Všechny hlavní objevy v kosmologii podtrhují zásadu, že vesmír není jen podivnější, než předpokládáme ale že je to podivnější, než se můžeme domnívat. Nejnovějším příkladem toho je studie vědců z Yonsei University v Jižní Koreji, která uvedla, že rozpínání vesmíru se zpomaluje.
Studie, publikovaná v Oznámení Královské astronomické společnosti z 6. listopadu, je v ostrém kontrastu se standardním modelem vesmíru, tzv Lambda-studená temná hmota (LCDM), která hovoří o zrychlujícím se vesmíru.
Tajemná síla
Přijatá teorie říká, že vesmír vznikl asi před 13,8 miliardami let z jediného, nekonečně hustého bodu, který kataklyzmaticky explodoval při „Velkém třesku“, což vedlo ke vzniku hmoty, energie a prostoru. Jak se exploze rychle šířila, zplodila subatomární částice, jako jsou protony, neutrony a elektrony, než se hmota gravitací zhroutila a vytvořila galaxie, hvězdy a planety.
Zatímco americký astronom Edwin Hubble potvrdil, že se vesmír ve 20. letech 20. století rozpínal, kosmologové se domnívali, že gravitace musela expanzi v určitém okamžiku také zpomalit. To je důvod, proč byli překvapeni, když v roce 1998 astronomové, kteří měřili vzdálenosti vzdálených galaxií pomocí světla z explodujících hvězd nazývaných supernovy typu Ia, dospěli k závěru, že 9 miliard let po začátku vesmíru jeho expanze skutečně nabrala na síle.
Usoudili, že impuls pochází od tajemné síly známé jako „temná energie“, která tvoří asi 70 % vesmíru. V roce 1917 Albert Einstein navrhl, že jeho účinky mohou být reprezentovány v rovnicích pomocí kosmologické konstanty lambda (Ʌ).
Dramatický zvrat
Za důkaz, že se expanze vesmíru skutečně zrychlila, byli tři vědci – Saul Perlmutter, Brian Schmidt a Adam Riess – oceněni Nobelova cena za fyziku 2011. Trio a týmy, které vedly, vypočítali vzdálenosti k supernovám typu Ia pomocí jejich zdánlivé jasnosti jako „standardních svíček“ a měřením rudého posuvu, tj. roztažení světla v důsledku rozpínání vesmíru. To jim pomohlo určit rychlosti, kterými se různé části vesmíru vzdalovaly od Země.
Jejich data ukázala, že vesmír se zrychloval, protože temná energie oddělovala galaxie stále rychleji. Analogií, kterou astronomové často používají, aby to ilustrovali, je způsob, jakým se rozinky v kynoucím chlebovém těstě od sebe vzdalují. V modelu kosmologie LCDM tedy gravitace spojuje planety, hvězdy a galaxie dohromady, zatímco antigravitační vlastnosti temné energie tlačí galaxie dále od sebe a pohánějí expanzi vesmíru.
Studie Yonsei University vnesla do tohoto kosmického příběhu dramatický zvrat tím, že navrhla, že temná energie může ve skutečnosti slábnout, což brzdí zrychlení vesmíru.
„Naše studie ukazuje, že vesmír již v současné době vstoupil do fáze zpomalené expanze a že temná energie se s časem vyvíjí mnohem rychleji, než se dříve myslelo,“ řekl profesor astronomie Young-Wook Lee z Yonsei University, který studii vedl.
Nálezy jsou v souladu s podobnými údaji z Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) v USA: že supernovy typu Ia nakonec nemusí být „standardními svíčkami“ vesmíru, protože jejich svítivost by mohla být ovlivněna věkem jejich mateřských hvězd.
Pokud hustota temné energie není konstantní v čase, převrací to konvenční kosmologickou moudrost na hlavu a nutí vědce, aby se znovu podívali na vesmír, který se možná zpomaluje a možná se nakonec smrští, než se zhroutí sám do sebe ve „Velkém Crunch“.
‚Upravit, ne negovat‘
Studie již vyvolala mezi kosmology zuřivou debatu, přičemž mnozí pochybovali, zda existuje dostatek důkazů k přepracování LCDM v dohledné době, nebo zda vůbec.
Například v e-mailu autorovi kosmolog Dragan Huterer z University of Michigan vyjádřil pochybnosti o vývoji temné energie s časem. „To je ale opravdu těžké vyhodnotit, protože nemáme žádné přesvědčivé teoretické modely pro temnou energii. Takže z teoretického hlediska to není jasné,“ dodal prof. Huterer. „Z pozorovacího/experimentálního hlediska je statistická významnost nálezů silná, ale ne dostatečně silná na to, aby bylo možné prohlásit objev. Abychom si byli jisti, potřebujeme shromáždit a analyzovat více dat.“
Brian Schmidt, významný profesor astronomie na Australské národní univerzitě a jeden ze tří astrofyziků, kteří získali Nobelovu cenu za svou práci o temné energii, je skeptický k důsledkům studie pro LCDM.
„Pokud by tato zjištění byla ověřena, nepopřela by (standardní) model vesmíru, ale upravila by ho,“ napsal v e-mailu prof. Schmidt. „V zásadě bychom místo konstanty (kosmologické konstanty) měli něco, co se vyvíjí v průběhu času.“
Řekl, že si nemyslí, že by to dalo vzniknout úplně novým podoborům astrofyziky.
„Pokud je to pravda, dá to teoretikům nový soubor vodítek k pochopení temné energie. Myslím, že by byla obsažena v současné teoretické kosmologické komunitě – a ne (v) novém podoblasti.“
Kde je porota?
Profesor Huterer také řekl, že „tento vývoj bude stále pokračovat v oblasti kosmologie řízené daty. A skutečnost, že supernovy typu Ia mají některé nové vlastnosti, by poskytla informace o stávajícím oboru astrofyziky supernov typu Ia.“
Adam Riess, profesor fyziky a astronomie na Johns Hopkins University, který sdílel Nobelovu cenu za rok 2011, také řekl, že studie Yonsei University nezadržuje vodu.
„Studie tvrdí, že supernovy typu Ia systematicky slábnou s rudým posuvem, protože jejich předchůdci se vyvíjejí s kosmickým časem,“ řekl. „Ukazujeme, že to data nepodporují. Moderní analýzy supernov již modelují a opomíjejí systematiku související s hostiteli, jako je hvězdná hmota a historie formování hvězd, a když jsou zahrnuty, neexistuje žádný významný důkaz pro vývoj svítivosti.“
Podle Prof. Riesse „výsledek studie pochází z velmi konkrétního způsobu dělení dat az předpokladů, které nejsou v souladu s tím, jak se dnes dělá kosmologie supernov“.
Když je vzorek datové sady Dark Energy Survey 5 Year analyzován standardními metodami, pokračoval: „Povolená úroveň evoluce je řádově menší, než předpovídá jejich model. Stručně řečeno: jejich navrhovaný efekt není vidět ve skutečných datech a současné analýzy se proti tomu již brání.“
Kde se tedy skrývá hříčka? Podle Prof. Riesse nová studie dělá skok z věku hostitelské galaxie do věku supernov, který není fyzikálně odůvodněný. To je něco, co vědci již testovali a opravili pomocí mnohem větších souborů dat.
„Současné studie již opravují jejich proklamovaný účinek (věk), protože korigují hmotnost galaxie a hmotnost galaxie a stáří spolu přímo korelují,“ řekl.
Celkově vzato, porota se zabývá studiem Yonsei University. Kosmologové v současné době hledají nejmodernější přístroje, jako je observatoř Vera Rubin v Chile a připravovaný vesmírný teleskop NASA Nancy Grace Roman, aby objasnily roli temné energie v osudu vesmíru – ať už se nakonec zpomalí a skončí velkou krizí, nebo bude pokračovat v expanzi, dokud nezmizí do virtuální nicoty.
Prakash Chandra je vědecký spisovatel.
