Článek
Když se za jasné noci podíváte na oblohu posetou tisíci hvězd, pravděpodobně získáte pocit, že je vesmír nesmírně husté a rušné místo. Tento pocit sdíleli astronomové po celá staletí. Předpokládali jsme, že hmota je ve vesmíru rozložena víceméně rovnoměrně, jako krupice v dokonale uvařené kaši. Ať se podíváte doleva nebo doprava, všude by mělo být zhruba stejné množství galaxií, hvězd a planet.
Jenže vědci dlouho netušili jednu zásadní věc.
To, na co se ze Země díváme, je jen dokonalý optický klam. Naše kosmická adresa nás totiž celou dobu mátla a zkreslovala absolutně všechna měření toho, jak vesmír funguje. To, co následovalo, když si fyzici uvědomili pravdu, otřáslo samotnými základy moderní kosmologie.
Trhlina v matrixu a kosmická pavučina
Abychom pochopili, jak obrovský omyl se stal, musíme se na vesmír podívat v tom největším možném měřítku. Kdybyste zorné pole oddálili natolik, že by celé galaxie vypadaly jen jako smítka prachu, zjistili byste, že hmota rozhodně není rozložena rovnoměrně.
Vesmír se totiž podobá obrovské struktuře, které astrofyzici říkají „kosmická pavučina“.
Představte si gigantickou mořskou houbu na mytí. Tvoří ji pevná, hustá vlákna materiálu, takzvané filamenty. V těchto kosmických vláknech se shlukují tisíce galaxií do obrovských zdí. A pak jsou tu prázdná místa – obří bubliny absolutního ničeho. Říká se jim voidy (z anglického slova pro prázdnotu či dutinu). V těchto oblastech chybí plyn, prach i hvězdy. Jsou to ty nejčernější pustiny, jaké si lze vůbec představit.
Představte si vesmír jako ementál. Dlouho jsme si mysleli, že my, tedy Mléčná dráha, tvoříme samotnou hutnou hmotu sýra. Nyní se však s mrazivou jistotou ukazuje, že ve skutečnosti sedíme přímo uprostřed té největší díry.
A právě tady začíná náš příběh. Desítky let se vědci potýkali s problémem, ze kterého jim šla hlava kolem. Říká se mu Hubbleovo napětí. O co jde? Vesmír se od velkého třesku neustále rozpíná. Když se ale fyzici pokusili změřit rychlost tohoto rozpínání, narazili na neprostupnou zeď.
Pokud použili metodu zkoumající raný vesmír pomocí CMB (Cosmic Microwave Background – kosmické mikrovlnné pozadí, tedy „ozvěnu“ velkého třesku), vyšla jim rychlost přibližně 67 kilometrů za sekundu na megaparsek. Když ale rozpínání změřili pomocí supernov typu Ia (vybuchujících hvězd v našem „blízkém“ okolí), dostali hodnotu necelých 74 kilometrů.
- Rozdíl byl markantní. Nebyla to drobná statistická chyba.
- Znamenalo to krizi. Buď byla obě naše nejlepší měřítka špatná, nebo jsme naprosto nepochopili fungování vesmíru.
- Fyzika byla v koncích. Žádný standardní model nedokázal tento rozdíl vysvětlit.
Tedy až doposud.
Odhalení jménem KBC Void
Zásadní zvrat nastal, když se trojice astronomů – Ryan Keenan, Amy Barger a Lennox Cowie – podívala na to, kde přesně se v tomto pomyslném ementálu nacházíme my. Jejich nová zjištění odhalila něco zcela nečekaného a děsivého zároveň.
Nenacházíme se v hustém vláknu galaxií. Nacházíme se ve voidu. A ne v ledajakém.
Tato oblast dostala název KBC Void (podle počátečních písmen příjmení svých objevitelů). Jde o monstrózní prázdnotu, která měří napříč zhruba 2 miliardy světelných let. Pro představu: to je tak obrovská vzdálenost, že i světlu letícímu tou nejvyšší možnou rychlostí trvá dvě miliardy let, než tuto pustinu vůbec přelétne. KBC Void je jednou z největších známých struktur – respektive „nestruktur“ – jaké kdy byly v pozorovatelném vesmíru identifikovány. Naše domovská galaxie, Mléčná dráha, a celá Sluneční soustava se nacházejí v podstatě v jejím samotném centru.
Podle odborných analýz, které publikoval prestižní časopis Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, je v této naší bublině zhruba o 20 až 50 procent méně hmoty, než činí kosmický průměr. Jsme jako trosečníci na osamělém ostrově, obklopeni nekonečným oceánem prázdnoty.
Jak naše adresa řeší největší fyzikální krizi
A právě to je ten klíčový dílek skládačky, který všechno vysvětluje. Pokud žijete v KBC Voidu, vaše vnímání reality je znatelně narušené.
Jak to funguje v praxi? Představte si, že stojíte uprostřed rozlehlé, prázdné haly. Na samotných okrajích haly, daleko od vás, je obrovský dav lidí natlačený na sebe. Gravitace ve vesmíru funguje jako přitažlivost tohoto davu. Hustší oblasti k sobě stahují hmotu z těch řidších.
Vzhledem k tomu, že je KBC Void extrémně řídký, ale venku za hranicemi této bubliny (v obřích kosmických vláknech) leží obrovská koncentrace hmoty, působí na nás toto vnější okolí svou silnou gravitací. Doslova vytahuje galaxie z vnitřku voidu směrem ven. Tuto mechaniku podrobně rozebírá i rozsáhlá spolupráce Univerzity Karlovy a Univerzity v Bonnu, která ukazuje, jak může takzvaná místní prázdnota způsobovat gravitační odtok galaxií.
Tento jev vytváří iluzi rychlejšího rozpínání. Když se svými teleskopy díváme na blízké galaxie uvnitř našeho voidu a měříme jejich rychlost vzdalování pomocí supernov, nepozorujeme jen samotné rozpínání vesmíru. Pozorujeme rozpínání plus to, jak jsou tyto galaxie vysávány ven gravitací z okolní, hutnější hmoty.
Lokálně (uvnitř naší bubliny) se tedy všechno vzdaluje o zhruba 10 % rychleji. Ale když se podíváme mnohem dál, na záření z počátku věků, které k nám putuje z hlubin za hranicemi naší prázdnoty, vidíme skutečnou, průměrnou hodnotu rozpínání.
Co z toho plyne pro lidstvo?
Zjištění, že jsme „obyvateli pustiny“, má zásadní filozofické i vědecké dopady. Ukazuje se, že nejsme jen nepatrná zrnka prachu v nekonečnu. Jsme zrnka prachu zapadlá ve velice netypickém, opuštěném koutě tohoto nekonečna. Naše měření byla dlouho chybná jen proto, že jsme si neuvědomili, jak podivné místo k životu nám vesmír přidělil.
Standardní kosmologický model ΛCDM (model zahrnující temnou energii a studenou temnou hmotu) totiž s takto obřími a hlubokými prázdnotami vůbec nepočítal. Někteří fyzici proto tvrdí, že existence KBC Voidu by mohla vést až k přepsání Newtonových a Einsteinových zákonů gravitace pro extrémní vzdálenosti.
Díváme se do tmy, žijeme ve tmě a naše okno do reality je zkreslené sklem naší vlastní samoty. KBC Void nám dává důležitou lekci z pokory: nikdy nemůžete pochopit celý obraz, dokud nezjistíte, z jakého místa v galerii se na něj vlastně díváte.
P.S.
Díky, že jste dočetli až sem! Doufám, že až se příště podíváte na noční oblohu a pocítíte tu skutečnou hloubku vesmíru, přestanete se cítit jako „malé zrnko prachu“ a místo toho si uvědomíte, jakou vzácnou náhodou je, že se naše domovská galaxie nachází zrovna v centru tak gigantické a záhadné prázdnoty. Pokud vám tento vhled do světa kosmické pavučiny a konce mýtů o rovnoměrně rozprostřeném vesmíru pomohl uvidět krásu v naší osamělé adrese, budu moc rád za vaši podporu. Symbolický příspěvek v ceně jedné kvalitní kávy mi pomůže dál sledovat tyto astrofyzikální studie a přinášet vám fakta, která nám vracejí úžas a pokoru do každodenního života.
