Oficiální časopis Akademie věd ČR

 


Z monitoringu tisku

 

Akademický bulletin 2010–2015

Plakat_obalky_web.jpg



Stopy AB v jiných titulech

Stopa AB v dalších médiích a knižních titulech

Abicko  > archiv  > 2003  > duben  > obsah

Převrat v kosmologii

Obrázek k článku 

S velkým napětím čekali kosmologové na data z americké sondy MAP. Ta totiž měří s dosud nevídanou přesností reliktní mikrovlnné záření kosmického pozadí. Nyní byly vyhodnoceny údaje z prvního roku její činnosti. Umožnily mimo jiné zpřesnit stáří vesmíru - a to na 13, 7 miliardy let. Jak k tomuto závěru mohli vědci dojít jen na základě měření reliktního záření? a o jaké záření vlastně jde? Vysvětluje RNDr. Jiří Grygar z Fyzikálního ústavu AV ČR.

Když v r. 1965 v krátkém sdělení čítajícím asi 600 slov oznámili mladí američtí radioastronomové Arno Penzias (*1933) a Robert W. Wilson (*1936), že Země je ponořena do chladné lázně mikrovlnného elektromagnetického záření kosmického pozadí o teplotě 3 K, málokdo si uvědomoval, že tím odstartovali novou epochu pozorovací kosmologie. Brzy se totiž ukázalo, že toto záření je výmluvným svědkem klíčových událostí, které se ve vesmíru odehrávaly během prvních stovek tisíc let po velkém třesku, a vlastně i jedním z nejsilnějších důkazů, že se velký třesk odehrál tak, jak to předpověděli tvůrci teorie Alexandr Fridman, Georges Lemaitre a George Gamow. Pro chladné záření kosmického pozadí se proto ujal název záření reliktní a o 13 let později si Penzias s Wilsonem jeli do Stockholmu pro Nobelovu cenu za fyziku.

Proč vlastně právě reliktní záření prozrazuje, jak vesmír vypadal v raných stadiích svého vývoje?

V šerém dávnověku vesmíru neexistovaly ani hvězdy, ani hvězdné soustavy a navíc byl tehdejší vesmír pro optické záření naprosto neprůhledný. Proto nám ani v budoucnu při výzkumu nejranějšího vesmíru nijak nepomohou sebelepší optické dalekohledy. Všechny informace z tohoto období jsou prostě skryty v oné "tmě mezi hvězdami", tj. v reliktním záření.

Do r. 1976 se citlivost radiometrů zvýšila proti původnímu přístroji Penziase a Wilsona o tři řády na zlomky milikelvinu. To přineslo pozoruhodný objev, že v různých směrech na obloze má reliktní záření nepatrně odlišnou teplotu. Nejteplejší je ve směru k souhvězdí Lva - sice jen o pouhých 1, 6 mK, ale i to znamená, že sluneční soustava se vůči pozadí reliktního záření řítí tímto směrem rychlostí asi 370 km/s.

Pokud vím, ještě přesnější údaje pak získala specializovaná americká družice COBE, která startovala v roce 1989.

Dokázala měřit teplotu reliktního záření s přesností na mikrokelviny, což vedlo k objevu místních fluktuací teploty reliktního záření v různých směrech na obloze. Fluktuace potvrdily, že ve vesmíru starém necelých 400 tisíc roků byla látka rozestřena lehce nerovnoměrně - z hustších oblastí vznikly posléze zárodky hnízd galaxií i hvězdy. Bylo zřejmé, že studium podrobností v reliktním záření představuje mocný způsob, jak se dozvědět, co přesně se v raném vesmíru dělo.

K získání nových poznatků ale bylo nepochybně potřeba vytvořit přístroje, které zmiňované fluktuace dokáží měřit ještě daleko přesněji?

Právě proto byla sestrojena americká kosmická sonda MAP (Microwave Anisotropy Probe - sonda pro výzkum anizotropie mikrovlnného reliktního záření), vypuštěná v létě 2001. v únoru tohoto roku oznámily výzkumné týmy Goddardova kosmického střediska NASA a Univerzity v Princetonu, že se jim podařilo úspěšně zpracovat data z prvního roku práce sondy, přezvané WMAP na počest nedávno zesnulého kosmologa Davida Wilkinsona. v porovnání s družicí COBE dosáhla sonda WMAP třicetkrát lepšího úhlového rozlišení a současně se podařilo významně snížit i ostatní chyby měření. Výsledkem je převrat v kosmologii, protože rázem máme k dispozici údaje často až o řád přesnější, než nač byla dosud kosmologie zvyklá.

Mluvíte o převratu v kosmologii - čím jsou nově získané poznatky tak významné?

Patrně nejvýznamnějším výsledkem je spolehlivé určení stáří vesmíru, zcela nezávislé na dodnes nejistých metodách určování vzdáleností galaxií. Podle sondy WMAP je vesmír starý 13, 7 miliardy roků s chybou necelá 2 % (dosavadní chyba činila asi 15 %). Díky sondě také víme, že první hvězdy ve vesmíru vznikaly pětkrát dříve, než se soudilo, již 200 milionů let po velkém třesku. za třetí se podařilo zpřesnit údaj o zprůhlednění vesmíru pro světlo - bylo to 380 tisíc let po velkém třesku. Konečně jsme získali nezávislé odhady o skladbě vesmíru. Běžná látka, složená z kvarků a leptonů (hvězdy, planety, komety, lidé, kopretiny, rosomáci, viry.), tvoří pouhá 4 % úhrnné hmoty vesmíru. Plnou jednu třetinu hmoty vesmíru představuje záhadná skrytá hmota, nepozorovatelná astronomickými prostředky, ale prozrazující se nepřímo svou přitažlivostí. O povaze skryté hmoty existují dosud pouze nejasné dohady. Téměř tři čtvrtiny hmoty vesmíru pak představuje skrytá energie, odpovědná za bezmála nepochopitelné urychlování současného rozpínání vesmíru. O povaze skryté energie nevíme zhola nic. Převratná pozorování sondy WMAP tak na jedné straně postavila kosmologii na solidní základ, ale současně - jak už to ve vědě bývá pravidlem - nastolila obtížné nové otázky o povaze i osudu vesmíru, které se stěží podaří v dohledné době zodpovědět.

Jana Olivová