Jak moc se rozpíná?
Vesmír se rozpíná. Dnes už tímto konstatováním nikoho nepřekvapím, protože rozpínání objevil belgický teoretický fyzik Georges Lemaître už před téměř celým stoletím. Dodnes ale existují nejistoty a záhady, od jejichž řešení můžeme čekat docela zásadní změny našeho pohledu na vývoj vesmíru.
Lemaître zjistil, že čím dál se cizí galaxie nachází, tím větší rychlostí se pohybuje. A učinil převratný krok: správně to interpretoval jako rozpínání prostoru, nikoli skutečný pohyb galaxií. Lemaître také prezentoval úvahu, že kdysi musely být všechny dnes pozorované objekty blízko u sebe, z čehož také plyne, že vesmír měl počátek v čase. Později se z toho vyvinula teorie velkého třesku a na konci 20. století se zjistilo, že rozpínání dokonce zrychluje. Astronomové se už sto let snaží změřit, „jak moc“se vesmír rozpíná, a určit jeho stáří. Úloha je zdánlivě jednoduchá – ze spektra zjistíme rychlosti „vzdalování“galaxií, jinou metodou změříme, jak jsou daleko, a z toho vypočítáme, jak dlouho trvalo, než se dostaly až do dnes pozorovaných vzdáleností. Prakticky je to ale obtížné. Postupujeme metodou na sebe navazujících pravítek. První je triangulace – měření ze dvou míst. Tím zjistíme vzdálenosti cefeid, hvězd měnících jasnost, jejichž zářivý výkon je jednoznačně svázán s periodou změn. Následují supernovy ve vzdálených galaxiích a posledním pravítkem je hrubý odhad podle jasnosti největších galaxií.
Vesmír se rozpínal rychleji, než jak to vychází z měření. V předivu časoprostoru se tak možná ukrývá něco, co ovlivňuje tempo rozpínání, a my nevíme co.
Mezitím se podařilo proměřit mikrovlnné záření kosmického pozadí, světelnou ozvěnu velkého třesku. Z něj jsme odvodili stáří vesmíru 13,8 miliardy roků, ale pořád něco nesedí: vypadá to, že zpočátku se vesmír rozpínal rychleji, než jak to vychází zpětnou extrapolací současných měření. V předivu časoprostoru se možná ukrývá něco, co ovlivňuje tempo rozpínání, a my nevíme co.
Musíme však i připustit, že možná jen nemáme dost přesná měření. Zkoušeli jste někdy dát dvě různá školní pravítka stupnicemi k sobě? Málokdy pasují přesně. Školní pravítka nebývají kalibrovaná. Astronomové svoje druhé pravítko – cefeidy – důkladně zkalibrovali pomocí Hubbleova kosmického teleskopu. Ale mohlo se stát, že i na snímcích kosmického dalekohledu vzdálené cefeidy splývaly s jinými hvězdami nebo že měření ovlivnil jiný mezihvězdný materiál.
Do problému se tedy obul tým SH0ES (Supernova H0 for the Equation of State of Dark Energy), který vede Adam Riess, jeden z držitelů Nobelovy ceny za objev zmíněného zrychlujícího se rozpínání. Začali kontrolou cefeid. Pomocí Webbova teleskopu, který jednotlivé hvězdy lépe rozliší a v infračerveném záření snáze pronikne oblaky prachu, proměřili tisícovku cefeid v galaxiích obsahujících supernovy až do vzdálenosti 130 milionů světelných roků. V únoru 2024 publikovali závěr: cefeidové pravítko získané pomocí Hubbleova teleskopu je naprosto přesné. Problém je tedy někde jinde a je zcela reálný. Dobrodružství zkoumání záhady rozpínání vesmíru tudíž může pokračovat.