Britské listy

prispevek "Vznik vesmiru: Kosmos se bude rozpinat donekonecna" neuvedeneho autora vychazi z poslednich pozorovani, ktera vyuzivajici jasnosti supernov k mereni vzdalenosti velice vzdalenych galaxii. Pomoci jasnosti supernovy urcime vzdalenost galaxie. Z rudeho posuvu, ktery urcime zmerenim posunu absorbcich car v optickem spektru galaxie, pak muzeme zjistit rychlost vzdalovani galaxie od nas. Jestlize se nam to podari udelat pro radu galaxii v ruznych vzdalenostech, muzeme urcit prubeh zmen rychlosti vzdalovani galaxii se vzdalenosti a urcit tak prubeh zpomalovani (pripadne zrychlovani) expanze Vesmiru.

Tato mereni jsou pomerne velice narocna a navic jsou zalozena na rade teoretickych predpokladu, ktere nemusi byt splneny (napriklad konstantnost energie uvolnene pri vybuchu supernov I. druhu, ktere se jedine v takovem mereni mohou pouzivat, neni uplne nesporna).

Samotne zrychlovani zpusobene pripadnou nenulovou hodnotou kosmologicke konstanty je vemi male a obtizne meritelne. Proto i tato nova data je treba podrobovat peclivemu rozboru. Diskuze o moznosti nenulove hodnoty kosmologicke konstanty je vedena jiz pomerne dlouho. Potvrzeni teto moznosti by bylo excelentnim vysledkem. Ovsem nevedlo by to k likvidaci klasicke teorii velkeho tresku, jak pise autor, jen k jeji modifikaci a rozsireni.

Jsem rad, kdyz se aspon obcas objevi podobne tema i v BL, ale bohuzel se autor dopustil rady chyb. Napriklad otazkou: "Proc vypada viditelny vesmir plose a nikoliv zakrivene, jak by mel vypadat podle Einsteinovy teorie relativity?" se zda implikovat, ze by Einsteinovy teorie relativity nedokazaly vysvetlit pozorovanou hodnotu zakriveni Vesmiru. Tato hodnota zavisi na hustote Vesmiru a pochopitelne lze pomoci Einsteinovi teorie vysvetlit, ze viditelny Vesmir "vypada plose". Navic kosmologickou konstantu do svych rovnic zavedl uz Einstein a jeji hodnotu polozil rovnu nule az v pozdejsi dobe. O kosmologickych parametrech je pekny clanecek napriklad v internetovych Instantnich astronomickych novinach c 123 na adrese (prispevek "Jaky je vesmir v nemz zijeme"):

http://www.sci.muni.cz/~ibt/123_z.htm

Nejvetsich chyb a zmatku se vsak autor dopousti v odstavci:

"Za nekolik miliard let bude obloha, na niz pohlizime ze Zeme, bezhvezda. Vsechny hvezdy, ktere nyni vidime za jasne noci, leti totiz obrovskou rychlosti do neznamych dalek a za cas budou pryc. Vesmir bude prazdny."

Zminovane rozpinani Vesmiru se totiz projevuje az na obrovske vzdalenosti a tyka se spise kup galaxii nez i jen jednotlivych galaxii. Uz vubec se netyka hvezd, ktere vidime na obloze. Ty vsechny patri do nasi galaxie a gravitacni sila je drzi pohromade. Obihaji okolo galaktickeho centra a rozpinani, tak jak je popisuje autor, se jich netyka. Je sice pravdepodobne, ze za dostatecny pocet miliard let bude vypadat obloha uplne jinak. Ale to bude proto, ze vsechny hvezdy zestarnou a stanou se z nich bili ci hnedi trpaslici, neutronove ci podivne hvezdy nebo cerne diry. V te dobe uz vsak nebude existovat ani Slunce a ani Zeme.

Tema by si zaslouzilo daleko podrobnejsi rozbor. Protoze vsak nedelam primo v kosmologii, potreboval bych pro jeho napsani vice casu, nez mam momentalne k dispozici. Takze mozna pozdeji, pokud uz se nevyjadri nekdo fundovanejsi.

Zatim jenom podrobnejsi osvetleni toho vyuziti supernov. Ve Vesmiru pozorujeme dva typy supernov. Supernovy II. typu jsou podle nasich soucasnych znalosti osamele hvezdy s hmotnostmi od 8 az do 25 hmotnosti Slunce. Na konci sveho vyvoje, kdyz spali postupne dostupny vodik az na zelezo a ztrati tak mozne zdroje jaderne energie, nedokazi uz vzdorovat gravitacni sile a zacnou se hroutit. Zhrouceni takove hvezdy a nasledna exploze pak zpusobi jev supernovy II typu. Vzhledem k tomu, ze hmotnosti puvodnich hvezd jsou znacne rozdilne, je energie uvolnena pri vybuchu ruzna a supernovy II. typu nelze prilis uspesne pouzivat pro urceni vzdalenosti.

Pro urcovani vzdalenosti jsou naopak vhodne supernovy I. typu, kdy se jedna o dvojhvezdny system, pricemz jedna ze slozek je bily trpaslik. Druhou slozkou je hmotna klasicka hvezda. Pokud je dostatecne blizko, preteka z ni hmota na bileho trpaslika. Hmotnost bileho trpaslika roste a pro pomerne presne definovanou hodnotu hmotnosti se bily trpaslik zacne hroutit, zapaluje se termojaderne horeni a bily trpasik exploduje. Protoze je hmotnost, pri ktere se bily trpaslik zacne hroutit pomerne presne definovana, mela by byt konstantni i energie uvolnena pri vybuchu supernovy I. typu. Takove supernovy by byly idealni pro urcovani vzdalenosti a take se k tomu ucelu uzivaji. Bohuzel vsak vec neni uplne bezesporna, protoze energie vybuchu muze zaviset i na chemickem slozeni bileho trpaslika a napriklad na tom kolik se vytvori radioaktivniho izotopu niklu 56.

Explicitne jsem zopakoval (asi kazdemu znamou vec), jak se urcuje zavislost rychlosti vzdalovani galaxii na jejich vzdalenosti od sebe (Hubbleovy konstanty) a jeji zmeny v prubehu existence Vesmiru (cim dale se divame v prostoru, tim dale vidime i do minulosti), aby se zduraznilo, jak obtizne mereni to je. Ukazuje na to i vyvoj vysledku ruznych studii v poslednich letech. Jeste pred par lety, vychazela tato konstanta prilis velika, takze z ni vychazelo stari Vesmiru mensi nez stari nekterych hvezd, ktere se v nem vyskytovaly. V poslednich letech se hodnota tohoto parametru snizovala. Ve Vami citovane studie se uvadi, ze dochazi v case ke zvysovani hodnoty teto Hubbleovy konstanty a ke zrychlovani expanze Vesmiru. Tento efekt je na hranici dnesnich pozorovacich moznosti a jak jsem chtel ukazat, je treba jiste opatrnosti v jeho interpretaci a oceneni systematickych chyb mereni. I tak by se pripadna "nova fyzika" projevovala znatelne jen na velmi velkych vzdalenostech. To, ze by na velke vzdalenosti pusobila krome gravitace nova fyzikalni sila a navic odpudiva, by byl obrovsky objev a velky impuls pro dalsi vyzkum.

Ovsem teorii Velkeho tresku by to nejspise "nezlikvidovalo". Ta rika, ze Vesmir vznikl z velmi husteho a horkeho pocatku a je potvrzena radou dalsich experimentalnich faktu (existence reliktoveho zareni, pozorovani produktu primordialni nukleosyntezy - hlavne He4, ...). Predpokladana nova sila by pouze modifikovala prubeh expanze. To, ze standartni kosmologicky model nepopise nektera pozorovana fakta (pomer baryonu k fotonum, ktery svedci o nezachovani baryonoveho cisla; obrovska izotropie reliktniho zareni; velkoskalova struktura Vesmiru a drobne fluktuace reliktniho zareni; proc byl Vesmir tak horky a jine), vedlo jiz temer pred dvaceti lety k rozvijeni takzvanych inflacnich modelu, ktere vyuzivaji vysledky ziskane v casticove fyzice a pokroku v teoriich sjednocovani interakci. Ty se snazi popsat prubeh Velkeho tresku ve velmi ranem stadiu pri velmi vysoke hustote a teplote. Takze jsou v podstate doplnenim standartniho kosmologickeho modelu v oblastech blizkych k singularite, ktere uz z principu nemohl popsat. I ony vsak maji oblast, kterou popsat nemohou, protoze zatim nezname kvantovou teorii gravitace.

Pokud opravdu existuje predpokladana nova sila, vedla by k modifikaci klasickeho kosmologickeho modelu. Prubeh expanze by byl ovlivnen gravitaci a zaroven i touto novou interakci. Popis by pak zavisel na tom, jestli by se jednalo o zcela novy druh sily, nebo by se jednalo o vliv gravitace, ktery se projevuje jen na velmi velke vzdalenosti a velke hmotnosti. Pak by se mohl zapocet provest zavedenim kosmologicke konstanty nebo "tvoriciho" clenu do Einsteinovych rovnic nebo by se musela rozsirit teorie gravitace. V limite by ovsem musela tato nova teorie gravitace prejit v Einstenovu, stejne jako Einsteinova teorie gravitace prechazi v klasicke limite v Newtonovu. Jak uz jsem psal nedelam do kosmologie, takze si netroufnu rozvijet konkretni moznosti. Chtelo by to nekoho fundovaneho.

Jasne vsak je, ze v libovolnem pripade ma nova sila jen zanedbatelny efekt na male vzdalenosti a neni pravda, co pisete, ze:

"Vsechny hvezdy, ktere nyni vidime za jasne noci, leti totiz obrovskou rychlosti do neznamych dalek a za cas budou pryc. Vesmir bude prazdny."

Jak uz jsem psal, tak vsechny viditelne hvezdy patri do nasi Galaxie a cast z nich se k nam priblizuje a cast vzdaluje, jak obihaji kolem galaktickeho centra. Na tyto vzdalenosti je gravitace prevazujici a nedochazi k uprku hvezd pryc. To potvrzuji vsechny udaje mereni rychlosti hvezd v Galaxii. I v pripade, ze by nova teorie zavadela treba promenou (zeslabujici se) gravitacni konstantu, by k takove situaci ani ve velmi vzdalene dobe nemohlo dojit. Aby to odpovidalo merenim (galaxie pozorujeme az do vzdalenosti vetsi nez deset miliard svetelnych let), musela by byt zmena velice pomala. A za tu dobu vsechny hvezdy staci zestarnout a skonci, jak jsem popisoval.

Vladimír Wagner