Domů     Pátrání po temné stránce vesmíru: Zatím neúspěšný lov!
Pátrání po temné stránce vesmíru: Zatím neúspěšný lov!
12.12.2017

Einsteinova teorie relativity otevřela dveře do širokého vesmíru, teorie kvantová jej zabydlila mikročásticemi, které v něm od počátku věků víří. Pozorování astronomů jsou však nemilosrdná: krásné budovy obou teorií bude třeba strhnout.

Vesmír je totiž plný něčeho, o čem sice víme, že je, ale to je tak všechno. Jak jsme na tom s pochopením pro temné stránky vesmíru dnes?

Podle posledních údajů sondy Planck zkoumající strukturu ozvěny Velkého třesku, tzv. pozaďové záření, připadá na viditelnou hmotu pouze 4,9 % veškeré substance vesmíru.

Zbytek se dělí mezi dvě další, o jejichž podstatě dnes vědci nedokáží říci praktiky nic určitého. Jde o temnou hmotu (26,8 %) a temnou energii (68,3 %).

Podstata temné energie je zatím neznámá. Bylo navrženo několik fyzikálních interpretací temné energie, některá vysvětlení pro pozorování zrychleného rozpínání se dokonce pokoušejí nutnost zavedení temné energie úplně vyloučit.
Podstata temné energie je zatím neznámá. Bylo navrženo několik fyzikálních interpretací temné energie, některá vysvětlení pro pozorování zrychleného rozpínání se dokonce pokoušejí nutnost zavedení temné energie úplně vyloučit.

To, že něco nemůžeme vidět, není ve vědě žádná novinka. Vidět jde totiž skutečně prakticky máloco.

V první řadě to musí být dostatečně velké (nebo alespoň přístupné mikroskopům či dalekohledům), v druhé řadě to musí nějak „spolupracovat“ s viditelnou částí elektromagnetického spektra.

Oběma těmto požadavkům současně však pochopitelně nevyhoví zdaleka každý fyzikální objekt. Řada z nich se „zjeví“ až poté, co k jejich pozorování využijeme jinou část elektromagnetického spektra, například infračervené záření nebo rádiové vlny.

Na temnou hmotu ani na temnou energii však podle všeho žádná z těchto „detektivních“ metod, které astronomové využívají, neplatí. Jak je tedy možné, že se obě temné stránky vůbec prozradily?

Elektromagnetismus naštěstí není jediná fyzikální síla v přírodě: zbývají ještě tři další. Silnou a slabou jadernou sílu můžeme nechat stranou, neboť mají velmi malý dosah. Poslední, která zbývá, je tedy gravitace.

Právě ta dokázala přítomnost temné hmoty vyzradit. K něčemu takovému je všem třeba velmi přesných pozorování a také velké vědecké odvahy.

Tu jistě měl Švýcar, jehož matka byla Češka, naturalizovaný ve Spojených státech Fritz Zwicky (1898–1974).

Kromě toho mu však také nechyběla poměrně nepříjemná povaha, díky níž s ním nejenže ostatní astronomové nechtěli spolupracovat, ale ani jej nebrali příliš vážně. V tomto případě však udělali chybu.

Při pozorování pohybů galaxií ve shluku Vlasy Bereniky v roce 1933 totiž Zwicky zjistil řadu nesrovnalostí. Galaxie se pohybovaly o dost jinak, než jak by předpokládal einsteinovský model.

Zwicky navrhl vysvětlit tyto nepravidelnosti přítomností doposud neznámého typu substance, který se projevuje pouze svým gravitačním působením.

Temná energie měla představovat něco přes zásadní podíl balíku veškeré hmoty a energie vesmíru.
Temná energie měla představovat něco přes zásadní podíl balíku veškeré hmoty a energie vesmíru.

Postupně se však začaly množit hlasy, že by na Zwickyho pozorování mohlo něco být.

Prakticky ve stejné době (dokonce o několik měsíců dříve než Zwicky) seznámí odbornou veřejnost se svými pozorováními i respektovaný nizozemský astronom Jan Hendrik Oort (1900–1992).

Podobné nesrovnalosti jako Zwicky pozoroval Oort na podstatně menších škálách, v naší vlastní galaxii, Mléčné dráze.

Trvalo však dlouho, než začali astronomové brát teorii existence temné hmoty jinak, než jako bizarní teorii. Tím, kdo definitivně vychýlil mínění odborné komunity ve prospěch nové teorie, byla žena.

Šlo o americkou astronomku Veru Rubinovou (1928 – 2016). Snesla tak pádné důkazy o anomáliích v rotaci galaxie Andromedy, že už nešlo příliš pochybovat. Tajemná „temná hmota“ je podle všeho skutečná.

V momentě, kdy z tábora astronomů zaznělo sborové pochvalné zamručení na práci Rubinové, začaly perné chvíle experimentálním fyzikům. V jejich rukou totiž zbyl Černý Petr důkazu, že temná hmota je skutečnou fyzikální substancí.

Jenže jak takového ducha, který prochází zdí, nalézt? Možností je hned několik, v zásadě je možné je rozdělit na pozorování v pozemských laboratořích a v hlubinách vesmíru.

Vesmírná pozorování využívají vylepšení principu, s jehož pomocí byla temná hmota poprvé objevena. Nerovnoměrností v gravitačním působení. Díky přesnému porovnávání pohybů ve vesmíru je dnes dokonce již možné vytvářet jakousi „kartografii temné hmoty“.

„Je fascinující, že můžeme temnou hmotu vidět skrze „pokroucení“ časoprostoru.

Poznání, jakým způsobem je temná hmota ve vesmíru distribuována, je důležitým krokem k rozpoznání její povahy a následně toho, jak – a zda vůbec – zapadá do současné struktury fyzikálního poznání,“ popisuje své nadšení jeden ze spoluautorů jedné z map profesor Ledovic Van Waeberke z University of British Columbia v kanadském Vancouveru.

Velkým kandidátem na zdroj temné energie byla energie vakua. Problémem je, že její hodnota, naměřená při mikroskopických experimentech i vypočtená z kvantové teorie pole, je o 120 řádů větší, než je potřeba pro vysvětlení projevů temné energie naměřených z velkoškálových experimentů.
Velkým kandidátem na zdroj temné energie byla energie vakua. Problémem je, že její hodnota, naměřená při mikroskopických experimentech i vypočtená z kvantové teorie pole, je o 120 řádů větší, než je potřeba pro vysvětlení projevů temné energie naměřených z velkoškálových experimentů.

O gravitaci všichni víme, že věci přitahuje k sobě. Astronomové však dokázali o vesmíru zjistit ještě jednu důležitou věc. Totiž to, že se proti všem předpokladům rozpíná.

A to dokonce tak, že se toto rozpínání stále zrychluje, jak bylo objeveno v roce 1998. Jak to víme? To kupodivu není příliš složité zjistit. Může za to zčervenání světla ze vzdálených supernov. Proč světlo zčervená?

Proto, že se mezi námi a vzdálenými galaxiemi díky působení zatím neznámé substance zvětšuje prostor. Toto neustálé roztahování vede k úbytku energie záření, a tedy k protažení jeho vlnové délky. To se u světla projeví právě tak, že zčervená. Tento tzv.

kosmologický rudý posuv tedy prozradil, že vzdálená supernovy od nás prchají čím dál rychleji.

Kromě toho lze existenci temné energie odvodit ještě ze způsobu rozmístění běžné hmoty ve vesmíru a také z toho, že vesmír je podle astronomů výrazně „plošší“, než by vyplývalo z předpokladů obecné teorie relativity.

Temná energie jej zkrátka stále „přifukuje“.

Přestože temná energie s časem roste, aby se rozpor v modelu a pozorování vysvětlil, neznamená to, že je porušen zákon zachování energie, protože gravitační energie rozpínáním klesá.
Přestože temná energie s časem roste, aby se rozpor v modelu a pozorování vysvětlil, neznamená to, že je porušen zákon zachování energie, protože gravitační energie rozpínáním klesá.

Kde se však síla, která neustále odtahuje jednotlivé části vesmíru od sebe, vlastně bere? Podle pozorování pozaďového záření, které podala sonda Planck, by mělo jít o celých 68,3 % vesmíru, což rozhodně není málo.

Co o ní tedy dnes víme s určitostí? V první řadě to, že je ve vesmíru pravděpodobně rozmístěna rovnoměrně, není příliš hustá a nereaguje s žádnou jinou silou, než je gravitace.

Vědci si pochopitelně o této velmi mocné a všudypřítomné síle něco myslí. V současnosti jsou nejoblíbenější v podstatě dva modely. První říká, že jde o energii vakua, jež je v nějakém smyslu konstantní. Tento model má však zatím jednu nevýhodou. Všechny výsledky měření totiž dávají energii, která je příliš vysoká.

Druhým z populárních modelů je model tzv. kvintesence, tedy nové síly zatím zcela neznámé povahy, která by stála po boku čtyř doposud známých. V porovnání s předchozím modelem má nepopiratelnou výhodu.

Působení této síly totiž nemusí být nutně v celém vesmíru stále stejné (konstantní). Vysvětlil by proto, proč se rozpínání stále zrychluje. A nevýhoda? Pátrání po této tajemné páté substanci je zatím zcela bezvýsledné…

Foto: The Franklin Institute, NASA, ESA
Související články
Věda a technika
Zdánlivě pomalé želvy: Tichý a dlouhověký společník
Když nejmocnější z řeckých bohů – Zeus chystá veselku s manželkou Hérou, pozve všechny. Želva ale odmítne opustit svůj dům, a tak na ni vládce sesílá kletbu. Od té doby si musí své obydlí tahat všude s sebou! Plouží se po souši, jejich mořští kolegové zase neohroženě brázdí oceány. Zvláštní skupina plazů je častým terčem posměchu kvůli těžkopádnosti […]
Věda a technika
Zákoutí neurogastronomie: Sluch je nejlepší kuchař
Že výběr hudby ovlivní náš kulinářský zážitek, asi nikoho nepřekvapí. Zákazníci například v restauraci utratí až o 10 % víc, pokud na pozadí hraje klasika. Hlasitá hudba zase zvyšuje prodej soft-drinků a při poslechu hudby rychlé rychleji jíme. Sluchové vjemy se ale také zcela zásadně podílejí na tom, jak nám samotné jídlo chutná.   Když […]
Věda a technika
Sklerosteóza: Mutace nezlomitelných kostí
Na první pohled se tato genetická mutace může zdát jako něco, co by chtěl mít v genomu každý. Její nositel disponuje kostmi s několikrát hustější strukturou, než je obvyklé. Jsou tak prakticky nezlomitelné. Už ale prostý fakt, jak málo je známo podobných případů, naznačuje, že majitelé tohoto haplotypu nemají dobré podmínky pro přenos svých genů na další […]
Věda a technika
Štola 88: Ponorková nemoc cestou na Mars
Republikou se koncem 80. let šířily fámy o tajných pokusech na lidech probíhající kousek za Brnem. Tak si někteří vysvětlovali kolony nákladních vozů, které se sjížděly k důlní štole u Tišnova. Skutečnost ale předčila všechny představy – v opuštěné podzemní chodbě totiž probíhal let na Mars.   Lidská povaha je komplikovaná. Ačkoliv se vztahy mezi […]
reklama
svět zločinu
Harvey Weinstein: hlavní poražený kauzy MeToo se odmítá vzdát
Harvey Weinstein, někdejší mocný filmový producent, se snaží zvrátit své odsouzení za znásilnění a sexuální obtěžování. Jeho šance na očištění jsou však mizivé. Skandál, který začal v roce 2017, odhalil dekády zneužívání moci, kdy Weinstein nutil herečky k sexuálním službám výměnou za kariérní příležitosti. Navzdory pokusům vše zamést pod koberec a dohodám s oběťmi byl […]
Za co všechno se chodilo do basy za komunismu?
Za bývalého režimu se dalo sedět ve vězení za ledacos, co dnes stěží chápeme. Třeba za koupi západního vozu nebo cizí literatury. I nevinná legrace v restauraci může skončit tragicky, když v ní sedí konfident. Peníze, které vám přijdou omylem na účet, jsou cestou za mříže. A na sovětskou vlajku není radno sahat, abyste nepřivolali […]
O. J. Simpson: Možná jsem ji opravdu zabil já
Jmenuje se O. J. Simpson. Je dnes už bývalou legendou amerického fotbalu, průměrným hollywoodským hercem, dokonce i spisovatelem. Jestli si k tomu přidáte i slovo „vrah“, necháme už na vás. Píše se rok 1977. Hvězda nejsledovanějšího amerického sportu O. J. Simpson přichází do svého oblíbeného privátního klubu Daisy v Beverly Hills. Krásná, čerstvě osmnáctiletá blonďatá recepční Nicole […]
Škraloupy amerických prezidentů pod lupou
Nejmocnější muži světa balancují na hraně zákona. Američtí prezidenti jsou nejviditelnějšími figurami na světové scéně, a není proto divu, že jsou pod neustálým dohledem médií, oponentů, ale i obyčejných lidí. Jejich kroky a činy jsou podrobeny mnohem přísnějším měřítkům. Vyprávět by o tom mohl třeba Bill Clinton s aférou „Cigars“. Kdyby americká veřejnost znala obsah dopisů, […]
reklama
věda a technika
Jak sbírat a sušit léčivé rostliny?
Fytoterapie je činnost v minulosti známá pod pojmem bylinkářství, během níž jsou k léčbě člověka využívány léčivé účinky některých rostlin. Také moderní lékařská věda se obrací k takzvaným léčivkám, které jsou osvědčené tisíciletými zkušenostmi. Čas sběru léčivek Při sběru a následném sušení léčivých bylinek je nutné dodržovat některé zásady. Sběr provádíme výhradně v čistém prostředí, […]
Zmije obecná: Jedem se neplýtvá!
Žádného jiného suchozemského hada nepotkáte v tolika státech světa (v tomto případě 35) a žádný také nevydrží takové teplotní výkyvy – zejména ty směrem do chladu. I proto na zmiji obecnou můžete třeba v Itálii narazit i v úctyhodné nadmořské výšce 2900 metrů. Přesto si libuje ve vyhřívání na slunci, ale ideálně v místech, kde […]
Hry, práce i sex. Jaká je budoucnost virtuální reality?
Virtuální realita je pojem, označující uměle vytvořené prostředí, ve kterém lze simulovat a zažívat nejrůznější věci a do nějž se lze dostat nejlépe s pomocí speciálních brýlí. Podle všeho je to ale teprve začátek a tato oblast začíná pořádně nabírat na obrátkách. Budeme jednou v takové virtuální realitě i částečně žít? Snad každý někdy viděl nějaký film, […]
Geniální vědkyně, které změnily svět: A ž příliš vysoká cena za úspěch?
Vědecké pokroky máme nejčastěji spojené se zvučnými mužskými jmény. Přesto se během historie objevilo nespočet žen, které pomáhaly budovat moderní svět, jak ho dnes známe. Některým se dostalo ocenění už za jejich života a jiné zůstaly zapomenuty v minulosti. Na které ženy historie pamatuje, a které si zaslouží, abychom si je připomněli? Asistentka, která zjistila, […]
Nenechte si ujít další zajímavé články
Na seznamce jsem našla toho pravého!
skutecnepribehy.cz
Na seznamce jsem našla toho pravého!
Na muže jsem štěstí neměla, a tak jsem se spíše ze zvědavosti přihlásila na seznamku. Lásku jsem ani nehledala, ale ona si mě stejně našla. Mnoho z nás dá na první dojem a věří v lásku na první pohled. V případě mě a Tondy byl průběh seznámení, vztahu i hledání společné cesty úplně jiný. Dá se říct, že opačný. Od rozčarování
Morávková zakázala Maláskovi jízdu na kole
nasehvezdy.cz
Morávková zakázala Maláskovi jízdu na kole
Herečka a moderátorka Víkendové Snídaně Dana Morávková (52) s láskou pečuje o svého manžela, klavíristu Petra Maláska (59). Ten před několika týdny ošklivě upadl na kole a zlomil si obě ruce. Ačkoli u
Drobenkový koláč s borůvkami
tisicereceptu.cz
Drobenkový koláč s borůvkami
Drobenku můžete různě kombinovat: místo hrubé mouky použít mleté ořechy, přidat skořici, vanilku. Ingredience na 1 plech Na těsto 250 g hladké mouky 125 ml mléka 1 vejce 50 g cukru 50 g m
Copernicus: Květen byl dvanáctým po sobě jdoucím měsícem s rekordními teplotami
epochalnisvet.cz
Copernicus: Květen byl dvanáctým po sobě jdoucím měsícem s rekordními teplotami
Služba Copernicus Climate Change Service (C3S), financovaná Evropskou komisí, uvedla, že květen 2024 byl celosvětově nejteplejším květnem v historii měření, s globální průměrnou teplotou vzduchu při zemském povrchu o 0,65 °C vyšší, než je průměr z let 1991–2020. To představuje už 12 po sobě jdoucích měsíců, kdy globální průměrná teplota dosáhla rekordní hodnoty pro příslušný
Bájní Kyklopové: Jaká je skutečnost?
enigmaplus.cz
Bájní Kyklopové: Jaká je skutečnost?
Díky nejrůznějším přírodním jevům, které si lidé odjakživa neuměli vysvětlit, postupem času vznikala celá řada mytických bytostí. Vědci se vydali například po stopách bájných příběhů o Kyklopech [
Táborské kulturní léto ve znamení připomínek 600. výročí úmrtí Jana Žižky
panidomu.cz
Táborské kulturní léto ve znamení připomínek 600. výročí úmrtí Jana Žižky
Město Tábor v létě nabídne rozmanité kulturní akce. Těšit se můžete na stálice letního programu Jazzový Tábor a festival pouličního divadla Komedianti v ulicích. Koncerty klasické hudby a rekonstrukcí historické bitvy vzdáme hold husitskému hejtmanu Janu Žižkovi, jenž skonal právě před 600 lety. Milovníci jazzu si přijdou na své v sobotu 13. července. Jazzový Tábor,
Tunisko: Vyspělá Afrika na dosah
nejsemsama.cz
Tunisko: Vyspělá Afrika na dosah
Toužíte letos po dovolené v Africe, ale horké klima vás neláká? Zvolte Tunisko, které vám díky své poloze nabídne nejen ideální počasí, ale také nádherné pláže a fascinující památky. Milovníci historie si tu přijdou na své! V severní Africe jen zhruba 150 km od Sicílie leží země, jejíž historie a kulturní dědictví sahá až do starověku. Je
Speciální povrchy v koupelně
rezidenceonline.cz
Speciální povrchy v koupelně
Uživatelský komfort v hygienické zóně zvyšují úpravy a technologie, jež znesnadňují usazování nečistot a vodního kamene, ulpívání otisků prstů a samozřejmě rovněž zjednodušují čištění veškerých souvisejících koupelnových ploch. Úpravy materiálů v rámci výroby nebo aplikované dodatečně usnadňují díky svým jedinečným vlastnostem údržbu umyvadel, umývátek, klozetů, van a další sanitární keramiky, stejně jako obkladů, sprchových a
Střední Čechy z paluby výletní lodě
epochanacestach.cz
Střední Čechy z paluby výletní lodě
Cestovat se dá nejrůznějšími způsoby, ale plout krajinou po meandrujících řekách má šmrnc a romantický nádech. Střední Čechy protíná několik významných řek, z nichž hned dvě jsou splavné pro velké výletní lodě. Nastupte na palubu a poznejte místa, která inspirovala třeba české umělce. Vltava: z Prahy až ke Slapské přehradě Jedním z nejkrásnějších úseků řeky Vltavy jsou
SHA Wellness Clinic ve Španělsku hlásí novou podobu apartmánů Grand Suite
iluxus.cz
SHA Wellness Clinic ve Španělsku hlásí novou podobu apartmánů Grand Suite
SHA Wellness Clinic nedaleko španělského Alicante představila tři Grand Suites, navržené prestižním designérem Lázaro Rosa-Violánem. Nově navržené apartmány vyvažují neutrální tóny s barevnými akcenty
Američané drželi českou cestovatelku ve vazbě
historyplus.cz
Američané drželi českou cestovatelku ve vazbě
„Račte s námi, dámo,“ říká ostře americký úředník cizince, která právě připlula z Japonska do Kalifornie. Mezi oběma státy panuje napětí kvůli nedávno přijatému zákonu, znemožňujícímu cizincům vlastnit v Kalifornii půdu. Zásah v mezinárodní přestřelce schytá i jedna z prvních českých světoběžnic.   Narodila se v listopadu a sychravé zůstane celé její dětství. Barbora Markéta
Domestikace koní proběhla až před 4200 lety, tedy o tisíc let později, než se odborníci domnívali
21stoleti.cz
Domestikace koní proběhla až před 4200 lety, tedy o tisíc let později, než se odborníci domnívali
Koně sehráli důležitou roli v historii lidstva, umožnili lidem cesty na dlouhé vzdálenosti, převoz těžkých břemen i obsluhu strojů. Díky koním se mohli rychle stěhovat z místa na místo i bojovat z jej