Vesmír je starší, než se předpokládalo

Dne 21. března 2013 oznámila Evropská kosmická agentura ESA, že získala na základě pozorování vesmíru pomocí kosmického dalekohledu Planck (start 14. 5. 2009) doposud nejdetailnější mapu rozložení kosmického mikrovlnného pozadí (cosmic microwave background – CMB) – tzv. reliktního záření z doby krátce po velkém třesku. Mapa byla zhotovena na základě dat získaných družicí Planck během prvních 15,5 měsíců pozorování. Za tuto dobu poprvé zmapovala celou oblohu a v oboru mikrovlnného záření registrovala nejstarší světlo z doby, kdy vesmír byl starý pouhých 380 000 roků.

V té době byl mladý vesmír zaplněn horkou a hustou polévkou vzájemně se ovlivňujících protonů, elektronů a fotonů, jejíž teplota byla přibližně 2 700 °C. Když se protony a elektrony spojily a vytvořily atomy vodíku, záření se oddělilo od hmoty. Jak se vesmír rozpínal, vlnová délka tohoto záření se prodlužovala až do oblasti mikrovlnného záření, které odpovídá přibližně teplotě 2,7 stupně nad absolutní nulou.

Na mapě rozložení CMB jsou vidět drobné teplotní fluktuace, které odpovídají oblastem nepatrně odlišných hustot v raných fázích vývoje vesmíru. Tyto fluktuace představují zárodky všech budoucích struktur: dnešních hvězd a galaxií.

Obdobným výzkumem se v minulých letech zabývaly astronomické družice COBE (COsmic Background Explorer, start 18. 11. 1989) a WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, start 30. 6. 2001). Takováto pozorování umožnila například určit poměrné složení vesmíru. Na základě zpracování devítileté řady pozorování družicí WMAP byla prezentována následující data (Hinshaw a kol., 2012): skrytá energie 72,8 %, skrytá hmota 22,7 %, obyčejná hmota 4,5 %.

Na základě měření družice Planck byly jednotlivé hodnoty upřesněny následovně: skrytá energie 68,3 %, skrytá hmota 26,8 %, obyčejná hmota 4,9 %. Skrytou hmotu lze podobně jako obyčejnou hmotu detekovat přímo, neboť se projevuje gravitací (avšak nezáří). Skrytá energie je záhadnou silou zodpovědnou za zrychlující se rozpínání vesmíru a o její povaze toho zatím moc nevíme.

Zpracováním dat z družice Planck byla získána mnohem přesnější a detailnější mapa rozložení nejstaršího světla ve vesmíru. Výsledky naznačují, že se vesmír rozpíná o něco pomaleji, než si doposud astronomové mysleli. Nově určená hodnota Hubblovy konstanty je (67,15±1,2) kilometrů za sekundu na megaparsek (1 megaparsek je přibližně 3,26 miliónu světelných roků). Díky pomalejšímu rozpínání musí být vesmír poněkud starší, než udávaly výsledky z družice WMAP.

Podle měření družice Planck je stáří vesmíru 13,82 miliard roků, tj. přibližně o 80 miliónů roků více, než činily nedávné odhady. Podle měření předcházející družice WMAP bylo stáří vesmíru určeno na 13,74 miliardy roků.

Mapa rozložení celkového záření kosmického pozadí (což je jakýsi odlesk z doby vzniku vesmíru) je jemná a rovnoměrná. Poskytuje však náznaky nepatrných teplotních fluktuací, které byly vtisknuty do vesmíru, když byl starý pouhých 380 000 roků. Astronomové jsou přesvědčeni, že mapa odhalila dávné fosílie, jakési „otisky prstů“ stavu vesmíru z doby velkého třesku (tj. vzniku vesmíru). Tyto „kaňky“ na zhotovené mapě představují zárodky budoucích hvězd a galaxií.

Barevné odstíny na mapě zhotovené podle měření družice Planck představují rozdílné teploty; červené oblasti jsou teplejší, modré naopak chladnější. Rozdíly teplot mezi jednotlivými odstíny dosahují pouze jedné stomilióntiny stupně.

Družice Planck stále ještě pokračuje ve studiu dávné historie vesmíru a závěrečné informace budou publikovány nejdříve v roce 2014.

Zdroj: http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2013/21mar_cmb/ a
http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Planck/Planck_reveals_an_almost_perfect_Universe

autor: František Martinek