Sciencemag.cz
Doporučujeme
Oblasti s nadměrnou hustotou a kladným zakřivením se rozpínají pomaleji…
Vědci navrhli nový kosmologický rámec, v němž dochází k pozorovanému zrychlenému rozpínání vesmíru bez nutnosti uchylovat se k temné energii. Model naznačuje, že jev obvykle připisovaný temné energii může místo toho vyplývat ze společné dynamiky hmoty a zakřivení prostoru. Tento rámec by také mohl pomoci vyřešit Hubbleovo napětí (tension), tedy nesoulad v měřeních Hubbleovy konstanty / rychlosti rozpínání vesmíru.
Nová studie tvrdí, že zdánlivá nutnost existence temné energie může pramenit z předpokladu, že ve všech měřítkách probíhá jediná, jednotná expanze. Vesmír se místo toho může rozpínat různou rychlostí v různých oblastech, přičemž jejich souhrnná expanze určuje celkovou dynamiku.
Současný standardní kosmologický model Lambda Cold Dark Matter (LCDM, tedy s temnou hmotou i nenulovou kosmologickou konstantou/temnou energií), předpokládá, že vesmír je ve velkých měřítkách homogenní a izotropní. V tomto rámci byla kosmická expanze zpočátku zpomalována hmotou, dokud před asi 5–6 miliardami let nezačala zrychlenou expanzi pohánět složka odpovídající kosmologické konstantě – temná energie. Ačkoliv model LCDM úspěšně vysvětluje širokou škálu pozorování, fyzikální podstata temné energie zůstává neznámá. Model navíc čelí významné vnitřní nesrovnalosti v podobě Hubbleova napětí.
„Naše práce poskytuje jakýsi ‚recept na smíchání‘,“ vysvětluje hlavní autor nové studie Peter Raffai z maďarské Eötvös Loránd University. „Různé oblasti vesmíru mohou mít odlišnou hustotu hmoty a zakřivení prostoru; když se jejich vývoj spojí, výsledek napodobuje efekt, který se obvykle připisuje temné energii.“
Oblasti s nadměrnou hustotou a kladným zakřivením se rozpínají pomaleji, zatímco oblasti s nižší hustotou a záporným zakřivením se rozpínají rychleji a postupně zabírají větší část prostoru.
„Jak tyto oblasti s nižší hustotou začínají dominovat, průměrné zakřivení prostoru se stává stále více záporným,“ říká P. Raffai. „To se zásadně liší od standardních homogenních modelů, kde je zakřivení pevně dané a nemůže se vyvíjet.“
Vesmír s konstantním záporným zakřivením se rozpíná rovnoměrným tempem, jakmile se hmota dostatečně zředí. Pokud se však zakřivení v průběhu času postupně stává stále zápornějším, může globální expanze přejít do fáze zrychlení – a to bez zapojení temné energie. Tato zrychlená fáze je přechodná a model se asymptoticky blíží rovnoměrné expanzi. Takový vesmír by neměl trvale neproniknutelný horizont událostí (poznámka: tj. „rozpínání nadsvětelnou rychlostí“). V zásadě by žádná oblast nezůstala navždy kauzálně nepřístupná.
Tento model – nehomogenní Einstein–de Sitterova kosmologie (iEdS) – reprodukuje standardní fyziku raného vesmíru podle modelu LCDM v době, kdy byl vesmír téměř homogenní. Vznik kosmického mikrovlnného pozadí (CMB), prapůvodní nukleosyntéza a kosmická inflace probíhají stejně jako v konvenčním scénáři.
V pozdějších fázích však tento model současně zohledňuje pozorování pozadí CMB, baryonové akustické oscilace i data o supernovách typu Ia, přičemž přirozeně vyřeší rozpor v měření Hubbleoby konstanty.
Raffai, P., Kis, D. E. R., Ködmön, D. A., Pataki, A., Böttger, R. L., Dálya, G.; „Case for an Inhomogeneous Einstein-de Sitter Universe“, Phys. Rev. D 113, 063553 (2026) DOI: https://doi.org/10.1103/rm7t-8ksp
Zdroj: Eötvös Loránd University, přeloženo / zkráceno
