Má vesmír koniec, alebo pokračuje donekonečna? Astronómovia našli stopu v žiarení po veľkom tresku
Má vesmír hranice, alebo pokračuje donekonečna? Merania reliktného žiarenia naznačujú plochú geometriu vesmíru, no vedci stále nevedia, či je skutočne nekonečný, alebo len extrémne veľký a uzavretý.
Astronómovia dnes dokážu zmerať vzdialenosť galaxií vzdialených miliardy svetelných rokov. Napriek tomu stále nepoznajú odpoveď na jednu z najväčších otázok kozmológie, má vesmír konečnú veľkosť, alebo pokračuje donekonečna?
Dnešné pozorovania priniesli jednu dôležitú stopu, píše SciTech Daily. Vesmír sa podľa nich správa ako geometricky plochý. Táto informácia však neznamená, že musí byť automaticky nekonečný.
Kozmické „trojuholníky“ pomáhajú vedcom pochopiť tvar vesmíru
Vedci využívajú jednoduchý matematický trik. Na plochej rovine majú trojuholníky presne definovanú vlastnosť, súčet ich vnútorných uhlov je 180 stupňov. Ak sa však rovnaký trojuholník objaví na zakrivenom povrchu, výsledok sa zmení. Na povrchu Zeme napríklad môže súčet uhlov presiahnuť 180 stupňov.
Astronómovia preto hľadali podobné „trojuholníky“ v kozmickej mierke.
Najlepším nástrojom sa stalo kozmické mikrovlnné pozadie, slabé žiarenie, ktoré vzniklo asi 380-tisíc rokov po veľkom tresku. V tomto žiarení sa nachádzajú drobné teplotné škvrny.
Neprehliadni
Fyzika plazmy umožnila presne vypočítať, akú veľkosť by mali tieto škvrny mať.
Ak by bol vesmír zakrivený, svetlo by počas miliárd rokov mierne zmenilo smer. To by zmenilo aj pozorovanú veľkosť týchto škvŕn.
„Škvrny majú presne takú veľkosť, akú očakávame v plochom vesmíre,“ uviedli astrofyzici.
Práve preto dnes vedci hovoria, že geometria vesmíru vyzerá plochá.
Tu sa veci skomplikujú. Plochý vesmír totiž stále môže byť konečný. Predstav si obyčajný list papiera, ktorý je taktiež plochý. Ak ho stočíš do valca alebo do tvaru donutu, jeho povrch zostane geometricky plochý, no celý priestor sa uzavrie.
Matematika nazýva tento rozdiel topológia.
„Vesmír môže mať plochú geometriu a zároveň uzavretý tvar,“ vysvetľujú vedci.
V takom prípade by sa teoreticky dalo cestovať jedným smerom a po veľmi dlhej ceste sa objaviť na mieste štartu, podobne ako pri ceste okolo Zeme. Prakticky je niečo také o niečo zložitejšie. Vesmír sa totiž rozpína.
Ako rozpínanie vesmíru komplikuje diskusie o tvare a topológii
Vesmír nie je statický priestor, merania potvrdzujú, že sa galaxie od seba postupne vzďaľujú.
Ak by bol vesmír nekonečný, bol by nekonečný už v momente veľkého tresku. Rozpínanie v tomto prípade znamená niečo iné, zväčšuje sa samotná mierka priestoru, teda vzdialenosť medzi objektmi.
Ak by bol vesmír konečný, napríklad podobný donutu, rozpínanie by zväčšovalo jeho „obvod“. Problém je v tom, že vesmír sa rozťahuje rýchlejšie, než by si ho dokázal obletieť.
Aj keby sa priestor uzatváral sám do seba, prakticky by si sa na začiatok nikdy nedostal.
Merania nikdy neponúkajú absolútnu presnosť. Satelit Planck, ktorý detailne zmapoval žiarenie po veľkom tresku, ukázal plochosť vesmíru s presnosťou približne 0,4 %.
To ponecháva malý priestor pre inú možnosť, vesmír môže byť v skutočnosti obrovská guľa.
Len je tak gigantická, že jej zakrivenie nedokážeš v našej pozorovateľnej oblasti spozorovať.
Situácia pripomína mravca na povrchu obrovského balóna. Preňho sa povrch javí ako rovina, hoci v skutočnosti ide o zakrivený priestor.
Temná energia má tiež dopad na tvar vesmíru
Tvar vesmíru súvisí aj s tým, koľko hmoty a energie obsahuje. Ak by hustota presne dosiahla takzvanú kritickú hodnotu, vznikol by plochý vesmír, ktorý by sa rozpínal navždy, ale postupne by spomaľoval.
Realita ale ukazuje iný scenár. Pozorovania totiž ukázali existenciu temnej energie. Tá sa správa ako forma antigravitácie a spôsobuje, že rozpínanie vesmíru sa zrýchľuje.
Tento proces nás postupne odstrihne od vzdialených galaxií. Ich svetlo sa raz jednoducho prestane dostávať do našej časti vesmíru.
Ak by si sa pozrel na vesmír cez matematiku, tá umožňuje oveľa bizarnejší priestor
Teória umožňuje existenciu aj zvláštnych foriem vesmíru. Matematici poznajú napríklad topológiu nazývanú Hantzsche-Wendtov priestor.
Ide o vesmír, ktorý je konečný, plochý a bez hraníc. Pri cestovaní by však dochádzalo k zvláštnym rotáciám priestoru.
Predstav si starú videohru Asteroids. Loď vyletí z obrazovky vpravo a objaví sa vľavo. V niektorých matematických modeloch by sa pri tom ešte otočila.
„Matematika dovoľuje vesmíru byť oveľa zvláštnejším miestom, než si dokážeš predstaviť,“ poznamenávajú vedci.
Výskumy pokračujú, no pravdou je, že odpoveď zatiaľ nepoznáme
Astronómovia už presne zmerali vek vesmíru, jeho rozpínanie aj mapu reliktného žiarenia. Napriek tomu stále nevedia, aký veľký vesmír naozaj je.
Vesmír môže byť v skutočnosti nekonečný a pokračovať bez konca všetkými smermi. Rovnako však môže byť konečný, len taký obrovský, že jeho skutočnú veľkosť zatiaľ nedokážeme ani odhadnúť.
Existuje aj tretia možnosť, priestor môže mať zvláštny tvar alebo topológiu, ktorú dnešné merania nedokážu odhaliť, takže sa nám zatiaľ javí jednoduchší, než v skutočnosti je.
Veda zatiaľ dokáže skúmať len náš pozorovateľný región. Za jeho hranicou sa môže skrývať priestor oveľa väčší, alebo úplne iný, než dnes predpokladáme.
