Vědci zpochybnili teoretické základy standardního kosmologického modelu

Výzkum vědců z univerzit v Bonnu, Praze a Nankingu však naznačuje, že intenzita této radiace byla doposud pravděpodobně nadhodnocena. Pokud se jejich výpočty potvrdí, mohly by zpochybnit teoretické základy standardního kosmologického modelu. Výsledky byly publikovány v časopise Nuclear Physics B.

Před 13,8 miliardami let vznikly z ničeho prostor, čas a hmota. Velký třesk znamenal počátek našeho vesmíru – alespoň podle standardního modelu kosmologie. V prvních 380 000 letech po velkém třesku se vesmír prudce rozpínal a při tom výrazně ochladl. Teprve tehdy se mohly elektrony a protony spojit a vytvořit elektricky neutrální atomy vodíku. V důsledku toho se vesmír stal propustným pro světlo, protože fotony již nemohly předávat energii hmotě. Tak se zrodilo kosmické mikrovlnné pozadí.

Toto záření lze i dnes detekovat pomocí vysoce citlivých teleskopů. Protože k nám putovalo téměř 13,8 miliardy let, poskytuje nám pohled do zrození a prvních hodin existence vesmíru. „Podle našich výpočtů by však kosmické pozadí vůbec nemuselo existovat,“ vysvětluje prof. Pavel Kroupa z Univerzity v Bonnu a Univerzity Karlovy. „Minimálně jsme přesvědčeni, že jeho intenzita byla přeceněna.“

Mohutný hvězdný oheň překrývá kosmické pozadí

Kroupa spolu s mladou vědkyní Dr. Edou Gjergo z Nankingské univerzity zkoumali zvláštní skupinu galaxií zvanou eliptické galaxie. „Vesmír se od velkého třesku rozpíná, jako těsto, které kyne,“ říká Kroupa.

Související

Lukáš Bauer

Tým fyziků objevil, proč při vzniku vesmíru…

Martin Pokorný

Magnetary s extrémně silným magnetickým polem jsou…

„To znamená, že vzdálenost mezi galaxiemi se neustále zvětšuje. Změřili jsme, jak daleko jsou eliptické galaxie od sebe dnes. Na základě těchto dat a s přihlédnutím k vlastnostem této skupiny galaxií jsme pak byli schopni pomocí rychlosti expanze určit, kdy se poprvé zformovaly.“

Již dříve bylo známo, že eliptické galaxie byly prvními galaxiemi, které se v mladém vesmíru vytvořily. Obrovské objemy plynu se shlukly a vytvořily stovky miliard hvězd. „Naše výsledky nyní ukazují, že tento proces trval jen několik set milionů let – což je na kosmologické časové škále relativně krátká doba,“ zdůrazňuje Dr. Gjergo. „Během této doby uvolňovaly jaderné reakce v nově vzniklých hvězdách intenzivní záření.“ Gjergo a Kroupa spočítali energii tohoto raného „hvězdného ohně“, který musel být tak silný, že ho dokážeme detekovat i dnes. „Naše výpočty naznačují, že část reliktního záření ve skutečnosti pochází z formování eliptických galaxií,“ říká Gjergo. „Představuje to minimálně 1,4 procenta záření – možná ale i jeho veškerý objem.“

Nerovnoměrnost vedla ke vzniku galaxií

I kdyby šlo jen o 1,4 procenta, mělo by to pravděpodobně závažné důsledky pro standardní model. Měření prováděná v posledních desetiletích ukázala, že kosmické pozadí není zcela homogenní. Místo toho vykazuje velmi malé rozdíly v intenzitě záření v závislosti na směru pozorování.

Vědci toto pozorování dosud interpretovali jako důkaz, že plyn po velkém třesku nebyl rovnoměrně distribuován. Měl být na některých místech o něco řidší a jinde zase hustší. Právě díky těmto hustším oblastem mohly vzniknout galaxie – sloužily jako kondenzační jádra, v nichž se z plynu vlivem jeho vlastní gravitace formovaly hvězdy.

Bez této původní nerovnoměrnosti bychom pravděpodobně vůbec neexistovali. Kolísání intenzity kosmického pozadí, která tvoří základ této teorie, se však pohybují jen v tisícinách procenta.

Otázkou nyní je, jak spolehlivá tedy tato měření mohou být, pokud eliptické galaxie (které samy nejsou rovnoměrně rozloženy) představují zdroj alespoň 1,4 procenta celkově změřeného záření. „Naše výsledky jsou pro standardní kosmologický model problémem,“ říká Kroupa. „Možná bude třeba přepsat historii vesmíru – alespoň částečně.“

Zdroj: Matematicko-fyzikální fakulta UK, Nuclear Physics B