Jak rychle se rozpíná vesmír? Dvě metody s přesností na procento dávají různé odpovědi

Jak rychle se rozpíná vesmír? Na první pohled jednoduchá otázka, na kterou by moderní kosmologie měla znát odpověď. Zná dokonce dvě. A právě v tom spočívá problém.

Když se fyzici podívají na nejstarší světlo ve vesmíru a dosadí ho do standardního modelu, vyjde jim zhruba 67 kilometrů za sekundu na megaparsek. Když měří vzdálenosti a rychlosti blízkých galaxií, dostanou hodnotu kolem 73. Obě skupiny tvrdí, že pracují s odchylkou kolem jednoho procenta, přesto se výsledná čísla nepřekrývají. Odborníci tomuto nesouladu říkají Hubbleovo napětí a řadí ho k největším otevřeným otázkám současné kosmologie.

Obě hodnoty přitom leží zdánlivě blízko u sebe – dělí je jen šest jednotek. Představte si však, že vám tachometr v autě ukazuje 67 kilometrů v hodině a policejní radar vám naměří 73. Pokud víte, že oba přístroje pracují s přesností na jeden kilometr v hodině, nemůžete rozdíl odbýt mávnutím ruky. Buď se jeden z nich mýlí, nebo sedíte v něčem, čemu plně nerozumíte.

Megaparsek (Mpc) představuje vzdálenost zhruba 3,26 milionu světelných let. Hubbleova konstanta H₀) udává, o kolik rychleji se od nás galaxie vzdaluje s každým dalším megaparsekem. Zatímco ve vzdálenosti jednoho megaparseku ustupuje rychlostí kolem 70 kilometrů za sekundu, na dvojnásobné vzdálenosti je už rychlost zhruba dvojnásobná. Neznamená to ale, že by galaxie prolétávaly prostorem – rozpíná se totiž prostor samotný.

Hodnota H₀ má zásadní význam. Prozrazuje, jak je vesmír velký i starý, a ověřuje, zda náš model kosmu odpovídá realitě. Pro představu: kdyby se vesmír rozpínal rychleji, dosáhl by dnešních rozměrů za kratší dobu, a byl by tedy mladší. Rozdíl mezi 67 a 73 činí zhruba devět procent a o podobný díl by se v rámci téhož modelu lišil i odhad stáří vesmíru. Pro kosmologii, která si zakládá na procentuální přesnosti, jde o nepříjemně velkou propast. Právě proto se vědci snaží hodnotu H₀ určit dvěma zcela odlišnými cestami.

První metoda vychází z reliktního záření, tedy z kosmického mikrovlnného pozadí. Jde o světlo, které se uvolnilo ve velmi mladém vesmíru a dnes k nám přichází ze všech směrů. Družice Planck Evropské kosmické agentury ho zmapovala s mimořádnou přesností. Vědecké konsorcium v roce 2018 zveřejnilo výsledné kosmologické parametry: H₀ = 67,4 ± 0,5 km/s/Mpc.

Tento údaj však nepředstavuje přímé měření rychlosti, nýbrž předpověď. Fyzici změří drobné teplotní rozdíly v raném vesmíru, dosadí je do standardního kosmologického modelu Lambda-CDM (zahrnujícího temnou energii a chladnou temnou hmotu) a ten jim spočítá, jak rychle by se měl vesmír rozpínat dnes. Pokud platí model, platí i výsledné číslo.

Druhá metoda měří rozpínání přímo. Astronomové si při ní budují takzvaný žebřík vzdáleností. Na nejnižší příčce leží geometrická měření vzdálenosti nejbližších hvězd. Podle nich se seřizují cefeidy – pulzující hvězdy, jejichž skutečnou svítivost lze odvodit z periody pulzování. Pomocí cefeid se pak kalibrují supernovy typu Ia, tedy výbuchy natolik jasné, že jsou patrné napříč celými galaxiemi.

Tým SH0ES pod vedením Adama Riesse publikoval v roce 2022 dosud nejpodrobnější výsledek. Cefeidy změřil v mateřských galaxiích 42 supernov typu Ia a využil k tomu přes tisíc oběhů Hubbleova dalekohledu. Výsledek zněl: H₀ = 73,04 ± 1,04 km/s/Mpc. Od předpovědi družice Planck se liší na úrovni zhruba pěti sigma. Ve fyzice jde o hranici, od níž se obvykle mluví o potvrzeném jevu, nikoliv o náhodě.

Autoři přitom vyzkoušeli zhruba sedm desítek variant výpočtu, žádná z nich však rozdíl nevysvětlila.

Když začal pracovat Vesmírný dalekohled Jamese Webba, očekávala se jasná odpověď. Jeho infračervené přístroje totiž vidí cefeidy ostřeji a méně je ruší okolní hvězdy, takže mohly odhalit případnou chybu v datech z Hubbleova teleskopu.

Výsledek byl ovšem nejednoznačný. Tým Wendy Freedmanové podle zprávy Science News z roku 2024 využil Webbova data pro tři různé typy hvězd a dospěl k hodnotě kolem 70, tedy blíže předpovědi z reliktního záření. Riessův tým naopak tvrdil, že nové snímky napětí potvrzují, a Freedmanové vytýkal malý vzorek i samotný výběr galaxií. Obě strany se přesto v jednom bodě sblížily: shodly se na vzdálenostech blízkých galaxií, což Freedmanová označila za skutečný pokrok.

V dubnu 2026 přišla dosud nejprůkaznější odpověď od vědeckého sdružení H0DN (H0 Distance Network). Mezinárodní skupina astronomů v časopise Astronomy & Astrophysics nepoužila jedinou metodu, ale propojenou síť měření vzdáleností zahrnující cefeidy, červené obry, supernovy i vybrané typy galaxií. Výsledná hodnota činila 73,50 ± 0,81 km/s/Mpc, tedy s odchylkou jen lehce přes jedno procento.

Klíčový je přitom jeden detail. Když vědci ze sítě vyřadili kteroukoliv z jednotlivých metod, výsledek se změnil jen minimálně. Pokud by za napětím stála chyba jediné techniky, například nepřesná kalibrace cefeid, nebylo by měření vůči takovému zásahu zdaleka tak odolné.

Rozpor v datech sice přetrvává, jeho interpretace má však své meze. Obě strany porovnávají hodnoty získané zcela odlišnými postupy a u obou hrozí systematická chyba, kterou zatím nikdo neodhalil. Výsledek z družice Planck rovněž platí jen za předpokladu, že je standardní kosmologický model správný. Žádná ze studií proto netvrdí, že objevila novou fyziku. Autoři měření H0DN pouze opatrně uvádějí, že pokud je napětí skutečné, může ukazovat za hranice současného modelu.

Mně osobně na celém sporu nejvíce imponuje poctivost samotného oboru. Bylo by pohodlné prohlásit jedno z měření za chybné a jít dál. Místo toho obě skupiny přinášejí stále přesnější data a navzájem si je kontrolují. Ze světa financí znám spoustu situací, kdy dva modely ukazují odlišné výsledky a lidé si jednoduše vyberou ten, který se jim více hodí. Kosmologové si zatím vybírat odmítají a raději měří dál.

Pokud není chyba v samotných datech, musí být nedostatek v teoretickém modelu. Fyzici proto zvažují například temnou energii, která se v minulosti chovala jinak, než předpokládáme, případně dosud neznámou složku raného vesmíru. Každé z těchto vysvětlení by znamenalo nutnost přepsat učebnice.

Zatím platí jediné. Vesmír nám na jednoduchou otázku dává dvě různé odpovědi. A dokud nezjistíme, která z nich je správná, nemůžeme si být zcela jistí ani tím, v jakém vesmíru vlastně žijeme.

P.S.

Až budete příště koukat na noční oblohu, vzpomeňte si, že kosmologové pořád nevědí, jak rychle se od nás všechno vzdaluje. Je to jedna z mála velkých záhad, kterou můžeme sledovat skoro v přímém přenosu. Jestli chcete, abych vám další vývoj kolem Hubbleova napětí přinášel srozumitelně a bez senzací, budu rád za podporu.