Co je temná energie? | Vesmír

Temná energie je název pro záhadnou sílu, která způsobuje, že se tempo rozpínání našeho vesmíru v čase nezpomaluje, ale zrychluje. To je v rozporu s tím, co bychom mohli očekávat od vesmíru, který začal velkým třeskem. Astronomové ve 20. století zjistili, že se vesmír rozpíná. Domnívali se, že rozpínání může pokračovat navždy, nebo se nakonec – pokud bude mít vesmír dostatečnou hmotnost, a tedy i dostatečnou autogravitaci – obrátí a způsobí Velký třesk. Nyní, na počátku 21. století, se tato myšlenka v kosmologii vyvinula. Vesmír se dnes rozpíná rychleji než před miliardami let. Co by mohlo být příčinou zvyšování rychlosti rozpínání? Astronomové nyní někdy hovoří o odpudivé síle jako o možném způsobu jejího pochopení.

Do konce 90. let 20. století se většina kosmologů domnívala, že vesmír nemá dostatečnou hmotnost na to, aby způsobil Velký třesk. Zejména data získaná v rámci 2dF Galaxy Redshift Survey a Sloan Digital Sky Survey zdánlivě potvrzovala, že vesmír se bude rozpínat věčně, i když stále pomalejším tempem, protože vlastní hmota a vlastní gravitace vesmíru se jej snaží stáhnout zpět.

První náznak toho, že se chystá objev něčeho převratného, přišel v roce 1998 během průzkumu supernov typu 1A. Tyto mohutné exploze umírajících obřích hvězd jsou pro astronomy nesmírně užitečné, protože vydávají vždy stejné množství světla, a proto je lze použít jako takzvané „standardní svíčky“ pro výpočet vzdáleností ve vesmíru. Jedná se o velmi jednoduchou myšlenku. Představte si světlušky v noci: všechny svítí stejným vnitřním jasem. Když změříte, jak jsou jasné z místa, kde se nacházíte, můžete vypočítat jejich vzdálenost.

Průzkum v roce 1998 prováděla dvě mezinárodní skupiny astronomů, mezi nimiž byli Američané Adam Riess a Saul Perlmutter a Brian Schmidt v Austrálii. Jejich cílem bylo pomocí osmi teleskopů po celém světě využít vzdálenost supernov typu 1A k výpočtu rychlosti rozpínání vesmíru, známé jako Hubbleova konstanta (i když ve skutečnosti, protože se rychlost rozpínání vesmíru mění s časem, není technicky konstantní).

Výsledky průzkumu byly ohromující. Vzdálené supernovy, které explodovaly v době, kdy vesmír dosahoval pouze 2/3 svého současného stáří, byly mnohem slabší, než by měly být, a byly tedy mnohem dál. Z toho vyplývalo, že vesmír se rozpínal mnohem rychleji, než by měl, pokud by byly správné současné představy.

Když byly tyto výsledky odhaleny, setkaly se v astronomické komunitě s velkou skepsí, pozorování však byla brzy replikována jinými týmy a jinými metodami. Na přelomu tisíciletí začalo být jasné, že rozpínání vesmíru se nezpomaluje, jak se všeobecně věřilo. Ve skutečnosti se zrychluje.

Ještě podivnější je, že rozpínání se podle očekávání zrychlovalo až sedm nebo osm miliard let po velkém třesku. Pak však z naprosto neznámých důvodů začala převládat záhadná „antigravitační síla“, která překonala brzdu, jíž gravitace brzdila rozpínání, a to pak obrátilo své zpomalování a začalo se zrychlovat.

Dovedete si představit, jak šokující bylo toto odhalení pro astronomy a kosmology.

Sílu zodpovědnou za toto zrychlení vědci nazvali temnou energií. V tomto případě temná znamená spíše neznámá než doslova temná, jako je tomu v případě temné hmoty. Je třeba poznamenat, že temná energie a temná hmota jsou zcela nesouvisející jevy. Přečtěte si více: K záhadě přispívá i to, že vlastnosti této podivné temné energie zřejmě odpovídají Einsteinově kosmologické konstantě, někdy nazývané jeho fudge factor a později samotným Einsteinem označené za největší odborný omyl jeho života. Einstein nesnášel myšlenku rozpínajícího se vesmíru a dával přednost statickému vesmíru postulovanému kosmologií ustáleného stavu, která byla populární na počátku 20. století. Vymyslel antigravitační sílu neurčitého původu, která měla působit proti pozorovanému rozpínání vesmíru, což by vedlo k tomu, že by se vesmír nerozpínal. Einstein však později tuto myšlenku, která nebyla podpořena pozorováním, odvolal.

Temná energie je jednou z velkých nevyřešených záhad kosmologie. Nyní se předpokládá, že tvoří 68 % všeho ve vesmíru, přičemž normální, takzvaná „baryonová“ hmota – každý kousek hmoty, který můžeme skutečně vidět – tvoří pouhých 5 % a zbytek tvoří temná hmota, další obrovská kosmická záhada.

Temná energie se sice chová jako Einsteinova antigravitační síla, ale její povaha a původ zůstávají neznámé. Jednou z jejích největších záhad je, proč temná energie začala dominovat rychlosti rozpínání vesmíru v určitém časovém okamžiku miliardy let po velkém třesku. Pokud existuje nyní, proč tu nebyla od začátku?“

Fyzika temné energie je velmi spekulativní. Jednou z myšlenek, která se v posledních letech prosadila, je, že temná energie se podobá síle známé jako „kvintesence“, která je příbuzná Higgsovu poli. Zatím však neexistují žádné pozorovací důkazy, které by to potvrzovaly nebo vyvracely.

Kosmologové také netuší, zda temná energie bude pokračovat v urychlování rozpínání vesmíru navždy, což povede ke scénáři, kdy v daleké budoucnosti toto zrychlení překoná síly, které drží vesmír pohromadě, a doslova roztrhá veškerou hmotu ve vesmíru na kusy, v noční můře známé jako Big Rip.

Existuje několik současných i budoucích vesmírných misí a pozemních průzkumů, které budou zkoumat povahu temné energie, včetně orbitálního teleskopu NASA WFIRST a mezinárodního průzkumu temné energie se sídlem v Chile.

Doufáme, že brzy dospějeme k lepšímu pochopení této záhadné síly, která má takový vliv na budoucnost vesmíru, ale k tomuto pochopení potřebujeme nastínit mnohem úplnější historii vesmíru. Archeologie 13,7 miliardy let je však nesmírně obtížná a časově náročná, protože mnoho dávných vrstev v této historii chybí nebo je nezřetelných, takže nemůžeme očekávat žádná náhlá odhalení.

Dolní řádek: Vesmír se rozpíná rychleji, než předpovídaly starší teorie. Temná energie, jedna z velkých nevyřešených záhad kosmologie, může být příčinou jeho zrychlujícího se rozpínání. Předpokládá se, že temná energie nyní tvoří 68 % všeho ve vesmíru.

.