Červen 2011

Nerozluštěné záhady vesmíru

Alexandr Petrželka

Jak je velký vesmír? Představa nekonečna je pro normální lidskou mysl nepřijatelná. Jen matematici dokáží pracovat s něčím, co nemá začátek ani konec. Co bylo na začátku? Věřící to mají snadné, berou jako nezpochybnitelný fakt, že všechno začalo slovem. Vědci tvrdí, že na počátku byla singularita - matematicky výjimečný bod, v němž funkce není definována nebo nemá řešení, kosmologicky „něco“, co se vymyká běžným fyzikálním zákonům. Jenže hloubavý člověk se zeptá: „A co bylo předtím?“ Vesmír je plný otázek, na které nejsou odpovědi.

Obří bubliny záření

Jsou jako dvě koule, každá o průměru 24 tisíc světelných let, posazené nad středem galaxie. Nad i pod, takže viděno z vnějšku jakoby se Mléčná dráha protahovala mezi dvěma koulemi rentgenových a gama paprsků. Koule svírající naši galaxii objevil loni v listopadu astrofyzik Dough Finkbeiner z Harvard-Smithsonianského střediska v Cambridge v Massachusetts. Z galaktické periferie, kde leží Slunce, koule zabírají celou oblohu mezi souhvězdími Panny a Jeřába. „Nechápeme, jak to mohlo vzniknout,“ přiznal Finkbeiner. Záhadné bubliny objevil analýzou veřejně dostupných dat pomocí Fermiho teleskopu NASA, což je největší zařízení na sledování „nebeského“ záření gama paprsků. Astronomové se přiklánějí k hypotéze, že jde o důsledek zhroucení gigantické černé díry v centru galaxie, protože podobné vysoce energetické exploze byly pozorovány i v jiných galaxiích.

Anomálie Pioneer

Před více než deseti lety, když se dvojice sond Pioneer 10 a 11 na cestě k hranicím naší sluneční soustavy ocitla kvůli získání potřebné rychlosti znovu v blízkosti Země, zaregistroval řídící tým projektu zvláštní změny v jejich dráze. Ve spirále, jež je vedla kolem Země s cílem urychlit jejich cestu směrem ven z planetárního systému, začaly v rozporu s výpočty nabírat nepatrné zrychlení vůči Slunci. Vědci si nečekané chování sond vysvětlovali pomocí známých fyzikálních zákonů – buď na ně zapůsobilo nějaké záření, nebo je „přesměroval“ nechtěný únik paliva. Objevily se však i spekulativnější názory, například zpochybnění univerzální platnosti zákona gravitace. Anomálie, která dostala jméno po sondách Pioneer, se ukázala i u dalších vesmírných sond. I ty při průletu kolem Země nepatrně zrychlily či zpomalily proti vypočítané dráze. Záhadu zkoumal John Anderson z Laboratoře tryskového pohonu NASA. Analyzoval pět družic vyslaných do vzdálených oblastí sluneční soustavy – Galileo, který cestou k Jupiteru minul Zemi dvakrát, NEAR k asteroidu Eros, evropskou Rosettu letící ke kometě Čurjumov-Gerasimenko, Cassini k Saturnu a Messenger k Merkuru. Messenger, jenž se k Zemi blížil a vzdaloval se od ní v téměř stejné zeměpisné šířce, se od předpokládané dráhy nijak neodchýlil, v ostatních případech se výsledná dráha sond s výpočty neshodovala. Například mise NEAR vedla sondu k Zemi z jihu na šířku 20 stupňů, ale od Země se na sever vydala z 72. stupně zeměpisné šířky. „Cosi“ ji zrychlilo o 13 milimetrů za sekundu. Je to změna jen v řádu jedné milióntiny vypočítané rychlosti, ale v astronomických vzdálenostech se už projeví. „Cítím pokoru i zmatek, nemáme pro to žádné vysvětlení,“ svěřil se Anderson. „Zřejmě to souvisí se vztahem dráhy k zemskému rovníku a k rotaci planety, ale jak, to netušíme.“

Kruhy ve stopách prvotního vesmíru

Podle všeobecně přijímané teorie vzniku vesmíru, tzv. standardního modelu, se v kratičkém časovém úseku po velkém třesku před 13,8 miliardy let vesmír rozpínal exponenciální rychlostí. Došlo k tzv. inflaci, která nyní pokračuje více méně rovnoměrným rozpínáním už podstatně pomalejší rychlostí. Prvotní podobu inflačního vesmíru - v rozporu s fyzikou všude stejného - odráží zbytkové mikrovlnné pozadí (CMB), elektromagnetické záření někdejšího plazmatu. Dvojice vědců v něm našla na několika místech soustředné kruhy o stejné teplotě. Vahe Gurzadyan z Jerevanského fyzikálního institutu v Arménii a Roger Penrose z britského Oxfordu přišli loni v prosinci s provokativním názorem, že je to stopa po kolizi černých děr z doby před velkým třeskem. Taková kolize mohla podle nich vyvolat sféricky se šířící gravitační vlny, které pak zanechaly ony charakteristické kruhy v mikrovlnném pozadí „našeho“ vesmíru. Opírají se přitom o snímky CMB sondy WMAP, na nichž okolo asi deseti tisíců bodů identifikovali teplotní rozdíly ve formě kruhů. U mnoha z nich pak zjistili teplotní odchylky směrem dolů. Rovnoměrnost vesmíru, vysvětlovaná inflací, by tedy měla být výsledkem poslední fáze vesmíru existujícího před tím naším. Domyšleno to znamená, že vesmíry donekonečna následují jeden po druhém. To ovšem staví na hlavu celý standardní model.

Magnetar místo černé díry

Magnetar je neutronová hvězda se silným magnetickým polem, vzniklá zkroucením supernovy po gravitačním kolapsu původní hvězdy, tzv. progenitoru. Čím větší hvězda, tím větší tlak na její vnitřní jádro a rychlejší hoření vodíku v něm. Když palivo vyhoří, hvězda se zhroutí a exploduje. Jestliže se zhroutí hvězda o hmotnosti alespoň pětadvacetinásobku našeho Slunce, vznikne černá díra. To je jakási „jáma“ s obrovskou gravitací, která přitahuje a pohlcuje všechno kolem včetně světla. To jsou uznávané astronomické zákony. Jenže v hvězdokupě Westerlund 1 v 16 tisíc světelných let vzdáleném souhvězdí Oltáře byl nedávno objeven obří magnetar, jehož progenitor musel být čtyřicetkrát větší než Slunce. Jeho zhroucením ale nevznikla černá díra, nýbrž magnetická hvězda. Westerlund je unikátní nakupení obřích hvězd. „Kdyby Slunce bylo jeho součástí, zářily by na noční obloze stovky hvězd jasných jako Měsíc,“ připodobnil hvězdokupu Ben Ritchie v loňském srpnovém čísle časopisu Astronomy and Astrophysics. Studie nabídla možné vysvětlení příčiny, proč byl vesmír obohacen o unikátní magnetickou hvězdu, místo aby se zrodila jen další černá díra. Gigantická původní hvězda mohla být součástí provázané dvojice těles - dvojhvězdy. Menší těleso svou gravitací z většího souputníka „stáhlo“ část jeho hmoty. Obr tak v okamžiku svého zhroucení v supernovu měl už jen zlomek původní hmotnosti, který „stačil“ na přerod v neutronovou hvězdu. Jenže je tu háček – progenitor by musel ztratit devět desetin své hmotnosti. Logicky se nabízí otázka: proč nevybuchlo i zvětšené dvojče?

Stále se to opakuje: vyřešení jedné záhady přináší záhadu novou.

(Právo)