Nové výpočty otřásly základy teorie Velkého třesku

Na připojeném obrázku je obrovská eliptická galaxie ESO 325-G004 – v době svého vzniku zářila 10 000krát jasněji než dnes. Tyto typy galaxií na krátkou dobu ozářily celý vesmír – a přispěly k záření kosmického mikrovlnného pozadí, které můžeme měřit dnes.

Nové poznatky z Bonnské univerzity zpochybňují předpoklady standardního kosmologického modelu. Slabý „dosvit“, který vyplňuje vesmír, byl dlouho jedním z nejdůležitějších vodítek podporujících teorii Velkého třesku. Toto prastaré světlo, známé jako kosmické mikrovlnné záření pozadí, slouží nejen jako obraz raného vesmíru, ale také pomáhá vědcům pochopit, jak vznikly první galaxie.

Tým vědců z univerzit v Bonnu, Praze a Nanjingu nyní zpochybňuje to, co jsme si mysleli, že víme. Jejich nové výpočty naznačují, že síla tohoto záření pozadí byla možná výrazně nadhodnocena. Pokud se jejich zjištění potvrdí, mohlo by to vědce donutit přehodnotit některé z nejzásadnějších myšlenek moderní kosmologie.

Výsledky byly publikovány v časopise Nuclear Physics B.

Podle standardního kosmologického modelu vznikl vesmír před 13,8 miliardami let Velkým třeskem. V následujících okamžicích vznikl prostor, čas a hmota a vesmír se rychle rozpínal. Během prvních 380 000 let se také dostatečně ochladil, aby se elektrony a protony spojily do neutrálních atomů vodíku.

Tento milník poprvé umožnil světlu volně se pohybovat prostorem, protože fotony již nebyly v neustálé interakci s hmotou. Tento okamžik znamenal zrod kosmického mikrovlnného záření pozadí, původního světla vesmíru, které je detekovatelné dodnes.

Toto záření můžeme i dnes detekovat pomocí vysoce citlivých teleskopů. Vzhledem k tomu, že k nám putuje již téměř 13,8 miliardy let, umožňuje nahlédnout do zrodu a prvních hodin existence vesmíru.
„Podle našich výpočtů by se však mohlo stát, že toto záření pozadí vůbec neexistuje,“ vysvětluje profesor Pavel Kroupa z Helmholtzova ústavu pro radiační a jadernou fyziku na Univerzitě v Bonnu a Univerzitě Karlově v Praze. „Přinejmenším jsme přesvědčeni, že jeho síla byla nadhodnocena.“

Silný hvězdný žár překrývá záření na pozadí
Fyzik společně s vědcem Edou Gjergem z univerzity v čínském Nanjingu zkoumá zvláštní skupinu galaxií – eliptické galaxie.

„Vesmír se od Velkého třesku rozpíná jako kynuté těsto,“ říká Kroupa. „To znamená, že vzdálenost mezi galaxiemi se neustále zvětšuje. Změřili jsme, jak daleko jsou dnes od sebe eliptické galaxie. Na základě těchto údajů a s přihlédnutím k charakteristikám této skupiny galaxií jsme pak mohli pomocí rychlosti rozpínání určit, kdy poprvé vznikly.“

Již dříve bylo známo, že eliptické galaxie byly prvními galaxiemi, které se v mladém vesmíru zformovaly. Při vzniku těchto galaxií se nahromadily obrovské objemy plynu, které daly vzniknout stovkám miliard hvězd.

„Naše výsledky nyní ukazují, že celý tento proces trval jen několik set milionů let – což je v kosmologickém měřítku relativně krátká doba,“ zdůrazňuje Gjergo. „Během této doby byly jaderné reakce v těchto zažehnutých hvězdách intenzivně svítivé.“

Gjergo a Kroupa vypočítali sílu tohoto raného hvězdného žáru. Musely zářit tak silně, že jsme je schopni detekovat i dnes.

„Naše výpočty naznačují, že část záření kosmického pozadí ve skutečnosti pochází ze vzniku eliptických galaxií,“ říká Gjergo. „To představuje nejméně 1,4 % záření, ale mohlo by to být i celé záření.“

Nerovnoměrnost vede ke vzniku galaxií
I kdyby tvořila jen 1,4 %, mělo by to pravděpodobně obrovské důsledky pro standardní model. Měření provedená v posledních několika desetiletích ukázala, že záření pozadí není zcela rovnoměrné. Místo toho existují velmi malé rozdíly v jeho intenzitě v závislosti na směru, kterým se díváte.

Vědci toto pozorování dosud interpretovali jako důkaz, že plyn nebyl po Velkém třesku rozložen rovnoměrně. Místo toho byl v některých oblastech o něco méně hustý než v jiných. To je také důvodem, proč mohly galaxie vůbec vzniknout: Hustší oblasti fungovaly jako místa kondenzace, kde se plyn pod silou vlastní gravitace stlačil a vytvořil hvězdy.

Bez této nerovnoměrné distribuce plynu bychom pravděpodobně ani neexistovali. Odchylky v radiačním pozadí, které jsou základem této teorie, však představují jen několik tisícin procentního bodu. Otázkou nyní je, nakolik spolehlivá tato měření ve skutečnosti mohou být, jestliže eliptické galaxie (které také nejsou rovnoměrně rozloženy) představují nejméně 1,4 % celkového naměřeného záření.

„Naše výsledky představují problém pro standardní model kosmologie,“ říká Kroupa. „Možná bude nutné alespoň částečně přepsat historii vesmíru.“

Zdroj: https://scitechdaily.com/rewriting-cosmology-new-calculations-shake-foundations-of-the-big-bang-theory/

autor: František Martinek