3 min

Temná energie: největší záhada dnešní fyziky a proč se vesmír rozpíná stále rychleji

Přidejte si obsah Centrum.cz do oblíbených zdrojů pro Google hledání a Google zprávy

Sdílet

Dennívýzva

Dlouho panovalo přesvědčení, že expanze vesmíru se bude postupně zpomalovat. Logika byla jednoduchá: gravitace by měla hmotu přitahovat a růst vzdáleností mezi galaxiemi brzdit. Jenže koncem 90. let astronomové objevili opak.

Temná energie: největší záhada dnešní fyziky a proč se vesmír rozpíná stále rychleji

Zdroj: Kód Enigma - Čeština

Vesmír se nejen rozpíná, ale dělá to stále rychleji. Aby tento jev vysvětlili, musela fyzika přijmout existenci něčeho, co nelze pozorovat přímo, ale co tvoří přibližně 68 procent celého kosmu. Temná energie je tak dnes jednou z největších neznámých moderní vědy.

Když supernovy změnily kosmologii

V roce 1998 dva nezávislé týmy – Supernova Cosmology Project a High-Z Supernova Search Team – zkoumaly světlo vzdálených supernov typu Ia. Tyto hvězdné exploze mají velmi podobnou jasnost, a proto je lze využít jako měřítko vzdálenosti. Analýza ukázala, že světlo supernov je slabší, než by odpovídalo vesmíru, který zpomaluje. Data znamenala jediné: expanze se zrychluje.

Tento objev narušil základní představy o kosmologii. Pokud se vesmír zrychluje, musí existovat neznámá forma energie, která proti gravitaci působí odpudivě. Fyzici ji nazvali temná energie.

Co temná energie je a co není

Termín může vyvolávat dojem, že jde o látku podobnou temné hmotě. Ve skutečnosti jde o zcela odlišný koncept. Temná hmota působí gravitačně a drží galaxie pohromadě. Temná energie naopak působí anti-gravitačně a roztahuje prostor sám o sobě.

Fyzikální interpretace temné energie se dělí do několika hypotéz:

kosmologická konstanta (Λ): Einsteinova představa konstantní energie vakuového prostoru
kvintesence: dynamická forma energie, která se v čase mění
modifikovaná gravitace: možnost, že obecná relativita není úplná a existují další zákonitosti
energie spojená s kvantovým vakuem: vakuum není prázdné, ale plné fluktuací, které mohou generovat tlak

Žádná z hypotéz však zatím nebyla potvrzena. Temná energie je tedy pracovní označení jevu, nikoli pevně identifikovaná entita.

w768 (17)
ČTĚTE TAKÉ: Temná hmota má novou mapu: Euclid ukazuje vesmír, který jsme ještě nikdy neviděli

Jak temná energie ovlivňuje budoucnost vesmíru

Vliv temné energie závisí na tom, zda je její intenzita stabilní, nebo proměnná. Kosmologie zvažuje několik možných scénářů:

Pomalé a trvalé zrychlování: vesmír bude řídnout a galaxie se budou od sebe vzdalovat tak výrazně, že za stovky miliard let zmizí mimo dosah našeho pozorování.
Big Rip: pokud by se temná energie v čase zvyšovala, mohla by překonat i gravitační síly uvnitř galaxií a hvězd. Jde o hypotetický scénář, v němž se prostor rozpíná tak intenzivně, že nakonec naruší i strukturu atomů.
Zpomalení zrychlování: je možné, že temná energie v budoucnu oslabí a vesmír se bude rozpínat stabilnějším tempem.

Z aktuálních měření (například projektu DES nebo evropské mise Euclid) vyplývá, že temná energie se zatím projevuje jako stabilní, ale závěry nejsou definitivní.

Jak temnou energii měříme, když ji nevidíme

Temná energie se neprojevuje přímo; její existence je vyvozena z pozorování velkorozměrové struktury vesmíru. Patří mezi ně:

světlo vzdálených supernov
kosmické mikrovlnné pozadí (CMB)
baryonové akustické oscilace (BAO)
rozložení galaxií v prostoru

Každá z metod přináší různé pohledy na expanzi vesmíru. Kombinací dat lze určit, že podíl temné energie je dominantní.

Výzkum dále ztěžuje tzv. Hubbleova tenze – nesoulad mezi různými metodami měření rychlosti expanze. Některé hypotézy naznačují, že právě temná energie může souviset s tímto rozdílem, ale definitivní vysvětlení zatím neexistuje.

w768 (18)
ČTĚTE TAKÉ: Vesmírné nitě: vědci poprvé viděli neviditelnou síť, která drží galaxie pohromadě

Co může přinést další výzkum

Mise jako Euclid (ESA) a Nancy Grace Roman Telescope (NASA) mají v příštích letech výrazně zpřesnit měření struktury vesmíru. Cílem je pochopit, zda temná energie skutečně odpovídá Einstenově kosmologické konstantě, nebo zda má proměnlivý charakter.

Pokud by se ukázalo, že temná energie se vyvíjí v čase, znamenalo by to zásadní přehodnocení fyziky – potenciálně i nutnost rozšířit obecnou relativitu.

Temná energie je jedním z největších paradoxů moderní vědy. Ačkoli tvoří většinu vesmíru, její povaha zůstává nejasná. Jediné, co známe s jistotou, jsou její účinky: vesmír se rozpíná stále rychleji. Odpověď na otázku, proč tomu tak je, bude patřit k nejzásadnějším úkolům fyziky 21. století.

Zdroje

Riess, A. G., et al. (1998). "Observational evidence from supernovae for an accelerating universe." The Astronomical Journal, 116(3), 1009–1038. DOI: https://doi.org/10.1086/300499
Perlmutter, S., et al. (1999). "Measurements of Omega and Lambda from 42 High-Redshift Supernovae." The Astrophysical Journal, 517(2), 565–586. DOI: https://doi.org/10.1086/307221
Planck Collaboration (2020). "Planck 2018 results. VI. Cosmological parameters." Astronomy & Astrophysics, 641, A6. DOI: https://doi.org/10.1051/0004-6361/201833910
Dark Energy Survey Collaboration
ESA Euclid Mission Science Overview

Reklama

Další články z Kód Enigma

Grand Canyonu „chybí“ více než miliarda let. Vědci možná našli krajinu, která ji vymazala

Římané po sobě nezanechali lodní deník. Loď si ho 2200 let nesla ve vrstvách dehtu

Když se římská obchodní loď někdy kolem roku 170 př. n. l. potopila u dnešního chorvatského ostrova Ilovik,...

Antarktida zamrzla, když byl svět o 5 °C teplejší než dnes. Odpověď možná ležela hluboko pod zemí

Před 34 miliony let byla Země podstatně teplejším místem než dnes. Severní polární oblasti ještě neměly...

JWST našel ve starém vesmíru stovky podivných červených teček. Teď se kolem nich konečně objevily galaxie

Když James Webb Space Telescope začal nahlížet do prvních stovek milionů let po Velkém třesku, astronomové...

Naprosto vědecký pohled na zcela lidskou potřebu: Proč prdíme – a co s tím má společného obyčejná chůze

Plyn ve střevech je normální součástí života. Každý den ho naše tělo vyprodukuje překvapivé množství – a...

Tento článek byl publikován ze zdrojů Kód Enigma

KodEnigma.cz se věnuje zajímavostem napříč obory – od přírody a historie přes vědu, vesmír až po záhady a nečekané objevy. Články otevírají témata, která dokážou překvapit, inspirovat i přimět k zamyšlení. Silnou stránkou webu je pestrost – jednou narazíte na příběhy dávných civilizací, jindy na...

Temná energie: největší záhada dnešní fyziky a proč se vesmír rozpíná stále rychleji

Neobvyklé jméno a vlna emocí: Gabriela Soukalová se pochlubila novorozenou dcerkou

Německý viceadmirál varoval Evropu. Ruské námořnictvo je stále agresivnější, tvrdí

Kosatky v Kalifornském zálivu loví mladé žraloky bílé. Otáčejí je břichem nahoru, aby je paralyzovaly, a vyžírají jen játra

Zamilovaný Jiří Ployhar ukázal sebe i o téměř třicet let mladší partnerku v plavkách

Naprosto vědecký pohled na zcela lidskou potřebu: Proč prdíme – a co s tím má společného obyčejná chůze