Sciencemag.cz
Doporučujeme
Svítivost supernov, rudý posuv, mikrovlnné pozadí, baryonové akustické oscilace… Nová data prý umožňují obejít se bez temné energie.
Objev zrychlujícího se rozpínání vesmíru z roku 1998 je jedním z největších výsledků experimentální kosmologie poslední doby, však za něj již byla udělena i Nobelova cena (v roce 2011 ji dostali Saul Perlmutter, Brian Schmidt a Adam Riess). Z toho, že rozpínání vesmíru zrychluje, tj. z nenulové hodnoty kosmologické konstanty (původně ji zavedl Einstein, pak ji po objevu rozpínajícího se vesmíru označil za svůj největší omyl atd. – příslušná historie je v populárně-vědecké literatuře popisována skoro všude), vyplývá, že ani Hubbleova konstanta popisující právě rychlost rozpínání není konstantní. Dále se pak odtud odvozuje i koncept temné energie, která má zrychlující se rozpínání vysvětlit. Jedná se o sílu, která působí proti gravitaci a „žene od sebe prázdný prostor“. Různě se spekuluje o tom, že ale ani kosmologická konstanta nemusí být konstantní a může se měnit v průběhu času (pak se často označuje jako kvintesence), že vesmír může procházet čímsi na způsob stavových přechodů spojených třeba se změnou energie vakua… A tak dále. Obecně ze zrychlujícího se rozpíná vesmíru cca vyplývá budoucnost chladné smrti kosmu, kdy hmota bude rozptýlena, i ty největší černé díry se nakonec vypaří, dokonce jako jediné částice možná zbudou fotony s velmi nízkými energiemi…
Takový je současný kosmologický mainstream, tu a tam se ale objevují hlasy, které celou představu zpochybňují. Studie vědců z Yonsei University (Soul, Jižní Korea), Lyon University a KASI, která právě vychází v Astrophysical Journal, patří do této skupiny. Autoři výzkumu tvrdí, že nejpřímější a nejsilnější důkaz pro zrychlující se rozpíná vesmíru neplatí. Jedná se o výsledky založené na měření vzdálenost supernov typu Ia v galaxiích se silným rudým posuvem. Podle nových vysoce kvalitních spektroskopických pozorování ale existuje silná korelace mezi svítivostí supernov (přesněji relativní svítivostí, tedy svítivostí přepočítanou na vzdálenost) a věkem populace hvězd. V důkazech založených na rozdílech v rudém posuvu má být proto systematická chyba. Pokud se zahrne měnící se jas supernov, vše vychází „hladce“ a rychlost rozpínání vesmíru se s časem nemění (změny jasu supernov působí na výsledná data stejně jako temná energie). Nebo alespoň ne tak jednoznačně, aby z toho vyplývala potřeba zavádět temnou energii. Výsledky jsou založeny na devítiletém pozorování na Las Campanas Observatory.
Silná tvrzení pochopitelně vyžadují silné důkazy. Autoři nové studie ale tuto argumentaci otáčejí. „Nulová hypotéza“ je podle nich konstantní rozpínání, silné důkazy naopak vyžaduje představa temné energie, o které jinak nic nevíme a jde de facto o tahání králíka z klobouku. Pravda je, že pro koncept temné energie se uvádějí i další argumenty: vlastnosti kosmického mikrovlnného pozadí a baryonové akustické oscilace. I tyto výsledky lze prý ale nicméně uvést do souladu s neexistencí temné energie, navíc jde o důkazy nepřímé a při etablování hypotézy zrychlujícího se rozpínání jen vedlejší.
Early-Type Host Galaxies of Type Ia Supernovae. II. Evidence for Luminosity Evolution in Supernova Cosmology, Astrophysical Journal arxiv.org/abs/1912.04903
Zdroj: Yonsei University/Phys.org a další
Poznámky PH:
Samozřejmě laik se v tom těžko orientuje, co to vlastně znamená, když se prohlásí, že svítivost supernov závisí na jejich stáří (respektive na stáří populace hvězd, kde se vyskytují)? (Obecně tvrzení snad říká: kvůli různé svítivosti jinak měříme vzdálenost/čas, takže nám vyjde jinak i závislost rudé posuvu na vzdálenosti/čase?)
Výše uvedené shrnutí vychází z tiskové zprávy Yonsei University, abstrakt na arXiv.org je méně kategorický, tvrdí, že stávající modely dostatečně nezohledňují/nekorigují další závislosti standardizované svítivosti supernov Ia na věku populace hvězd a vše je třeba posoudit ještě předtím, než začneme pro temnou energii počítat požadované parametry.
Baryonové akustické oscilace (BAO) – vlny hustoty, které mají být odpovědné za to, že vzdálené (a tedy staré) galaxie mají vyšší hustoty normální (baryonové) hmoty, než bychom očekávali.
No dobře, ale pořád je tu ten problém, že pokud jede vesmír na setrvačnosti, mělo by rozpínání zpomalovat. Dokonce i na udržení stejné rychlosti rozpínání je třeba energie. Kromě toho, nezískávají zase fotony energii, když letí směrem k naší gravitační studni? A že není zas tak malá.
Za tu kratkou dobu mereni tezko posoudime, v jakem stadiu vymrsteni se vesmir nachazi. A v modelu mnoha vesmiru muze hrat roli gravitace vedlejsich vesmiru… Tyyhle otazky zustanou jeste dlouho nejasne, stejne jako mravenec vi kulovy o zivote na druhy strane lesa.
Pokud budeme závěry činit pouze z pozorování světla, musíme mít na mysli, že časoprostory, jimiž sé šíří, nejsou prostě eukleidovské. Způsoby jeho šíření v časoprostorech zakřivených do sebe nemusí být izotropní, ale jevit se tak třeba mohou. Třeba jako trojrozměrná kosmologická konstanta, přelévajíci svojí hodnotu možná i spojitě ve všech rozměrech. Potom však nemusí mít smysl, hovořit o nějakém zrychlování, naměřené u nějaké supernovy.
A co když vesmír pulzuje? Někde se bude rozpínat a jinde smršťovat? Jak to pak určíme, když máme měření jen z malých výřezů?