Astronomové pozorují, že zpomaluje růst velkých kosmických struktur, jakými jsou třeba shluky galaxií. Co za tím vězí?

Einsteinova teorie s tím nepočítá

Náš vesmír se rozpíná stále rychleji. Nová studie nicméně dospěla k závěru, že velké kosmické struktury, jakými jsou shluky galaxií – galaktické kupy a nadkupy – rostou čím dál pomaleji. Jejich růst podle autorů studie musí brzdit něco, s čím Einsteinova teorie nepočítá.

Pravda, Einsteinova relativita očekávala, že s rozpínáním vesmíru budou husté oblasti hmoty ve svém růstu zpomalovat. Příčinou je zejména slábnutí gravitace, která koncentruje hmotu dohromady.

Vysvětlení je prosté: Expanze vesmíru zvyšuje vzdálenost, na kterou gravitace působí. A gravitace se vzdáleností těles klesá.

Určité zpomalení tedy teorie už předpokládá. Studie fyziků z Michiganské univerzity, publikovaná v časopise Physical Review Letters, však naznačuje, že gravitace na zpomalení tempa růstu, které pozorujeme, nestačí.

Pomalejší, než jsme čekali

Vědci ve studii změřili vliv rozpínání na velké struktury s využitím několika různých zdrojů. Jedním bylo mikrovlnné kosmické pozadí.

Tento otisk mladého vesmíru umožňuje nahlédnout až do jeho počátku. Rozsáhlé struktury přitom mohou cestu mikrovlnného záření zkreslovat nebo gravitačně zaostřovat. Z toho se dá odvodit rozložení struktury a hmoty mezi naší planetou a mikrovlnným pozadím.

Dalším zdrojem dat byl pohyb blízkých galaxií, na kterých se dá růst velkých struktur přímo pozorovat.

Zmíněné metody neumožňují sledovat současný růst struktur. S jejich pomocí však vědci získali data popisující vývoj struktur v minulosti. Z nich potom odvodili posloupnost dat do současnosti.

Výsledky ze srovnání ukazují, že se stárnutím vesmíru, je růst galaktických shluků pomalejší, než by se dalo očekávat.

„Měřící metody – jednotlivě i společně – naznačují silnější potlačení růstu. Buď děláme systémové chyby, nebo nám v našem standardním modelu kosmologie chybí nějaký neznámý jev,“ cituje magazín Science Alert hlavního autora studie Nhat-Minh Nguyena.

Na cestě k nové fyzice?

Příčinu rychlejšího zpomalení tempa růstu neznáme. Je to pochopitelné, vždyť ani neznáme důvod, proč se vesmír rozpíná.

Původce tohoto jevu je dnes označován jako temná energie. Dosud ale nevíme, co temná energie je a jak vzniká.

„Pokud gravitace působí jako zesilovač, který zesiluje poruchy hmoty, aby přerostly ve velkou strukturu, pak temná energie působí jako tlumič, který tyto poruchy tlumí a zpomaluje růst struktury,“ říká Nguyen.

Jasná dosud není ani rychlost rozpínání označovaná jako Hubbleova konstanta. Různé měřicí metody ukazují různý výsledek.

Výzkumníci však vyslovili názor, že při hledání příčin zpomalování tempa růstu můžeme nakonec najít i důvody rozdílů v Hubbleově konstantě, a možná se tak dostaneme i na stopu nových fyzikálních jevů.

„Zkoumáním toho, jak se vesmírná struktura shlukuje a roste, můžeme pochopit podstatu gravitace a temné energie,“ upozorňuje fyzik Nhat-Minh Nguyen.