Vesmír se rozpíná. Tuto realitu patrně zaznamenali z popularizačních článků a dokumentů všichni lidé, které věda zajímá.

Expanze byla po velkém třesku velmi prudká, poté se zpomalila. Posledních několik miliard let nejspíš opět narůstá.

Nejnovější studie zrychlující se rozpínání vykalkulovala víc než studie starší. Máme se tedy bát dřívějšího konce vesmíru?  

Různé studie, různé výsledky

Nejnověji do studií zrychlující se expanze vnesl chaos výzkum týmu astronomů pod vedením Geoffa Chena. S použitím technologie adaptivní optiky v observatoři Keck výzkumníci spočítali tempo expanze na 76,8 kilometrů za sekundu na megaparsek (jeden parsek je 3,0857×10¹⁶ metru).

Dva roky stará studie týmu H0LICOW toto tempo změřila na 71,9 km/s na megaparsek, a to za použití stejné metody a dat z Hubbleova kosmického dalekohledu.

Ilustrace ukazující vesmír rozšiřující se v čase (směr znázorněný šipkou) | zdroj: Profimedia

Jiný tým vedený Adamem Reissem z Univerzity Johna Hopkinse přitom rychlost expanze určil na 74.03 km/s na megaparsek, a to za pomocí měření hvězd zvaných Cefeidy. A pak jsou tu ještě další měření reliktního záření, které dospěli k číslu 67,4 km/s.

Na to, že se pokaždé měří takzvaná Hubbleova konstanta, jsou tedy různé metody a různá měření podezřele rozdílná...

Chenova studie každopádně odhalila vyšší tempo expanze než starší metody. Není ale jasné, zdali starší studie měřily obdobně přesně. Rychlejší expanze by se každopádně dala označit za mírně znepokojivou. Stále rychlejší tempo expanze představuje jeden z možných způsobů konce vesmíru, jak jej známe.

Po čase by mohl nastat Big Rip, čili Velké rozervání – vzdálenosti ve vesmíru se začnou jednou tak zvyšovat, že se zpřetrhá gravitace. Tisíce let před Big Ripem by se podle astronomů vzdálenosti zvětšily natolik, že by přestaly existovat galaxie.

Galaktické jádro jako společný gravitační bod okolní hmoty by jednoduše byl pro obíhající hvězdy daleko. Nějaký čas poté by stejný efekt přetrhal i gravitaci lokální.

Při pohledu ze Země by se mohlo zdát, že se nám Slunce stále víc a víc vzdaluje. Nakonec by stejná expanze mohla zničit i hvězdy, planety a ve finále i hmotu. Vazby mezi atomovým jádrem a atomovým obalem se stejně jako předtím u gravitace díky stále větší vzdálenosti nafouknou natolik, že i samotná povaha hmoty se rozplyne v prostoru.

zdroj: YouTube

Kdy se to stane, je nejasné. Menší tempo Hubbleovy konstanty může Big Rip umístit do budoucnosti vzdálené mnoho desítek či stovek miliard let. Vyšší tempo může znamenat, že vesmír se Big Ripu dočká "už" za nějakých 20+ miliard let.

To celé bude platit za předpokladu, že se expanze - momentálně poháněná neznámou temnou energií – z nějakého důvodu nezastaví či nezvrátí. A také za předpokladu, že to celé měříme správně.

Zbytečný stres

Problém s měřením Hubbleovy konstanty spočívá ve dvou okolnostech – zaprvé víme, že míra expanze v průběhu let roste a zadruhé jsme expanzi schopni měřit jen na obrovské vzdálenosti. Někdy méně přesně na menší, někdy přesněji na větší. Od měření na větší vzdálenosti se očekávalo zpřesnění, ale ve skutečnosti s ním souvisí ještě proměna Hubbleovy konstanty v čase.

Jinými slovy, vědci dnes měří vzdalování jasných kvasarů (aktivní jádra galaxií) v galaxiích vzdálených stovky tisíc či miliony světelných let. Expanze je přesněji měřitelná jen na tuto velkou vzdálenost.

Kdyby byla rychlejší v menších vzdálenostech, byla by to špatná zpráva. Blížil by se konec hmoty, jak ji známe – tedy Big Rip.

Zároveň platí, že vzdálená tělesa jsou při dnešním pohledu ze Země ve vesmírné minulosti. Když vidíme na Zemi kvasar vzdálený milion světelných let, je vzdálen plus mínus milion let v minulosti (reálně pod milion, právě proto, že mezitím nastala expaze).

Jenže spolu s tím tušíme, že před milionem let bylo tempo expanze jiné, než je tempo dnes. Pokud tedy usuzujeme tempo dnešní expanze přes pozorování minulosti, opět používáme nepřesnou metodu.

Hubbleova konstanta, která popisuje tempo expanze vesmírného prostoru, je sice konstantou ve vesmíru, ale nikoliv v čase. Její podoba se mění v průběhu milionů let. Avšak zároveň jsme schopni ji přesněji měřit jenom na příkladech z minulosti, kdy měla konstanta jinou podobu.

Je to právě tato problematická metodika, co nedává kosmologům a astronomům spát. Přesné měření Hubbleovy konstanty je takřka nemožné. Přesto se může zpřesňovat.

Zmíněná nová studie Chena a jeho týmu zpřesnila na trojici kvasarů měření díky kombinaci snímků Hubbleova teleskopu a observatoře Keck. Hubbleova konstanta z nich vychází jako vyšší, než kolik zjistila dosavadní měření. Zdali je však cifra 76,8 km/s finální, budou muset potvrdit až další nezávislé týmy, které zkusí s podobnou metodou měření vlastní.

Do té doby platí, že zvyšující se tempo expanze stále platí za značně fluidní konstantu. S tím se liší i odhad toho, kolik času zbývá vesmíru, jak jej známe.

Na druhou stranu, pokud neplánujete žít příštích 20+ miliard let, z možného dřívějšího konce vesmíru, jak jej známe, se nemusíte příliš stresovat.

Studie byla publikována v časopise Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.