Student World

Dosud nejostřejší obraz velmi ranného vesmíru pořízený v mikrovlnné části spektra přispěl k výraznému zpřesnění stáří kosmu, jeho složení či doby objevu prvních hvězd ve vesmíru. Přinesl také nové důkazy hovořící ve prospěch teorie Velkého třesku a koncepce inflace.

Představa o vesmíru, která byla po mnoho staletí a tisíciletí poměrně ustálená, se začala významně měnit ve 20. století. Objev vzdalování galaxií, učiněný Edwinem Hubblem v roce 1929, odhalil rozpínání vesmíru. Odtud už nebylo daleko pro "zpětný chod" do okamžiku, kdy vzdálenosti ve vesmíru byly nekonečně malé – vznikla teorie Velkého třesku. Nekonečně malé vzdálenosti znamenaly obrovskou hustotu a tím i teplotu.
Z počátku byl vesmír neprůhledný, ale v určitém okamžiku klesla jeho hustota tak, že "prokoukl". A tehdy se objevilo záření. Vysoké teploty způsobily, že se jednalo o záření gama, nejenergetičtější složku elektromagnetického záření vůbec. S ochlazováním vesmíru v něm klesá hustota, teplota a zároveň se "chladí" i samotné prvotní záření. Výpočty ukázaly, že dnes by mělo být toto původní záření detekováno v mikrovlnném oboru spektra. A skutečně, tzv. kosmické mikrovlnné pozadí bylo v roce 1964 opravdu pozorováno. Arno Penzias a Robert Wilson za jeho objev dostali Nobelovu cenu. A v roce 1992 družice COBE změřila teplotu tohoto záření. Je téměř uniformní, kolem 2,725 K. Už tehdy byly zjištěny drobné fluktuace (řádově 0,001 K), které jsou interpretovány jako důsledky nehomogenního rozložení hmoty ve velmi mladém vesmíru.

30. června 2001, Cape Canaveral – ze startovací rampy B komplexu 17 se zvedá raketa Delta 2 s družicí MAP (Microwave Anisotropy Probe). Družice o hmotnosti 840 kg, výšce 5 metrů a šířce 3,8 metru se po oddělení od rakety za pomoci gravitace Měsíce přesune do Lagrangeova bodu L2. Zde, ve vzdálenosti 1,5 miliónu kilometrů od Země, v opačném směru než leží Slunce, se navzájem kompenzuje gravitační vliv naší planety a mateřské hvězdy. Sonda je zde navíc daleko od jakýchkoliv rušivých vlivů umělého původu. Kryta pětimetrovým štítem se nerušeně věnuje mapování vesmíru právě v oblasti mikrovlnného záření. Během prvního roku prohlédla celou oblohu dvakrát. Získaná data byla šest měsíců analyzována a nyní byly oznámeny výsledky. Sonda mezitím dostala přívlastek Wilkinson na památku nedávno zesnulého kosmologa.

Před startem projektu se vědci domnívali, že vesmír vznikl asi před 14 miliardami let a trvalo 300 až 500 tisíc let, než se stal průhledným. Obě tato čísla družice WMAP výrazně zpřesnila. Byla pořízena mapa celé oblohy v mikrovlnném záření, která ukazuje jak vesmír v tento moment vlastně vypadal. V srovnání s dřívějšími daty družice COBE jsou zde viditelné detaily 35krát menší. V jistém okamžiku se materiál ve vesmíru začal shromažďovat do shluků, které tlak záření snažil od sebe odtlačit. Vznikly oscilace, jejichž detailním studiem byl tým WMAP schopen určit přesně dobu, kdy se vesmírem mohly začít šířit fotony. V tento okamžik vesmír zprůhledněl a shlukování vedlo v konečném důsledku ke vzniku galaxií a hvězd. Stalo se tak 380 000 let po Velkém třesku.

Dalším důležitým "datem" v historii vesmíru je vznik prvních hvězd. V minulosti astronomové předpokládali, že první hvězdy se ve vesmíru objevily když byl kolem 1 miliardy let starý. Později, na základě hlubokých pohledů do vesmíru pořízených Hubble Space Telescope, snížili toto číslo na stovky miliónů let. V datech družice WMAP hledali vědci známky slabých změn polarizace mikrovlnného záření kosmického pozadí. Polarizace byla způsobena světlem nově zrozených hvězd, které ionizovalo materiál v jejich okolí. Výsledky jsou velmi překvapivé. První hvězdy zazářily už v době, kdy byl vesmír jen 200 miliónů let starý. Tak nízké číslo je nečekané.

Data z družice WMAP vedla i k dosud nejpřesnějšímu určení stáří vesmíru. Číslo 13,7 miliardy let je velmi dobrém souhlasu s dřívějšími zjištěními, ale ohromuje jeho přesnost. Je určeno s chybou pouhého jednoho procenta. A co více, způsob, kterým se k němu došlo je naprosto odlišný a nezávislý na dosud užívaných metodách. A poslední zjištění říká, že atomy normální hmoty tvoří jen 4 procenta vesmíru, 23 % připadá na hmotu temnou, o které dnes nic nevíme, a zbývajících 73 % na tzv. temnou energii, odpudivou sílu urychlující rozpínání vesmíru.

Nová data ukazují, že teorie Velkého třesku a inflační teorie, která vysvětluje okamžiky těsně poté, jsou stále nejlepšími způsoby jak historii vesmíru popsat. Vědci jsou jejich kvalitou doslova nadšeni a slibují si od nich zpřesnění základních modelů.

autor Pavel Koten