18. júla 2024
cosmo

Ako sa žije tmavej energii?

Náš vesmír je tvorený z časopriestoru, v ktorom sa nachádza hmota, ktorú poznáme, potom hmota, ktorú nepoznáme – ale myslíme si, že existuje – a navyše istá forma energie o ktorej nevieme prakticky nič. O existencii tejto podivnej dvojice máme indikácie z ich gravitačné vplyvu. Ich povaha patrí medzi najvýznamnejšie nezodpovedané otázky vo fyzike.

Druhá z tejto podivnej dvojice, tmavá energia, má vplyv na rozpínanie vesmíru. Urýchľuje ho a na jeho správanie má čím ďalej, tým dominantnejší vplyv.

Jej história bola celkom bujará. Einstein si uvedomil, že jeho rovnice predpovedajú dynamický vesmír v časoch, kedy si všetci mysleli, že je statický. Do svojich rovníc tak pridal kozmologickú konštantu, ktorá vesmír zastavila. Keď sa zistilo, že sa vesmír rozpína, vyhodil ju. Keď neskôr presnejšie merania určili, že sa vesmír nielenže rozpína, ale že rozpínanie sa zrýchľuje, tak sa kozmologická konštanta do rovníc vrátila; tak trochu v opačnom garde.  

Číselne veci sedeli s pozorovaniami, teória rozpínania vesmíru s kozmologickou konštantou však mala dve chybičky krásy. Po prvé, bola nevysvetliteľne malá a po druhé, objavuje sa v teórii, kde všetko ostatné žije – hmota, energia aj časopriestor sú dynamické a pre ich dynamiku poznáme rovnice. Prečo by teda práve táto kľúčová veličina mala byť iná?

A tak v roku 1988 navrhli Ratra, Peebles a Wetterich teóriu dynamickej tmavej energie. V nej je tmavá energia popísaná ako dynamická veličina – takzvaná kvintesencia –, ktorej zmenu v čase riadia pohybové rovnice. V tejto teórii nebola tmavá energia odpudivá vždy, začala sa tak správať až 3.5 miliardy rokov po Veľkom tresku. Prirodzenou vlastnosťou týchto teórií je malá aktuálna hodnota tmavej energie – presne v zhode s pozorovaniami.

Problém je (ne)jasný – tmavá energia je priamo nepozorovateľná a na rozdiel od tmavej hmoty, ktorá má tendenciu sa zhlukovať a v rôznych častiach vesmíru pôsobiť rôzne, pri tmavej energii máme v podstate len jeden jednotvárny údaj. Detaily modelu kvintesencie sa tak skúmajú ťažko.

Ako sa však vraví, vesmír nám nedlží odpovede, tobôž nie jednoduché a ľahko dostupné. Tmavá energie je ťažko dostupá teleskopmi či experimentami a tak má cenu zlata každú vec, ktorú sa o nej dokážeme dozvedieť na základe modelov a rovníc. Aj v tom tkvie význam práce Ratru, Peeblesa a Wettericha.

[Samuel]

PS: Jedného z autorov teórie dynamickej tmavej energie budeme dnes hostiť v Informačnom centre Univerzity Komenského (na Štúrovej ulici pri kamennom námestí). Vstup na Ratrovu anglickú prednášku je voľná, začíname o 18:00.

Pridaj komentár