat průzkum Rubin Legacy Space and Time (LSST). LSST se spustí z observatoře Vera C. Rubin, která bude postavena v severním Chile, pomocí své kamery – největší postavené – aby se nahlédla zpět do vesmíru a času jako nikdy předtím.
Kdo ví, co odpovídá tento bezkonkurenční astronomický průzkum vesmíru, širší a hlubší, než všechny předchozí průzkumy dohromady, poskytne otázkám, které si nyní nedokážeme ani představit o záhadách vesmíru…
Prakash Chandra je vědecký spisovatel.
Publikováno – 1. května 2025 05:30
