Aktualizace v kosmologii: Nečekané výsledky Atakamoského kosmologického teleskopu
Po téměř dvaceti letech výzkumu přinesly konečné údaje z Atakamoského kosmologického teleskopu (ACT) ohromující závěr – jeden z klíčových čísel současné kosmologie nesedí s realitou tak, jak by měl. Problém není drobný ani technický. Nutí nás znovu přehodnotit, zda je náš současný model vesmíru vůbec správný.
Skoro 20 let pozorování a znepokojující závěr
Od října 2007 až do poloviny roku 2022 zkoumal ACT, umístěný v chilské Atacama, mikrovlnné a milimetrové záření vesmíru. Během této doby zachytil neobvyklé galaktické shluky, jemné struktury a spoustu údajů o raných stádiích vesmíru. Hlavním cílem teleskopu však vždy bylo jedno – kosmické mikrovlnné pozadí (CMB).
CMB je nejstarší světlé, které máme k dispozici – ozvěna Velkého třesku, která vznikla přibližně před 13,8 miliardy let, když vesmíru bylo jen kolem 380 tisíc let. Toto záření je považováno za klíčový kámen našeho kosmologického pochopení, a proto jakékoli nesrovnalosti v něm mají velmi vážné důsledky.
Hablova konstanta – číslo, které už nesouhlasí
Celý problém se točí kolem tzv. Hablovy konstanty – velikosti, která popisuje, jak rychle se vesmír dnes rozšiřuje. To je jeden z fundamentálních parametrů kosmologie, a teoreticky by měl být stejný bez ohledu na to, jak jej měříme.
Realita je však jiná. Existují dvě hlavní měřicí metody. První spočívá v pozorování relativně blízkých galaxií, měření jejich vzdáleností a vzdáleného pohybu. Druhá metoda spočívá ve vyvození Hablovy konstanty z kosmického mikrovlnného pozadí, tedy z velmi raného stavu vesmíru.
Tato dvě měření dávají různé hodnoty, které se navzájem neshodují ani s ohledem na chyby. Tento rozpor byl již několik let nazýván Hablovou tenzí – a stal se jednou z největších záhad současné kosmologie.
ACT potvrdil to, co mnozí doufali, že nepotvrdí
Dosud byly údaje z družice Planck hlavním standardem pro raný vesmír. Nyní konečné výsledky ACT nejenže odpovídají závěrům „Planck“, ale také je posilují.
Data z ACT ukázala, že Hablova konstanta vypočítaná z CMB odpovídá výsledkům „Planck“ nejen co se týče kolísání teploty, ale také v polárizaci světla. To je obzvláště důležité, protože polárizace poskytuje další, nezávislé informace o raném vesmíru.
Proč je to vážný problém
Ideálně by všechny spolehlivé metody měly poskytovat velmi podobnou rychlost rozšiřování vesmíru. Pokud tomu tak není, mohou být pouze dvě možnosti: buď někde děláme systémovou chybu, nebo je náš teoretický model vesmíru neúplný.
V posledních letech se astronomové snažili najít alternativy tím, že navrhovali takzvané rozšířené kosmologické modely – teoretické alternativy k standardnímu popisu vesmíru. V těchto modelech byly zavedeny dodatečné částice, nové interakce či nepravidelné vlastnosti temné energie.
Avšak data z ACT zde zasadila další ránu. Analýza ukázala, že asi 30 nejčastěji navrhovaných rozšířených modelů prostě neodpovídá pozorováním. Jinými slovy, většina „záchranných variant“ byla odmítnuta jedním rázem.
Polárizace – klíč k ranému vesmíru
Jednou z největších výhod ACT byly vysoce detailní mapy polárizace kosmického mikrovlnného pozadí. Polárizace je vlastnost světla, která ukazuje, kterým směrem kmitá elektromagnetické pole. Podmínky v raném vesmíru zanechaly jemnou, ale měřitelnou stopu polárizace.
ACT, s šesti metry širokým zrcadlem, shromáždil mnohem citlivější data než „Planck“, jehož zrcadlo bylo pouze 1,5 metru. Větší zrcadlo znamená větší sběr světla a lepší rozlišení, což nám umožňuje přesněji testovat kosmologické modely.
Právě tyto údaje o polárizaci „uzavřely dveře“ mnoha teoretickým pokusům vysvětlit Hablovu tenzi jednoduchými úpravami.
Co to znamená pro naše chápání vesmíru
Je důležité zdůraznit: to neznamená, že předchozí data byla chybná. Naopak – výsledky ACT a „Planck“ se vzájemně doplňují a posilují. Problém nespočívá v měřeních, ale v tom, jak je interpretujeme.
Kosmolové se nyní ocitli v nepříjemné, ale zároveň velmi vzrušující situaci. Pokud Hablova tenze není chybou, může to znamenat, že:
- naše chápání temné energie je nesprávné,
- v raném vesmíru probíhaly procesy, které jsme ještě nezahrnuli do modelů,
- nebo existuje nová fyzika, kterou jsme dosud neobjevili.
Konec jednoho etapy – začátek dalšího
Misí ACT teleskopu skončila, ale jeho odkaz teprve začíná. Konečné údaje neuzavřely otázky, naopak je ještě více zostrily. Ukázaly, že náš kosmologický obraz, i když impozantně přesný v mnoha oblastech, může mít fundamentální mezery.
Pokud nás věda něčemu učí, je to jedno: když vesmír neúprosně nesouhlasí s našimi výpočty, většinou se mýlíme my, ne on. A právě tyto okamžiky – kdy se ukáže, že „něco je velmi špatně“ – v historii často vedly k největším vědeckým průlomům.
