Hubblova konstanta změřená novou metodou vnáší další nesoulad do problematiky rozpínání vesmíru

17. 07. 2019

Temná energie Hubble Hvězdy

Vesmír se rozpíná, a to stále rychleji - to víme už dlouho. Doposud však není zřejmé, s jakou rychlostí. Různá měření tzv. hubblovy konstanty, která rozpínání vesmíru znázorňuje číselně, totiž podávají různé výsledky: nejčastěji mezi 67 a 74 km/s/Mpc (tedy prostor mezi dvěma objekty, které jsou od sebe vzdáleny jeden megaparsek (přes 3 miliony světelných let), se za jednu sekundu natáhne o zhruba 70 kilometrů). Nová studie nyní přináší další dílek do skládačky: 70 km/s/Mpc podle červených obrů.

Rozpínání vesmíru

Graf znázorňující rozpínání vesmíru na různé vzdálenosti. Čím dál se objekt od Země nachází, tím rychlejší je také jeho vzdalování způsobené rozpínáním vesmíru.

Image credit: Livingfuture.cz

Astronomové mohou změřit rozpínání vesmíru několika způsoby. Patří mezi ně přesné měření vzdáleností různých objektů, zejména supernov typu Ia, nebo hvězd cefeid, které jsou specifické svojí srovnatelnou zářivostí. Vesmír se podle těchto měření rozpíná rychlostí nad 72 km/s/Mpc. Druhá podstatná metoda je odvození rozpínání vesmíru z reliktního záření, které představuje pozůstatky po velkém třesku. Dvě různé vesmírné sondy (WMAP a Planck) naměřily hodnoty hubblovy konstanty pod 70 km/s/Mpc.

Vědci si tento rozdíl zatím neumí vysvětlit, zkouší tak různé další metody změření rychlosti rozpínání vesmíru a vždy jim však vyjdou podobné hodnoty v rozmezí 67-75 km/s/Mpc. Neustále také zpřesňují měření už zmíněnými metodami, rozdíl se však nijak nezmenšuje, naopak potvrzuje, že rozdílné výsledky jsou správné.

Nová studie vychází z pozorování červených obrů, konečné fáze života hvězd podobných Slunci, kdy mají v určitý moment srovnatelnou zářivost a je tak snadné určit jejich vzdálenost. Výsledek 69,8 km/s/Mpc se výrazně nepřiklání k žádné z už naměřených hodnot a zapadá přesně mezi ně. Dalo by se přitom očekávat, že rozpínání pomocí rudých obrů bude vycházet podobně jako měření podle cefeid.

Vědci v posledních letech zvažují, zda rozdílné výsledky rozpínání vesmíru nejsou projevem nějaké doposud nepopsané síly. Je tak možné, že vesmír prostě funguje trošku jinak, než říkají dnes obecně přijímané teorie. Lze očekávat, že vědci přijdou s novými metodami měření rozpínání vesmíru a dalším zpřesňováním už existujících hodnot pomocí nových přístrojů. Co však zjistíme, je stále ve hvězdách.

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