Podle nových měření vzdálených galaxií se rozpínání vesmíru zrychluje víc, než se předpokládalo

31. 01. 2019

Temná energie Raný vesmír

Vědcům se podařilo změřit rozpínání vesmíru prostřednictvím téměř 1 600 vzdálených kvazarů. Podle této nové metody jim nicméně vyšlo, že se rychlost rozpínání vesmíru s postupem času zrychluje více než očekávali. Pokud se tyto výsledky potvrdí, znamenalo by to, že temná energie ve vesmíru není konstantní, což by mohlo také vysvětlovat rozdíly v měření hubblovy konstanty různými metodami.

Rozpínání vesmíru, pomocí kvazarů

Image credit:

Kvazary jsou supermasivní černé díry v jádrech vzdálených galaxií, které pohlcují hmotu ve svém okolí a díky tomu intenzivně září v rentgenovém a ultrafialovém spektru. Právě pomocí těchto druhů záření se vědcům podařilo přesně změřit jejich vzdálenost, což jim umožnilo porovnat, jak rychle se od nás díky rozpínání vesmíru vzdalují.

Podobným způsobem bylo už dříve měřeno rozpínání vesmíru prostřednictvím supernov typu Ia, ty se však nacházejí blíže. Některé kvazary v nové studii byly nicméně pozorovány v období, kdy byl vesmír starý pouhou jednu až dvě miliardy let, jejich světlo k nám tedy letělo mnohdy déle naž 10 miliard let. Výsledky se při obou metodách měření liší a podle vědců by nemuselo jít o rozdíly dané způsobem měření ale vzdáleností, ve které je rozpínání vesmíru měřeno. 

Nové výsledky podle vzdálených kvazarů jsou tak mnohem blíže jiným dřívějším pozorováním, a to reliktnímu záření, což je zbylá energie po samotném velkém třesku. Takzvané CMB (cosmic microwave background) měřily vesmírné sondy Planck a WMAP a rozpínání vesmíru podle nich vychází pomalejší, než u měření z bližších zdrojů.

Temná energie je koncept, se kterým vědci přišli, aby vysvětlili zrychlující se rozpínání vesmíru. Temná energie tak podle dnešních teorií tvoří 68 % veškeré hmoty a energie ve vesmíru. Obecně se však uvažovalo, že je ve vesmíru konstantní, to však nové výsledky popírají. Je tedy možné, že v počátcích vesmíru tvořila temná energie menší podíl celkové energie a hmoty ve vesmíru a toto číslo postupně narůstá.

Ke svým závěrům využil vědecký tým vedený Guido Risalitim a Elisabetou Lusso data z vesmírných rentgenových teleskopů XMM-Newton, Chandra a Swift a programu Sloan Digital Sky Survey (SDSS), ze kterého získali data o ultrafialových emisích z pozorovaných objektů.

Rozpínání vesmíru

Rozpínání vesmíru se měří prostřednictvím hubblovy konstanty H0 (Hubblův-Lemaîterův zákon), která udává o kolik kilometrů se za sekundu rozšíří prostor jednoho megaparseku (3,26 milionů světelných let). Způsobů k vypočítání této hodnoty je několik, v blízkém vesmíru například astronomové pozorují konkrétní hvězdy (cefeidy) nebo supernovy, u kterých pomocí rudého posuvu pozorují, jak rychle se od nás vzdalují. Ve vzdáleném vesmíru zkoumají reliktní záření (CMB). Novým způsobem je potom zkoumání rozpínání vesmíru pomocí gravitačních vln.


  

    
Rok
    
Metoda
    
Výsledek
km/s/Mpc
  

    
1929
    
Edwin Hubble potvrdil, že se vesmír rozpíná. Konstantu rozpínání tehdy určil na 500 km/s na megaparsek, takto vysoká byla kvůli různým nepřesnostem při měření.
    
500
  

    
1950´s
    
Zpřesnění hubblovy konstanty.
    
70
  

    
1990´s
    
Potvrzení zrychlující se expanze vesmíru, temná energie se stává nejpřijímanějším vysvětlením tohoto zrychlování.
    

  

    
2001-2010
    
Americká vesmírná sonda WMAP změřila hubblovu konstantu pozorováním reliktního záření po velkém třesku.
    
68-70
  

    
2009-2013
    
Evropská vesmírná sonda Planck naměřila ještě nižší hodnoty hubblovy konstanty podobnou metodou jako WMAP.
    
67-68
  

    
2016
    
Měření rychlosti vzdalování supernov typu Ia od Země.
    
72-75
  

    
2017
    
Na prvních několika detekovaných gravitačních vlnách bylo ověřeno, že lze rozpínání vesmíru odvodit také tímto způsobem, hodnoty jsou však zatím velmi nepřesné (62-82 km/s na megaparsek) a vyžadují více detekcí gravitačních vln.
    
62-82
  

    
2018 
    
Hodnoty odvozené z pozorování cefeid potvrzují nesouvislost mezi měřeními mikrovlnného záření a pozorování hvězd a supernov.
    

  

    
2019
    
Pozorování světla vzdálených kvazarů, jejichž světlo bylo rozděleno gravitační čočkou.
    
72,5
  

    
2019
    
Zpřesnění měření pomocí pozorování cepheid Hubblovým teleskopem.
    
74,03
  

    
2019
    
Na základě detekovaných gravitačních vln z kolize neutronových hvězd a následného elektromagnetického záření přišli vědci s novou hodnotou hubblovy konstanty.
    
70.3
  

    
2019
    
Měření pomocí pozorování červených obrů Hubblovým teleskopem.
    
69.8
  

    
2019
    
Gama záření a rozptýlené extragalaktické světelné pozadí
    
67,4
  

    
2020
    
Porovnání gravitačních vln a elektromagnetického záření z kolizí neutronových hvězd
    
66,2