Velmi temné záležitosti: jak vysvětlit zrychlené rozpínání vesmíru. Vesmír se nyní rozšiřuje rychleji, než jsme si mysleli, jaká je rychlost rozpínání vesmíru

Vesmír není statický. Potvrdil to výzkum astronoma Edwina Hubbla již v roce 1929, tedy téměř před 90 lety. Tuto myšlenku mu vnuklo pozorování pohybu galaxií. Dalším objevem astrofyziků na konci dvacátého století byl výpočet zrychlujícího se rozpínání vesmíru.

Jak se nazývá rozpínání vesmíru?

Někteří lidé jsou překvapeni, když vědci mluví o expanzi vesmíru. Většina lidí si toto jméno spojuje s ekonomikou a negativními očekáváními.

Inflace je proces expanze vesmíru bezprostředně po jeho objevení a s prudkým zrychlením. V překladu z angličtiny „inflace“ znamená „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:

1. Šedesát tisíc černých děr se vzdáleností mezi těmi nejvzdálenějšími více než jedenáct milionů světelných let – údaje z doby před čtyřmi lety.
2. Sto osmdesát tisíc galaxií s černými dírami ve vzdálenosti třinácti 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 pro kosmology výzvou

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 se rozpínání začalo zrychlovat. Údaje o putování ve spektru velmi vzdálených supernovových galaxií prvního typu dokazují, že expanze není náhlý proces.

Vědci se domnívají, že se vesmír smršťoval na prvních pět miliard let.

První důsledky velkého třesku nejprve vyvolaly mohutnou expanzi a poté začala komprese. 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 ve starověkých galaxiích si kosmologové všimli rysů zrychlení.

Proč se vesmír „zrychluje“

Zpočátku se mělo za to, že hodnoty zrychlení v mapě nebyly lineární, ale přešly do sinusovky. Říkalo se tomu „vlna vesmíru“.

Vlna vesmíru naznačuje, že zrychlení neprobíhalo konstantní rychlostí: buď se zpomalilo, nebo zrychlilo. A několikrát. Vědci se domnívají, že během 13,81 miliardy let po velkém třesku došlo k sedmi takovým procesům.

Kosmologové však zatím nedokážou odpovědět na otázku, na čem závisí zrychlení-zpomalení. Předpoklady se scvrkají na myšlenku, že energetické pole, ze kterého temná energie pochází, je podřízeno vlně Vesmíru. A pohybem z jedné polohy do druhé vesmír své zrychlení buď rozšiřuje, nebo zpomaluje.

Navzdory přesvědčivosti argumentů zůstávají stále teorií. Astrofyzici doufají, že informace z Planckova orbitálního dalekohledu potvrdí existenci vln ve vesmíru.

Kdy byla objevena temná energie?

Poprvé se o tom začalo mluvit v devadesátých letech kvůli výbuchům supernov. Povaha temné energie není známa. I když Albert Einstein ve své teorii relativity identifikoval kosmickou konstantu.

V roce 1916, před sto lety, byl vesmír stále považován za neměnný. Ale gravitační síla zasáhla: kosmické hmoty by se nevyhnutelně střetly, kdyby byl vesmír nehybný. Einstein deklaruje gravitaci díky kosmické odpudivé síle.

Georges Lemaitre to zdůvodní fyzikou. Vakuum obsahuje energii. Energie díky svým vibracím, vedoucím ke vzniku částic a jejich dalšímu ničení, získává odpudivou sílu.

Když Hubble dokázal expanzi vesmíru, Einstein to označil 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 stále rychleji.

Děje se tak kvůli neznámé látce, které se přezdívá „temná energie“. Ukazuje se, že zabírá téměř 70 % prostoru Vesmíru. Podstata, vlastnosti a povaha temné energie nebyly studovány, ale vědci se snaží zjistit, zda existovala i v jiných galaxiích.

V roce 2016 vypočítali přesnou rychlost rozpínání pro blízkou budoucnost, ale objevil se rozpor: Vesmír se rozpíná rychleji, než astrofyzici dříve předpokládali. Mezi vědci se rozhořely spory o existenci temné energie a jejím vlivu na rychlost rozpínání hranic vesmíru.

Rozpínání vesmíru probíhá bez temné energie

Vědci začátkem roku 2017 předložili teorii, že expanze vesmíru je nezávislá na temné energii. Rozpínání vysvětlují změnami ve struktuře Vesmíru.

Vědci z univerzit v Budapešti a na Havaji dospěli k závěru, že nesoulad mezi výpočty a skutečnou rychlostí rozpínání souvisí se změnami vlastností vesmíru. Nikdo nebral v úvahu, co se děje s modelem Vesmíru během expanze.

Vědci pochybují o existenci temné energie a vysvětlují: největší koncentrace hmoty ve vesmíru ovlivňují její expanzi. V tomto případě je zbývající obsah distribuován rovnoměrně. Skutečnost však zůstává nevysvětlena.

Aby vědci demonstrovali platnost svých předpokladů, navrhli model mini-vesmíru. Představili ji ve formě sady bublin a začali vypočítat parametry růstu každé bubliny její vlastní rychlostí v závislosti na její hmotnosti.

Takové modelování vesmíru vědcům ukázalo, že se může měnit bez ohledu na energii. Ale pokud „přimícháte“ temnou energii, model se nezmění, říkají vědci.

Obecně lze říci, že diskuse stále probíhá. Zastánci temné energie říkají, že ovlivňuje rozšiřování hranic Vesmíru, odpůrci si stojí za svým a tvrdí, že záleží na koncentraci hmoty.

Rychlost rozpínání vesmíru nyní

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 dále roste.

V knize „Nejkratší historie času“ od Stephena Hawkinga a Leonarda Mlodinowa se uvádí, že rychlost rozpínání hranic vesmíru nemůže překročit 10 % za miliardu let.

Aby určil rychlost rozpínání vesmíru, v létě 2016 vypočítal nositel Nobelovy ceny Adam Riess vzdálenost k pulzujícím cefeidám v galaxiích blízko sebe. Tyto údaje umožnily vypočítat rychlost. Ukázalo se, že galaxie ve vzdálenosti nejméně tří milionů světelných let se mohou vzdalovat rychlostí téměř 73 km/s.

Výsledek byl překvapivý: orbitální dalekohledy, stejný „Planck“, hovořily o rychlosti 69 km/s. Proč byl zaznamenán takový rozdíl, vědci nejsou schopni odpovědět: nevědí nic o původu temné hmoty, na níž je založena teorie rozpínání Vesmíru.

Temné záření

Další faktor „zrychlení“ vesmíru objevili astronomové pomocí HST. Předpokládá se, že temné záření se objevilo na samém počátku formování vesmíru. Pak v něm bylo více energie, na hmotě.

Temné záření „pomohlo“ temné energii rozšířit hranice vesmíru. Vědci se domnívají, že rozdíly v určování rychlosti zrychlení byly způsobeny neznámou povahou tohoto záření.

Budoucí práce HST by měla zpřesnit pozorování.

Tajemná energie by mohla zničit vesmír

Vědci o tomto scénáři uvažovali již několik desetiletí, data z Planckovy vesmírné observatoře ukazují, že to zdaleka nejsou jen spekulace. Byly zveřejněny v roce 2013.

„Planck“ změřil „ozvěnu“ velkého třesku, který se objevil ve věku vesmíru asi 380 tisíc let, teplota byla 2 700 stupňů. Navíc se změnila teplota. „Planck“ také určil „složení“ vesmíru:

• téměř 5 % - hvězdy, kosmický prach, kosmický plyn, galaxie;
• téměř 27 % je hmotnost temné hmoty;
• asi 70% je temná energie.

Fyzik Robert Caldwell navrhl, že temná energie má sílu 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.

Stáří vesmíru bylo naměřeno asi šedesát milionů let. Slunce se stane umírající trpasličí hvězdou a planety se od ní oddělí. Pak Země exploduje. V příštích třiceti minutách vesmír roztrhne atomy. Konečným výsledkem bude zničení časoprostorové struktury.

Kam létá 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 největšího. Takto Mléčná dráha opouští vesmírnou poušť.

Vědci používají různé metody pro měření rychlosti rozpínání vesmíru, takže pro tento parametr neexistuje jediný výsledek.

MOSKVA 26. ledna – RIA Novosti. Nezávislá skupina vědců potvrdila, že vesmír se nyní skutečně rozšiřuje ještě rychleji, než ukázaly výpočty založené na pozorování „ozvěny“ velkého třesku, podle série pěti prací přijatých k publikaci v časopise Monthly Notices of the Royal. Astronomická společnost.

„Rozpory v současné rychlosti rozpínání vesmíru a v tom, co ukazují pozorování Velkého třesku, byly nejen potvrzeny, ale také posíleny novými údaji o tom, jak vzdálené galaxie ohýbají světlo Standardní model kosmologie, konkrétně nějaká jiná forma temné energie,“ řekl Frederic Coubrin z École Polytechnique Federale v Lausanne (Švýcarsko).

Temná zrození vesmíru

Již v roce 1929 slavný astronom Edwin Hubble dokázal, že náš vesmír nestojí na místě, ale postupně se rozšiřuje a pozoroval pohyb galaxií daleko od nás. Na konci 20. století astrofyzici pozorováním supernov prvního typu zjistili, že se nerozpínají konstantní rychlostí, ale se zrychlením. Důvodem toho, jak se dnes vědci domnívají, je temná energie - tajemná látka, která působí na hmotu jako druh „antigravitace“.

Loni v červnu laureát Nobelovy ceny Adam Reiss a jeho kolegové, kteří jev objevili, vypočítali přesnou rychlost expanze dnešního vesmíru pomocí proměnných hvězd cefeid v blízkých galaxiích, jejichž vzdálenost lze vypočítat s ultra vysokou přesností.

Toto objasnění přineslo extrémně neočekávaný výsledek - ukázalo se, že dvě galaxie, oddělené vzdáleností asi 3 miliony světelných let, odlétají rychlostí asi 73 kilometrů za sekundu. Toto číslo je znatelně vyšší než údaje získané pomocí orbitálních dalekohledů WMAP a Planck – 69 kilometrů za sekundu – a nelze jej vysvětlit pomocí našich stávajících představ o povaze temné energie a mechanismu zrodu vesmíru.

Riess a jeho kolegové navrhli, že existuje také třetí „temná“ látka – „temné záření“ (temné záření), které způsobilo, že se v počátcích vesmíru zrychlovalo rychleji, než činily teoretické předpovědi. Takové prohlášení nezůstalo bez povšimnutí a spolupráce H0LiCOW, která zahrnuje desítky astronomů ze všech kontinentů planety, začala tuto hypotézu testovat pomocí pozorování kvasarů – aktivních jader vzdálených galaxií.

Hra kosmických svíček a čoček

Kvazary díky obří černé díře ve svém středu zvláštním způsobem ohýbají strukturu časoprostoru a zesilují světlo procházející jeho okolím jako obří čočka.

Pokud jsou pro pozorovatele na Zemi umístěny dva kvasary vedle sebe, dojde k zajímavé věci – světlo vzdálenějšího kvasaru se při průchodu gravitační čočkou prvního galaktického jádra rozdělí. Kvůli tomu uvidíme ne dva, ale pět kvasarů, z nichž čtyři budou světelné „kopie“ vzdálenějšího objektu. A co je nejdůležitější, každá kopie bude představovat "fotografii" kvasaru v různých obdobích jeho života, kvůli různé době, kterou jejich světlu trvalo uniknout z gravitační čočky.

Trvání této doby, jak vědci vysvětlují, závisí na rychlosti rozpínání vesmíru, což umožňuje vypočítat ji pozorováním velkého počtu vzdálených kvasarů. To udělali účastníci H0LiCOW, hledali podobné „dvojité“ kvasary a pozorovali jejich „kopie“.

Celkem Kubrin a jeho kolegové našli tři takové kvasarové „matrjošky“ a podrobně je studovali pomocí Hubbleových a Spitzerových orbitálních dalekohledů a řady pozemských dalekohledů na Havajských ostrovech a v Chile. Tato měření jim podle výzkumníků umožnila změřit Hubbleovu konstantu v „průměrné“ kosmologické vzdálenosti s chybou 3,8 %, což je několikrát lepší než dříve získané výsledky.

Tyto výpočty ukázaly, že vesmír se rozpíná rychlostí asi 71,9 kilometrů za sekundu, což obecně odpovídá výsledku, který Riess a jeho kolegové získali v „blízkých“ kosmologických vzdálenostech, a hovoří ve prospěch existence nějaké třetí „temné“ látka, která v mládí urychlovala vesmír. Další možností, jak vysvětlit nesrovnalosti s údaji, je, že vesmír ve skutečnosti není plochý, ale připomíná kouli nebo „harmoniku“. Je také možné, že se množství nebo vlastnosti temné hmoty za posledních 13 miliard let změnily, což způsobilo rychlejší růst vesmíru.

V každém případě vědci plánují prostudovat asi sto dalších podobných kvasarů, aby ověřili spolehlivost získaných dat a pochopili, jak lze vysvětlit takové neobvyklé chování vesmíru, které nezapadá do standardních kosmologických teorií.

Kam se vesmír rozpíná?
Myslím, že to už slyšel každý Vesmír se rozpíná, a často si to představujeme jako obrovskou kouli plnou galaxií a mlhovin, která se zvětšuje z nějakého menšího stavu a vkrádá se do ní myšlenka na počátku času Vesmír Obecně to bylo vtěsnané do pointy.

Pak se nabízí otázka, co je za tím okraj , A kde se vesmír rozpíná ? Ale o jaké hranici to mluvíme?! Není to tak? Vesmír není nekonečný?! Přesto zkusme na to přijít.

Expanze vesmíru a Hubbleova koule

Představme si, že pozorujeme pomocí superobrovského dalekohledu, ve kterém můžeme vidět cokoliv Vesmír . Rozpíná se a jeho galaxie se od nás vzdalují. Navíc čím dále jsou prostorově vzhledem k nám, tím rychleji se galaxie vzdalují. Podívejme se dál a dál. A v určité vzdálenosti se ukazuje, že všechna tělesa se vůči nám vzdalují rychlostí světla. Vznikne tak koule tzv Hubbleova koule . Nyní je to trochu méně 14 miliard světelných let a vše mimo něj odlétá relativně k nám rychleji než světlo. Zdá se, že to odporuje Teorie relativity , protože rychlost nemůže překročit rychlost světla. Ale ne, protože zde se nebavíme o rychlosti samotných objektů, ale o rychlosti rozšíření prostoru . Ale tohle je úplně jiné a může to být cokoliv.
Můžeme se ale dívat dál. V určité vzdálenosti se předměty vzdalují tak rychle, že je nikdy neuvidíme. Fotony emitované naším směrem se k Zemi prostě nikdy nedostanou. Jsou jako člověk, který jde proti směru eskalátoru. Rychle se rozšiřující prostor je unese zpět. Hranice, kde se to děje, se nazývá Horizont částic . Teď jde o 46,5 miliardy světelných let . Tato vzdálenost se zvětšuje, protože Vesmír se rozpíná . Jedná se o hranici tzv Pozorovatelný vesmír . A za touto hranicí už nikdy neuvidíme všechno.
A tady je to nejzajímavější. co je za tím? Možná je to odpověď na otázku?! Ukazuje se, že vše je velmi prozaické. Ve skutečnosti neexistuje žádná hranice. A tam se tytéž galaxie, hvězdy a planety rozkládají na miliardy miliard kilometrů.

Ale jak?! Jak se to stane?!

Expanze středu vesmíru a horizont částic

Prostě Vesmír rozhazuje docela chytře. To se děje v každém bodě prostoru stejným způsobem. Je to, jako bychom vzali souřadnicovou mřížku a zvětšili její měřítko. To opravdu vypadá, jako by se od nás všechny galaxie vzdalovaly. Pokud se však přesunete do jiné Galaxie, uvidíte stejný obrázek. Nyní se od něj všechny předměty vzdálí. To znamená, že v každém bodě vesmíru se bude zdát, že jsme uvnitř expanzní centrum . I když tam není žádný střed.
Pokud se tedy ocitneme vedle Horizont částic , sousední galaxie od nás neodletí rychleji než rychlostí světla. Po všem Horizont částic přestěhujte se s námi a zase to bude hodně daleko. Podle toho se budou hranice posouvat Pozorovatelný vesmír a uvidíme nové galaxie, které byly dříve pro pozorování nepřístupné. A tuto operaci lze provádět donekonečna. Můžete se pohybovat k horizontu částic znovu a znovu, ale pak se sám posune a otevře nové obzory. Vesmír . To znamená, že nikdy nedosáhneme jeho hranic, a to se ukazuje Vesmír a je to pravda nekonečný . No, jen jeho pozorovatelná část má hranice.
Něco podobného se děje v Zeměkoule . Zdá se nám, že horizont je hranicí zemského povrchu, ale pokud se přesuneme do tohoto bodu, ukáže se, že žádná hranice neexistuje. U Vesmír neexistuje žádná hranice, za kterou neexistuje vesmírný čas nebo něco takového. Právě na to tady narazíme nekonečno , což je u nás neobvyklé. Ale můžete to říct Vesmír byla vždy nekonečná a natahuje se a zároveň zůstává nekonečná. Dokáže to, protože prostor nemá nejmenší částici. Může se natáhnout tak dlouho, jak je potřeba. Vesmír pro expanzi nepotřebuje hranice a oblasti, kam se rozpínat. Tak tohle prostě neexistuje.

Tak počkej, co s tím Velký třesk ?! Nebylo vše, co existuje ve vesmíru, stlačeno do jednoho malého bodu?!

Ne! Byl pouze stlačen do tečky pozorovatelná hranice vesmíru . A jako celek to nikdy nemělo hranice. Abychom to pochopili, představme si Vesmír miliardtinu sekundy poté, kdy jeho pozorovaná část měla velikost basketbalového míče. I pak se můžeme přestěhovat Horizont částic a vše viditelné Vesmír se bude pohybovat. Můžeme to dělat, kolikrát chceme, a ukázalo se, že ano Vesmír opravdu nekonečný .
A totéž můžeme udělat dříve. Pohybujeme-li se tedy v čase zpět, ocitneme se blíž Velký třesk . Ale zároveň to pokaždé zjistíme Vesmír je nekonečný v každém časovém období! I v okamžiku velkého třesku! A ukázalo se, že se to nestalo v žádném konkrétním bodě, ale všude, v každém bodě, který nemá žádné hranice pro Kosmos.
To je však pouze teorie. Ano, je to celkem konzistentní a logické, ale ne bez nedostatků.

V jakém stavu byla látka v tuto chvíli? Velký třesk ? Co se stalo před tím a proč se to vůbec stalo? Na tyto otázky zatím neexistují jednoznačné odpovědi. Vědecký svět ale nestojí na místě a možná se dokonce staneme očitými svědky řešení těchto záhad.

Když se podíváme do vzdáleného vesmíru, vidíme galaxie všude - ve všech směrech, miliony a dokonce miliardy světelných let daleko. Vzhledem k tomu, že existují dva biliony galaxií, které bychom mohli pozorovat, součet všeho za nimi je větší a chladnější než naše nejdivočejší představy. Jedním z nejzajímavějších faktů je, že všechny galaxie, které jsme kdy pozorovali, se řídí (v průměru) stejnými pravidly: čím dále jsou od nás, tím rychleji se od nás vzdalují. Tento objev, který provedl Edwin Hubble a jeho kolegové ve dvacátých letech minulého století, nás přivedl k obrazu rozpínajícího se vesmíru. Ale co když se rozšíří? Věda ví a teď to budete vědět i vy.

Na první pohled se tato otázka může zdát jako otázka zdravého rozumu. Protože vše, co se rozpíná, je obvykle tvořeno hmotou a existuje v prostoru a čase Vesmíru. Ale samotný vesmír je prostor a čas obsahující v sobě hmotu a energii. Když říkáme, že „vesmír se rozpíná“, máme na mysli rozpínání samotného prostoru, což způsobuje, že se jednotlivé galaxie a kupy galaxií od sebe vzdalují. Nejjednodušší by bylo představit si kouli těsta s rozinkami uvnitř, která se peče v troubě, říká Ethan Siegel.

Rozšiřující se "buchtový" model vesmíru, ve kterém se relativní vzdálenosti zvětšují s rozpínáním prostoru

Toto těsto je látkou vesmíru a rozinky jsou spojené struktury (jako galaxie nebo kupy galaxií). Z pohledu jakékoliv rozinky se od ní všechny ostatní rozinky vzdálí a čím dále, tím rychleji. Pouze v případě Vesmíru neexistuje trouba a vzduch mimo těsto, existuje pouze těsto (prostor) a rozinky (hmota).

Nejsou to jen vzdalující se galaxie, které vytvářejí rudý posuv, ale spíše prostor mezi námi

Jak víme, že se tento prostor rozšiřuje a nikoli galaxie, které se vzdalují?

Pokud vidíte předměty, které se od vás vzdalují ve všech směrech, existuje jediný důvod, který to může vysvětlit: prostor mezi vámi a těmito předměty se rozšiřuje. Dalo by se také předpokládat, že jste blízko středu exploze a mnoho objektů je prostě dále a vzdaluje se rychleji, protože dostaly více energie z exploze. Pokud by tomu tak bylo, mohli bychom to dokázat dvěma způsoby:

• Při větších vzdálenostech a vysokých rychlostech bude galaxií méně, protože časem by se ve vesmíru značně rozšířily
• Vztah mezi rudým posuvem a vzdáleností nabude specifického tvaru ve větších vzdálenostech, který se bude lišit od tvaru, kdyby se struktura prostoru rozpínala.

Když se podíváme na velké vzdálenosti, zjistíme, že dále ve vesmíru je hustota galaxií vyšší než těch, které jsou nám bližší. To je v souladu s obrazem, ve kterém se prostor rozšiřuje, protože dívat se dále je stejné jako dívat se do minulosti, kde došlo k menší expanzi. Zjistili jsme také, že vzdálené galaxie mají poměr rudého posuvu ke vzdálenosti v souladu s expanzí vesmíru, a to vůbec ne - pokud by se galaxie jednoduše rychle vzdalovaly od nás. Věda může na tuto otázku odpovědět dvěma různými způsoby a obě odpovědi podporují rozpínání vesmíru.

Rozšiřoval se vesmír vždy stejnou rychlostí?

Říkáme tomu Hubbleova konstanta, ale je konstantní pouze v prostoru, nikoli v čase. Vesmír se v současnosti rozpíná pomaleji než v minulosti. Když mluvíme o rychlosti expanze, mluvíme o rychlosti na jednotku vzdálenosti: dnes asi 70 km/s/Mpc. (Mpc je megaparsek, přibližně 3 260 000 světelných let). Ale rychlost expanze závisí na hustotách všech různých věcí ve vesmíru, včetně hmoty a záření. Jak se vesmír rozpíná, hmota a záření v něm jsou méně husté, a jak hustota klesá, rychlost rozpínání se také snižuje. Vesmír se v minulosti rozpínal rychleji a od velkého třesku se zpomaluje. Hubbleova konstanta je nesprávné pojmenování, mělo by se nazývat Hubbleův parametr.

Vzdálený osud vesmíru nabízí různé možnosti, ale pokud je temná energie skutečně konstantní, jak naznačují data, budeme sledovat červenou křivku

Bude se vesmír rozpínat navždy nebo se někdy zastaví?

Nad touto otázkou si lámalo hlavu několik generací astrofyziků a kosmologů a lze na ni odpovědět pouze určením rychlosti rozpínání vesmíru a všech typů (a množství) energie v něm přítomné. Úspěšně jsme již změřili, kolik tam je obyčejná hmota, záření, neutrina, temná hmota a temná energie, stejně jako rychlost rozpínání vesmíru. Na základě fyzikálních zákonů a toho, co se stalo v minulosti, se zdá, že vesmír se bude rozpínat navždy. Ačkoli pravděpodobnost toho není 100%; pokud se něco jako temná energie chová v budoucnu jinak ve srovnání s minulostí a přítomností, budou muset být všechny naše závěry přehodnoceny.

Pohybují se galaxie rychleji než rychlost světla? Není to zakázané?

Z našeho pohledu se prostor mezi námi a vzdáleným bodem rozšiřuje. Čím dále je od nás, tím rychleji se nám zdá, že se vzdaluje. I kdyby rychlost expanze byla nepatrná, vzdálený objekt by jednoho dne překročil práh jakéhokoli rychlostního limitu, protože rychlost expanze (rychlost na jednotku vzdálenosti) by se s dostatečnou vzdáleností mnohonásobně znásobila. OTO tento scénář schvaluje. Zákon, že nic nemůže cestovat rychleji než rychlostí světla, platí pouze pro pohyb předmětu prostorem, nikoli pro rozpínání samotného prostoru. Ve skutečnosti se samotné galaxie pohybují rychlostí pouhých několika tisíc kilometrů za sekundu, což je hluboko pod limitem 300 000 km/s stanoveným rychlostí světla. Je to expanze vesmíru, která způsobuje recesi a rudý posun, nikoli skutečný pohyb galaxie.

V pozorovatelném vesmíru (žlutý kruh) jsou přibližně 2 biliony galaxií. Nikdy nebudeme schopni dohnat galaxie, které jsou blíže než ve třetině cesty k této hranici kvůli expanzi vesmíru. Pouze 3 % objemu vesmíru jsou otevřena lidskému průzkumu.

Rozpínání vesmíru je nutným důsledkem toho, že hmota a energie vyplňují časoprostor, který se řídí zákony obecné relativity. Dokud existuje hmota, existuje i gravitační přitažlivost, takže buď zvítězí gravitace a vše se znovu stáhne, nebo gravitace prohraje a expanze zvítězí. Neexistuje žádné centrum expanze a není nic mimo prostor, který se rozšiřuje; je to samotná struktura vesmíru, která se rozpíná. Nejzajímavější je, že i kdybychom dnes opustili Zemi rychlostí světla, byli bychom schopni navštívit pouze 3 % galaxií v pozorovatelném vesmíru; 97 % z nich je již mimo náš dosah. Vesmír je složitý.

V roce 1920 dostal Edwin Hubble dvě věci, které mu umožnily změnit způsob, jakým lidé viděli vesmír. Jeden byl v té době největší dalekohled na světě a druhý byl zajímavým objevem kolegy astronoma Vesta Sliphera, který v mlhovině viděl to, čemu dnes říkáme galaxie, a zaujala ho jejich záře, která byla mnohem červenější, než se očekávalo. Vztahoval to k rudému posuvu.

Představte si, že vy a další osoba stojíte poblíž dlouhého lana a každou vteřinu za něj taháte. V tomto okamžiku se podél lana pohybuje vlna, která dává druhé osobě najevo, že lano škublo. Pokud byste se od této osoby rychle vzdálili, vzdálenost, kterou urazíte, by vlna musela překonat každou sekundu a z pohledu druhého by lano začalo cukat jednou za 1,1 sekundy. Čím rychleji jdete, tím více času uběhne druhému mezi škubnutími.

Totéž se děje se světelnými vlnami: čím dále je zdroj světla od pozorovatele, tím jsou vrcholy vln vzácnější, a to je posouvá do červené části světelného spektra. Slifer dospěl k závěru, že mlhoviny vypadají červeně, protože se vzdalují od Země.

Hubble vzal nový dalekohled a začal hledat červený posun. Našel to všude, ale některé hvězdy se zdály být poněkud „červenější“ než jiné: některé hvězdy a galaxie byly jen mírně rudé posunuty, ale někdy byl rudý posun maximální. Po shromáždění velkého množství dat vytvořil HST diagram ukazující, že rudý posuv objektu závisí na jeho vzdálenosti od Země.

Ve 20. století bylo tedy prokázáno, že se vesmír rozpíná. Většina vědců zkoumajících data předpokládala, že expanze se zpomaluje. Jedni věřili, že se Vesmír bude postupně rozšiřovat až k určité hranici, která existuje, ale které však nikdy nedosáhne, a jiní si mysleli, že po dosažení této hranice se Vesmír začne smršťovat. Astronomové však našli způsob, jak problém vyřešit: k tomu potřebovali nejnovější dalekohledy a malou pomoc z vesmíru v podobě supernov typu 1A.

Protože víme, jak se jasnost mění se vzdáleností, víme také, jak daleko jsou tyto supernovy od nás a kolik let světlo cestovalo, než jsme ho mohli vidět. A když se podíváme na rudý posuv světla, víme, jak moc se vesmír za tu dobu rozšířil.

Když se astronomové podívali na vzdálené a starověké hvězdy, všimli si, že vzdálenost neodpovídá stupni expanze. Světlu z hvězd k nám trvalo déle, než se očekávalo, jako by expanze byla v minulosti pomalejší – což dokazuje, že expanze vesmíru se zrychluje, nikoli zpomaluje.

Největší vědecké objevy roku 2014

10 hlavních otázek o vesmíru, na které vědci právě teď hledají odpovědi

Byli Američané na Měsíci?

Rusko nemá schopnosti pro lidský průzkum Měsíce

10 způsobů, jak může vesmír zabíjet lidi

Sedm divů Měsíce

10 věcí, které lidé z nějakého důvodu poslali do stratosféry