Nobelova cena za fyziku 2019

Ocenený bol výskum vesmíru. Polovicu ceny si odniesol James Peebles za teoretický výskum v kozmológii, druhú polovicu si rozdelili Michel Mayor a Didier Queloz za objav exoplanét.

Aj keď sa obe časti ceny týkajú vesmíru, sú pomerne rôznorodé.

James Peebles sa venoval správaniu vesmíru tesne po jeho vzniku. Niekoľko státisícov rokov po Veľkom tresku bol vesmír plný hustej a horúcej hmoty, ktorá úplne bránila svetlu k pohybe. Potom, ako vesmír chladol, sa hmota začala spomaľovať a tvoriť neutrálne atómy – čo oslobodilo svetlo, ktoré sa zrazu mohlo voľne šíriť priestorom.

Toto, tzv. reliktové žiarenie, ktoré vzniklo asi 380 000 rokov po Veľkom tresku, sa vesmírom šíri dodnes. Spolu s nim starlo a rozpínalo sa, dnes je natiahnuté až na mikrovlnné dĺžky. Prichádza k nám zo všetkých strán a možno neuveríte, ale asi ste ho videli. Časť čierno-bieleho šumu na starých televízoroch bola spôsobená práve reliktovým žiarením.

Časť výskumu Peeblesa sa venovala práve tomuto žiareniu, patrí medzi ľudí, ktorí ho predpovedali na základe teoretických výpočtov. Reliktové žiarenie vypĺňa celý (známy) vesmír a ak ste niekedy počuli, že prázdny priestor má teplotu okolo 3 Kelvinov, teda 3˚C nad absolútnou nulou, myslí sa tým teplota práve tohto žiarenia.

Teplota žiarenia však nie je izotrópna – mierne sa mení v závislosti od smeru, ktorým sa práve pozeráme (asi na 4 desatinnom mieste). Znie to ako drobnosť, no je artefakt z času, kedy reliktové žiarenie vzniklo a nesie so sebou cenné informácie zložení vesmíru, vplyve temnej hmoty či energie, alebo o rozložení hmoty vo vesmíre tesne po jeho vzniku.

Práve tieto nerovnosti v rozložení hmoty viedli neskôr napríklad k vzniku galaxií. Okrem toho sa Peebles venoval aj vzniku atómov v ranom vesmíre, tmavej hmote či tmavej energii.

Medzi jeho hlavný prínos patrí, že k vtedy ešte pomerne vágnym predstavám o skorom vesmíre pridal jasné predpovede, ktoré ho prepojili s vesmírom, ktorý pozorujeme dnes – čím túto oblasť fyziky postavil na pevné nohy.

Druhú časť ceny si odniesli Michel Mayor a Didier Queloz za objav exoplanét, teda planét, ktoré krúžia okolo inej hviezdy, než je naše Slnko.

Hlavný problém výskumu vzdialených planét je, že nerozdivel od hviezd nesvietia. Ako ich teda dokážeme pozorovať?

Je niekoľko možností. Napríklad, planéty a hviezdy obiehajú okolo spoločného ťažiska. Bežne je hviezda oveľa ťažšia než obiehajúca planéta a tak je ťažisko hviezdy prakticky aj ťažiskom sústavy. Ak je však planéta veľmi ťažká, tak je ich spoločný stred výrazne posunutý a hviezda sa pri spoločnom obehu výrazne hýbe.

To sa prejaví na svetle, ktoré z hviezdy vychádza. Keď sa hýbe práve smerom k nám, je svetlo stlačené (modrejšie), keď ide od nás, je natiahnuté (červenšie). Podobne, ako sa znie inak auto, ktoré sa k nám približuje a ktoré sa vzďaľuje.

Práve spresnením takejto metódy objavili laureáti v roku 1995 prvú exoplanétu – 51 Pegasi b, vzdialenú od nás asi 50 svetelných rokov. Táto planéta sa nachádza tak blízko svojej hviezdy, že je na jej povrchu asi 1000˚C, takmer určite nevhodné pre hocijakú formu života. No dnes už poznáme cez 4000 exoplanét, skúmame ich rafinovanejšími metódami a postupne hľadáme stopy mimozemského života.

Neviem ako pre vás, ale pre mňa je výskum vesmíru nesmierne pútavá vec. Možno to neprináša toľko praktického úžitku ako iné oblasti vedy, no pripomína nám to naše malé mieste vo svete. Veľmi ma táto cena potešila!

[Samuel]

PS: Najzaujímavejšia metóda pozorovania exoplanét je tzv. tranzitná, kedy planéta na chvíľu (čiastočne) zatieni svetlo svojej hviezdy. Dôvodom je, že toto svetlo prejde aj cez atmosféru planéty a prinesie tak informácie o jej zložení.
PS2: Ďakujeme za zdieľanie!
PS3: Ak sa vám články Vedátora páčia a považujete ich za hodnotné, môžete nám prispieť na fungovanie projektu https://vedator.space/podporte-nas/

– – –

Naše predošlé články na tieto témy: Reliktové žiarenie, Je vesmír len jeden?, Veľká kríza kozmológie, Mapa exoplanét, Ako vieme, že je voda na planéte vzdialenej 110 svetelných rokov?

– – –

Viac info:
https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2019/press-release
https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2019/popular-information
https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2019/summary/

Nobelova cena za chémiu
Nobelova cena za medicínu a fyziológiu