Žijeme v cyklickém vesmíru, který prostupuje přízračné pole?  
Vesmír možná nezažil singularitu ani kosmologickou inflaci. Mohl by být cyklický a mezi Velkým křachem a Velkým třeskem by se projevilo jinak zcela nenápadné přízračné pole. Astrofyzici přišli s pěkně halloweenským nápadem.

 

Zvětšit obrázek
Vládlo při Velkém odrazu přízračné pole? Kredit: A. Corichi, J.P. Ruiz.


Všudypřítomným a takřka hmatatelným pozůstatkem pradávné minulosti našeho vesmíru je reliktní mikrovlnné záření. Podle standardního modelu vývoje vesmíru se tohle záření oddělilo od hmoty přibližně 380 tisíc let po Velkém třesku a dnes k nám přichází ze všech stran. Od svého vyzáření postupně vychládá. Původně mělo teplotu kolem 3 000 K, dnes má cca 2,73 K. Potíž je v tom, že reliktní záření celého vesmíru působí velice homogenním dojmem. Když by vesmír vznikl pozvolným zvětšováním z jednoho bodu, tedy z místa Velkého třesku, tak bychom takový obrázek nečekali. Vzdálené oblasti vesmíru by se spíš měly výrazně lišit, jenže neliší.

 

Zvětšit obrázek
Paul Steinhardt. Kredit: Princeton University.

Nejpopulárnějším vysvětlením všude víceméně stejného vesmíru je kosmologická inflace. Jednoduše řečeno, pár mžiků po vzniku vesmíru došlo k velmi krátkému ale zároveň nesmírně intenzivnímu zrychlení rozpínání vesmíru. Jako by někdo vesmír bleskurychle nafoukl, takže najednou byl 10 na 78 krát větší, nežli předtím. A díky takové kosmologické inflaci by měl být vesmír všude víceméně stejný. Nějakou strukturu v těch největších měřítcích náš vesmír má, tu ale vysvětlujeme jemnými kvantovými fluktuacemi ve velice ranném vesmíru.

 

 

Zvětšit obrázek
Dotek přízraku v cyklickém vesmíru. Kredit: Newscientist.

Okolo samotné kosmologické inflace se ovšem točí celá řada nejasností. Stále například netušíme, co vlastně inflaci způsobilo. Oborníci sice někdy mluví o hypotetickém poli či částici jménem inflaton, tím ale jen dávají najevo svou bezradnost. Inflaci si zjevně neoblíbil ani Paul Steinhardt z Princetonu, který s kolegy už řadu let coby propaguje model cyklického vesmíru. V jejich představách se dosluhující vesmír postupně smrští, projde Velkým křachem, a pak se ve Velkém třesku odrazí do nové éry existence. Dohromady se tomu říká Velký odraz (Big Bounce). Vycházejí přitom z bránové kosmologie, v níž Velké křachy následované Velkými třesky způsobuje periodické srážení M‑brán ve vícerozměrném vesmíru. Extrémní stlačení celého vesmíru během Velkého křachu vysvětluje, proč je všude víceméně stejný. A pozorované velké struktury ve vesmíru zase mohly vyrůst z nepatrných kvantových fluktuací, které prošly skrz celý Velký odraz.

 

Zvětšit obrázek
Mapa reliktního záření v podání sondy Planck. Kredit: ESA & Planck Collaboration.

Pro vědce není až tak těžké namodelovat, co se děje před a po Velkém odrazu. Problém je ale s tím, co se děje přímo během něj, jinými slovy, co se stane mezi Velkým křachem a Velkým třeskem. Některé modely cyklického vesmíru trvají na tom, že se vesmír musí zhroutit až do singularity. K rozumnému popisu takové singularity ale potřebujeme fungující kvantovou teorii gravitace, která, jak známo, doposud není k mání. Steinhardt a spol. teď proto navrhují, že předtím, než se vesmír při Velkém odrazu zhroutí do singularity, ho jisté, doposud neznámé pole nakopne opačným směrem. Autoři mluví o přízračném poli (ghost field), což není jen básnění pod vlivem již tak dost přízračné bránové kosmologie, ale podivuhodný termín teoretické fyziky. Ta označuje jako zlé duchy (bad ghosts) negativní pole, v nichž má kinetická energie záporné znaménko. Z našeho pohledu je takové přízračné pole sice fyzikálně nerealistické, jeho výhoda ale spočívá v matematické jednoduchosti. Steinhardt a spol. se k němu uchýlili proto, aby snížili náročnost svých výpočtů. Realističtější energetické pole by fungovalo také, bylo by ale mnohem obtížnější ho modelovat.

 

Podle představ autorů studie by přízračné pole mělo být nesmírně slabé, takže se nijak neprojevuje, až na dobu Velkého odrazu, kdy je vesmír nesmírně malý a hustý. Přízračné pole by při Velkém odrazu nasměrovalo vesmír k Velkému třesku, aniž by vygumovalo drobné kvantové fluktuace. Někteří odborníci jsou nadšeni. Podle Burta Ovruta z Pensylvánské univerzity ve Filadelfii je důležité, že alternativy ke kosmologické inflaci žijí a že se jim docela dobře daří. Samotný Steinhardt nicméně nezastírá, že i jejich koncept má mouchy. Tak trochu ironicky, stejně jako v případě inflace, ani u přízračného pole není vůbec jasné, co by vlastně mělo být zač. O něco víc se snad v této věci dozvíme po detailní analýze dat evropské sondy Planck, která nám poskytla doposud nejjemnější mapu reliktního mikrovlnného záření vesmíru. Když v mapě reliktního záření například najdeme stopy po primordiálních gravitačních vlnách, tak si můžeme být dost jistí, že pozorujeme ozvěnu Velkého třesku s ním související kosmologické inflace.

 

 

 


Literatura

NewScientist 23. 10. 2013, Physical Review D 88: 083509, Wikipedia (Cosmic microwave backround, Inflation/ cosmology, Cyclic model, General ghosts in theoretical physics).

Datum: 25.10.2013 14:24
Tisk článku

Živý vesmír - Kde jsme? Kdo jsme? Kam směřujeme? - Elgin Duane
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 299 Kč
cena: 257 Kč
Živý vesmír - Kde jsme? Kdo jsme? Kam směřujeme?
Elgin Duane
Související články:

Na počátku byl Velký třesk a pak inflace. Ale jak to ověřit?     Autor: Stanislav Mihulka (29.09.2018)
Jsou na obloze stopy předcházejících vesmírů?     Autor: Stanislav Mihulka (16.08.2018)
Jak obyvatelný je mnohovesmír pro život?     Autor: Stanislav Mihulka (14.05.2018)
Tvoří temnou hmotu černé minidíry z úsvitu vesmíru?     Autor: Stanislav Mihulka (08.04.2018)
Zanikne náš vesmír v nenasytné bublině kosmické prázdnoty?     Autor: Stanislav Mihulka (04.04.2018)



Diskuze:

záleží na tom, kde je startovní čára

Jaroslav Sušeň,2016-08-02 07:19:07

Nevím proč si jsou vědci jisti, že Velký třesk vznikl ze struktury (singularity) o velikosti bodu. Klidně mohl vzniknout právě z oné kritické velikosti o 10 na 78 větší, než je uvažovaný "bod", protože kvantová mechanika to dál nemusela pustit a tím pádem by žádná prvotní inflace neexistovala.

Nejsem expert na kvantovou mechaniku, ani složité kosmologické výpočty, ale když už se vymýšlejí různé finty jako "zlí duchové", tak by mi někdo mohl vysvětlit, proč by nebyla možná takováto teorie.

Odpovědět

A co na to černé superdíry?

Matěj Morávek,2013-11-01 10:32:24

Nemělo by tohle "odrážecí pole" zabránit vzniku supermasivních černých děr, kterými si vysvětlujeme záření center galaxií, kvasarů a pod.?

Odpovědět

-

Jiří Havránek,2013-10-31 00:28:53

jistým způsobem je to komické, jestliže uvažují o záporné kinetické energii a negativních polích zlých duchů. Obvykle by to běžný člověk nazval, že záporná kinetická energie je vlastně energie potenciální ať buďto strukturální nebo tlaková, tedy v tomto případě pulzace mezi vakuem fyzikálním a těžkým, případně supertěžkým a ještě by uvažoval o dynamice za fázovými přechody, ale tohle zase jim může přijít komické.

Odpovědět

Trochu podivností

Josef Šoltes,2013-10-30 23:39:36

Nějak mi nejdou do hlavy vymyšlenosti vědců, kdy nechápu, jak se může vesmír rozpínat rychlostí nižší než činí rychlost světla a my můžeme nevidět na jeho okraj. Pokud se okraj nerozpíná rychlostí světla, pak je přece nemožné, abychom ten okraj neviděli.

Pokud by se okraj rozpínal rychlostí světla, tak bychom pravděpodobně mohli vidět samotný okamžik po třesku (pokud nastala fáze, kdy se vesmír rozpínal rychleji, než rychlostí světla, pokud ne, měli bychom vidět i třesk, ale ten nevidíme, tudíž se vesmír asi opravdu rozpínal rychleji, než C, nebo žádný nenastal). Nicméně poslední sledování vesmíru do opravdu velkých vzdáleností tomu myslím moc nenasvědčují, nebo ano? Zdá se mi to divné. Možná jenom nechápu jak to všechno vlastně funguje.

Odpovědět


Žádný problém

Radim Křivánek,2013-10-31 12:15:19

Většina modelů vesmíru je uzavřená do sebe tak, jako povrch nafukovacího balónku. Dvourozměrné bytosti žijící na tomto modelovém povrchu nevidí žádný okraj, bez ohledu na to, jak rychle se balonek nafukuje.

Odpovědět


Je to složitější

Matěj Morávek,2013-11-01 10:30:21

Hlavní důvod, proč nemůžeme vidět vznik vesmíru je ale v tom, že kvůli vysoké hustotě a teplotě byl cca 380 000 let vesmír neprůhledný - jakýkoli letící foton byl na velmi krátké vzdálenosti pohlcen. Je to, jakobyste se posadil doprostřed plamenu acetylénové svářečky snažil se pozorovat okolí.

Odpovědět

Pozorujeme co protnulo náš světelný kužel

Pavel Dudr,2013-10-28 14:43:39

Pozorovat můžeme jen to, co protnulo náš světelný kužel. http://www.astro.virginia.edu/class/whittle/astr553/Topic16/t16_light_cones.html
A času 0,38 Myr po VT, odpovídá poloměr asi 40 Mly.

Odpovědět

Reliktní záření nepochází ze vzdálených oblastí

Pavel Dudr,2013-10-26 13:54:26

Pochází z blízkých začátků vesmíru. Ze vzdálenosti pouhých 40 Mly. Pak se vzdálilo asi tak 5,8 Gly, proto jeho cesta trvala tak dlouho.

Odpovědět


Pochybuji

Petr Jíčínský,2013-10-27 10:32:42

Reliktní záření pochází ze všech oblastí vesmíru, včetně Sluneční soustavy. Je to logické, protože vše ve vesmíru bylo v době oddělení záření od hmoty v jednom místě. Sice velkém, ale nic nebylo mimo něj.

Odpovědět

Re: nerozumim

Petr Nejedlý,2013-10-26 06:50:06

Že by proto, že se ten mezivesmír nikdy nesmrští tak moc, čili jeho pomyslná "startovní čára" je až za potřebou té inflace?

Odpovědět

Pole za pole

Xavier Vomáčka,2013-10-25 22:38:08

Nahradit inflatonové pole jiným polem přece není žádná výhra...

Odpovědět

nerozumim

Daniel Konečný,2013-10-25 15:02:57

proc je po klasickem big bangu treba inflace a po "odrazu" uz ne?

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni


















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace