Jak by „supervoid“ a upravená gravitace mohla vyřešit vesmírný hlavolam

Jedna z největších kosmologických záhad se soustředí na rozpor v tom, jak rychle se vesmír rozpíná. Nová studie přichází k zajímavému řešení použitím modifikované teorie gravitace a znepokojivého „superprázdna“, ve kterém naše galaxie sídlí.

Z našeho úhlu pohledu zde na Zemi se zdá, že všechny galaxie se od nás řítí pryč, a to díky rozpínání vesmíru. Neděje se to však plochou rychlostí – Hubbleův-Lemaîtrův zákon popisuje, jak se vzdálenější galaxie vzdalují od Země mnohem rychleji než ty, které jsou nám bližší.

Během několika posledních desetiletí se astrofyzici pokoušeli vypracovat rovnici, která to popisuje, pomocí hodnoty zvané Hubbleova konstanta. To udává rychlost v kilometrech za sekundu na megaparsek (km/s/Mpc) – galaxie 2 Mpc od Země se tedy v podstatě bude řítit pryč dvakrát rychleji než galaxie vzdálená 1 Mpc.

Někteří astronomové měří Hubbleovu konstantu v relativně blízkém vesmíru pomocí předvídatelných supernov, což jim dává hodnotu kolem 73 km/s/Mpc. Jiní ji změřili ve vzdáleném vesmíru studiem radiace pozadí z Velkého třesku – a Hubbleově konstantě přiřadili hodnotu kolem 67,5 km/s/Mpc. Problém je v tom, že jak se technologie zdokonaluje, nejistota se v obou technikách důsledně snižuje, přesto nesouhlasí s tím, že neexistuje prostor pro překrývání, a to i po zohlednění známého zrychlení expanze. To vede k problému známému jako Hubbleovo napětí.

Ale nová studie navrhuje řešení Hubbleova napětí. Podle výzkumníků z University of Bonn a University of St. Andrews možná budeme muset vzít v úvahu naše místo ve vesmíru a zpochybnit některé předsudky.

Asi před deseti lety tým astronomů objevil, že naše domovská galaxie, Mléčná dráha, se zdá být umístěna v gigantické prázdnotě, kde je podstatně méně hmoty než jinde ve vesmíru. Je to proto, že hmota není rovnoměrně rozprostřena po celém vesmíru – má tendenci být distribuována v shlucích a prázdných místech, jako kolosální houba. Náhodou žijeme ve vzduchové kapse v té houbě.

To by mohlo mít vedlejší efekt, že hmota v tomto superprázdnu je přitahována k hustěji zabalené hmotě, která obklopuje bublinu. Jako taková by se blízká hmota (tj. galaxie) pohybovala rychleji než vzdálenější hmota, což odpovídá Hubbleovu napětí.

AG Kroupa/Univerzita v Bonnu

Stále to však není tak jednoduché – aby toto vysvětlení fungovalo, musí si astronomové pohrát i se zákony gravitace. Když tým aplikoval alternativní teorii gravitace nazvanou modifikovaná Newtonova dynamika (MOND), Hubbleovo napětí zcela zmizelo, přičemž pozorovaná nesrovnalost byla zcela vysvětlena nepravidelně rozloženou hmotou.

To však není jen pohodlný matematický trik. MOND má určitý precedens jako legitimní teorii, s důkazy, které lze vidět ve více než 150 galaxiích, určitých hvězdokupách a dokonce i na planetách v naší vlastní sluneční soustavě. Vysvětlovalo by to také zvláštnosti připisované temné hmotě, té záhadné látce, která se neustále neobjevuje v experimentech určených k její detekci. Ve skutečnosti samotný supervoid podle Standardního modelu nedává smysl – ale funguje pod MOND.

Ačkoli rostoucí množství důkazů podporuje MOND, stále to není široce přijímaná teorie. Bude třeba udělat více práce, abychom otestovali nápad a zda dokáže vyřešit některé z největších záhad ve vesmíru.

Výzkum byl publikován v časopise Měsíční oznámení Královské astronomické společnosti.

Zdroj: Univerzita v Bonnu