Čekejte prosím
Čekejte, prosím...
Logo sekce

Temná hmota a energie

06.05.12, 22:20, autor: Cen[A]rius, vyšlo v blogu: Glory?
Temná hmota a temná energie, dvě nejvíce šokující složky ve vesmíru...

 

Teorii velkého třesku zná asi každý: vesmír vznikl přibližně před 14 miliardami let, explozí nepředstavitelně malého bodu o obrovské hustotě. V ten okamžik vznikl časoprostor a začaly platit fyzikální zákony. Vytvořily se atomy a celé galaxie. Od té doby se neustále rozpíná. O tomto jevu ví lidstvo již celá desetiletí, ale až v 90. letech přišli vědci na to, že jeho rozpínání je stále rychlejší. Největší podíl na tomto objevu měli Američané: Saul Perlmutter, Adam Riese a Brian Schmidt, kteří za své výzkumy získali v roce 2011 Nobelovu cenu za odhalení zrychlené expanze vesmíru, při pozorování vzdálených supernov. Jejich výsledky otřásly samotnými základy této vědy a zároven představami o celém vesmíru. Jednalo se zřejmě o největší objev v oblasti astrofyziky za několik posledních desetiletí. Celá staletí se vědci domívali, že všechny předměty podléhají vzájemnému gravitačnímu působení a v roce 1998 se ukázalo, že expanze je zrychlená. Není možné, aby zrychlená expanze byla gravitace, jelikož ta expanzi pouze brzdí. Z jakého důvodu se tak děje? A proč je jeho akcelerace čím dál větší? Na tyto otázky zatím nikdo nezná odpověd.


Vesmír má však dvě možnosti. Buďto převládne gravitace nad rozpínáním, což bude mít za následek smršťování až do nulového bodu tzv. singularity. Tím pádem by vše začalo od začátku, dalším velkým třeskem. A nebo se bude dál rozpínat do nekonečna. Naskytla se další otázka. Kolik je ve vesmíru celkem hmoty a energie, protože převaha jednoho, či druhého určuje jeho další osud. Vědci při svém bádání začali narážet na zvláštní skutečnosti. U galaxií přišli na to, že drží pohromadě i přesto, že jejich gravitační síla nemůže na jejich hmotnost stačit. Na fungování vesmíru jak ho známe, je třeba trojnásobek energie, aby mohl fungovat stále jako teď. Kde se bere ta energie, kterou potřebuje? Tak vznikly termíny "temná energie" a "temná hmota", aby se pokusily tyto nesoulady vysvětlit.


Tajemství temné hmoty

Nemůžeme ji vidět, ale přesto víme, že existuje. Nechová se jako hmota, kterou známe, nevyzařuje ani nepohlcuje světlo. Nikdo neví, co si pod ní má představit. Víme o ní díky gravitační přitažlivé síle, která na ni působí. Jako první ji referoval v roce 1993 švýcarsko-americký astronom Fritz Zwicky, který při studiu rotací galaxií přišel na určité nesrovnalosti. Podle nejnovějších vědeckých teorií zaujímá 23% vesmíru a v něm rozložena nerovnoměrně. Naše známá atomární (baryonická) hmota je tvořena z protonů, neutronů a elektronů. Zaujímá pouhé 4% celého vesmíru a můžeme ji pozorovat. Ta se dále dělí se na svítivou, která tvoří 1%, tu můžeme spatřit ve formě hvězd, planet a vlastně všeho, co vidíme. Zbylé 3% tvoří mezihvězdná a nesvítící hmota. Největší zastoupení má však temná energie, neuvěřitelných 73% prostoru ve vesmíru. Bez těchto dvou hlavních, i když neznámých složek by vesmír nemohl držet pohromadě. Nechybí však názory, že tyto složky ve skutečnosti vůbec neexistují a pouze se snaží zakrýt lidskou neznalost vesmíru. Při pozorování hvěz na okrajích galaxií však bylo zjištěno, že jejich rychlost příliš velká na to, aby ji držela pouze baryonická hmota. Pokud by tak nebylo, každá taková hvězda by byla doslova "vystřelena" ze své galaxie. To podporuje teorie o temné hmotě, že galaxie musí být několikanásobně hmotnější.


S největší pravděpodobností se temná hmota skládá z velmi slabé hvězdy, jako jsou bílí trpaslíci a nebo ji mohou tvořit černé díry. Z čeho je ale tato záhadná hmota tvořena? Nejžhavějšími uchazeči jsou různé exotické částice. Například odnož neutrin tzv. "s neutrina" nebo axiony, což jsou elementární částice. Před několika lety byl dokonce nalezen kandidát na celou galaxii temné hmoty. Tento oblak neznámé hmoty, se k nám blíží ohromnou rychlostí 330 km/s. Vědci se domívají, že jde nevyvinutou trpasličí galaxii, ve které nevnikla žádná hvězda a její velikost je 20 tisíc světelných let.


 


Modely vývoje rotace a vzniku galaxií naznačují, že je obklopuje ohromné množství této hmoty. Doposud poslední, nejpřesnější měření však nepotvrdilo přítomnost temné hmoty v naší galaxii a to v oblastech, kde by měla být zastoupena ve velkém množství. Z toho plyne, že se astrofyzikové Buď mýlili nebo tyto částice není tak snadné zachytit. Jejich výzkum spočíval ve sledování více než čtyř set hvězd vzdálených 13 tisíc světelných let. Na základě pozorování určili hmotnost materiálu v prostoru s objemem čtyři krát větším, než jaký kdy byl zkoumán. Množství hmoty se shodovalo s tím co vidíme - hvězdy, prach a plyn. V tom případě, již nezbývá další prostor pro jiný materiál - temnou hmotu. Její přítomnost je tedy stále prokázána pouze nepřímo.


Zbytek vesmírné hmoty

Po sečtení veškeré temné a zářivé (baryonické) hmoty nám tedy stále chybí téměř 75% z celkového materiálu ve vesmíru. Kam se tento nezanedbatelný kus ztratil? Nejspíš nejlepší vysvětlení přišlo roku 1998 při pečlivém sledování supernov. Díky mikrovlnnému kosmickému záření, které je všude okolo nás, můžeme vyčíst informace z doby přibližně 400 tisíc let po velkém třesku. Z posledních výsledků vesmírných sond vyplývá, že se vesmír blíží k své kritické hustotě. Ta určuje jeho zakřivení. Geometricky řečeno je náš vesmír plochý. Jenže pokud toto porovnáme s pozorováním vzdálených supernov, objeví se paradox. Jestliže je vesmír plochý, neměla by se jeho expanze urychlovat. Avšak podle supernov se urychluje. Možným vysvětlením může být mezera mezi kritickou hustotou a hustotou dnešního vesmíru, která je vyplněna doposud neznámou formou energie, jež se projevuje pouze na obrovských vzdálenostech. Její vliv na okolí by byl odpudivý a následkem toho "antigravitační" efekt. Temná energie způsobuje výrazné zrychlování expanze vesmíru.


Snímky z Hubbleova teleskopu, na kterém je vidět, jak se hmota shluhovala v průběhu miliard let. Realistický model tohoto výzkumu odráží urychlování kosmické expanze působením temné energie.

Největší záhadou ale není to, že vesmír je z největší části tvořen něčím, co nemůžeme vidět. Mnohem zajímavější je základ, ze kterého je tvořen. Podle všeho je temná energie látka s respulzivními vlastnostmi, tudíž jde zřejmě o nové silové pole. Prostupuje celým vesmírem a vyznačuje se negativním tlakem. Tento efekt se podobá gravitačnímu odpuzování. Přitom se vesmír stále rozpíná a udržuje si svou plochost.

 

Kandidátem na temnou energii by mohlo být vakuum. Má vlastnosti, které by ve vesmíru působily jako síly na jeho urychlující rozpínání, právě díky svému negativnímu tlaku. Uvažovat můžeme o dvou formách tohoto silového působení. Ta jednodušší je, že jde o konstantu, jakýsi poplatek za to, že máme prostor. Druhá možnost je složitější a vypadá jako přirozenější znění nového silového pole. Známe zatím čtyři vzájemné působení: gravitace, elektromagnetismus a dvě jaderné síly. Kdyby se toto potvrdilo, přibyla by pátá. V takovém případě bychom měli pole s vlivem na vesmír, které se může měnit časem i prostorem.


 

 

Rozdíly mezi temnou hmotou a energií

Kromě jejich rozdílného zastoupení ve vesmíru, není temná energie zastoupena ve vesmíru rovnoměrně, temná hmota ano a měla by tvořit shluky podobně jako naše atomární hmota. Zásadní rozdíl je v tom, že temná energie odpuzuje a temná hmota přitahuje. Takže jsou to dvě protichůdné síly. Jediné, co je jistě spojuje je to, že jsou pro nás zatím neviditelné.


   


Jaká je budoucnost vesmíru

Zrychlené rozpínání začalo podle odhadů před 5 miliardami let. Předtím byl vesmír jednotnější, než jak je tomu dnes. Gravitační přitahování temné a baryonické hmoty znemožňovalo a převládalo nad odpudivostí temné energie. Pokud bude stále pokračovat rozpínání vesmíru, dá se odhadovat, že zdvojnásobením obsahu vesmíru poklesne hustota atomární a temné hmoty o polovinu, hustota temné energie se téměř nezmění. Následkem toho bude stále rychlejší expanze vesmíru. Výsledkem tohoto zrychleného rozpínání bude to, že za určitou dobu nebude možné sledovat galaxie, které se dostanou za hranice kosmologického horizontu. Nebudou pozorovatelné, jelikož jejich rychlost vzdalování překročí rychlost světla. Pouze naše Mléčná dráha, Sluneční soustava a nadkupa galaxií Virgo zůstanou nedotčené. Vše ostatní se nám natolik vzdálí za hranici fyzikální dosažitelnosti, že už nebude možnost dalšího pozorování.



Zdroje: http://www.aldebaran.cz/bulletin/2003_29_thv.html, http://hledani.gnosis9.net/view.php?cisloclanku=2008030006, http://news.branyvnimani.cz/?article_id=9060, http://www.oknavesmiru.cz/index.php?option=com_content&task=view&id=193&Itemid=77,

 

stva...

 

Další články z této sekce...

ANKETA

Když proti sobě poletí 2 paprsky světla ve vakuu, v době protnutí se budou od sebe oddalovat jakou rychlostí?

Celkem: 200 hlasů

V této anketě jste již hlasovali.

Buď jste v této anketě již hlasovali, nebo hlasoval někdo se stejnou IP adresou. Pokud chcete hlasovat, zaregistrujte se prosím.

SDÍLET

Hodnocení

OHODNOŤTE ČLÁNEK

Kliknutím na hvězdičku vložíte své hodnocení
Hodnotit mohou pouze přihlášení uživatelé. Děkujeme za Váš hlas.

BlogyProfil blogu
...
* Založen: 25.12.2011 19:45:16
* BlogRank: 1,95
* Přístupů: 283 257
* RSS: RSS zdroj
Redakce blogu

REDAKCE BLOGU

Celkem redaktorů: 1
Toplist