Vesmír je plný miliard galaxií a bilionů hvězd, spolu s téměř nespočetným počtem planet, měsíců, asteroidů, komet a mraků prachu a plynu – to vše víří v rozlehlosti vesmíru .
Pokud ale přiblížíme, jaké jsou stavební kameny těchto nebeských těles a odkud se vzaly?
Vodík je nejčastější prvek nalezený ve vesmíru, následovaný heliem; společně tvoří téměř veškerou běžnou hmotu. Ale to představuje jen malý kousek vesmíru – asi 5%. Všechno ostatní je vyrobeno z věcí, které „nelze vidět a lze je detekovat pouze nepřímo.
Většinou vodík
Všechno to začalo velkým třeskem, asi před 13,8 miliardami let, když se mimořádně horká a hustě zabalená hmota náhle a rychle rozšířila všemi směry najednou. O několik milisekund později byl novorozený vesmír vzpínající se hmotou neutronů, protonů, elektronů, fotonů a dalších subatomárních částic, které se rolovaly kolem 100 miliard stupňů Kelvina, podle do NASA.
Každý kousek hmoty, který tvoří všechny známé prvky v periodické tabulce – a každý objekt ve vesmíru, od černých děr přes masivní hvězdy až po skvrny vesmírného prachu – byl vytvořen během Velkého Bang, řekla Neta Bahcall, profesorka astronomie na katedře astrofyzikálních věd na Princetonské univerzitě v New Jersey.
„Neznáme ani fyzikální zákony, které by existovaly v tak horkém a hustém prostředí, “řekl Bahcall živé vědě.
Asi 100 sekund po Bi g Bang, teplota klesla na stále se vznášejících 1 miliardu stupňů Kelvina. O zhruba 380 000 let později se vesmír dostatečně ochladil, aby se protony a neutrony spojily a vytvořily lithium, helium a izotop vodíku deuterium, zatímco volné elektrony byly zachyceny a vytvořily neutrální atomy.
Protože v počátcích vesmíru bylo tolik protonů, vodík – nejlehčí prvek s jediným protonem a jedním neutronem – se stal nejhojnějším prvkem a tvořil téměř 95% procent vesmíru “ atomy. Podle NASA téměř 5% atomů vesmíru tvoří helium. Poté, asi 200 milionů let po Velkém třesku, se vytvořily první hvězdy a produkovaly zbytek prvků, které tvoří zlomek zbývajícího 1% veškeré běžné hmoty ve vesmíru.
Neviditelné částice
Během velkého třesku bylo vytvořeno něco jiného: temná hmota. „Ale nemůžeme říci, jakou formu to mělo, protože jsme tyto částice nezjistili,“ řekl Bahcall živé vědě.
Temnou hmotu nelze přímo pozorovat – zatím – ale její otisky prstů jsou zachovány v prvním světle vesmíru nebo v kosmickém mikrovlnném záření na pozadí (CMB), jako malé fluktuace záření, řekl Bahcall. Vědci poprvé navrhli existenci temné hmoty ve třicátých letech minulého století a domnívali se, že neviditelný tah temné hmoty musí být tím, co drží pohromadě rychle se pohybující shluky galaxií. O několik desetiletí později, v 70. letech, americká astronomka Vera Rubinová našla více nepřímých důkazů temné hmoty v rychlejší než očekávané rychlosti rotace hvězd.
Na základě Rubinových zjištění astrofyzici vypočítali, že temná hmota – i když ji nelze vidět ani měřit – musí tvořit významnou část před 20 lety vědci zjistili, že ve vesmíru je něco ještě podivnějšího než temná hmota; temná energie, o které se předpokládá, že je podstatně hojnější než hmota nebo temná hmota.
Neodolatelná síla
Objev temné energie nastal proto, že vědci uvažovali, jestli je ve vesmíru dost temné hmoty, která by způsobila prskání expanze nebo obrácení směru, což způsobilo, že by se vesmír zhroutil dovnitř sám na sebe.
Hle, a když to tým vědců zkoumal na konci 90. let, zjistil, že vesmír nejenže nespadá do sebe, ale rozšiřuje se směrem ven stále rychleji. Skupina zjistila, že neznámá síla – dabovaná temná energie – tlačí proti vesmíru ve zjevné prázdnotě vesmíru a zrychluje jeho hybnost; zjištění vědců vynesla fyzici Adam Riess, Brian Schmidt a Saul Perlmutter Nobelovu cenu za fyziku v roce 2011.
Modely síly potřebné k vysvětlení rychlosti zrychlování expanze vesmíru naznačují, že temná energie se musí vyrovnat mezi 70% a 75% vesmíru. Temná hmota mezitím představuje asi 20% až 25%, zatímco takzvaná obyčejná hmota – věci, které můžeme skutečně vidět – podle odhadů tvoří méně než 5% vesmíru, řekl Bahcall.
Vzhledem k tomu, že temná energie tvoří asi tři čtvrtiny vesmíru, je pochopení pravděpodobně největší výzvou, které dnes čelí vědci, astrofyzik Mario Livio, poté s Space Telescope Science Institute na Univerzitě Johna Hopkinse v Baltimoru, Maryland, řekl pro sesterský web Live Science Space.com v roce 2018.
„Zatímco temná energie v minulosti nehrála ve vývoji vesmíru obrovskou roli, bude hrát dominantní roli ve vývoji v budoucnost, “řekl Livio. „Osud vesmíru závisí na povaze temné energie.“
- Beyond Higgs: 5 nepolapitelných částic, které mohou číhat v Vesmír
- 11 fascinujících faktů o naší galaxii Mléčná dráha
- 11 největších nezodpovězených otázek o temné hmotě
Původně publikováno v živé vědě.