Skončí náš vesmír Velkým roztržením? Kredit: NASA / JPL-Caltech / ESA / CXC / STScI.

Jak se zdá, náš vesmír má problém s viskozitou. Kosmologové dlouhou dobu bojovali s viskozitou klasicky založenou na termodynamických zákonech v prostředí Einsteinovy obecné relativity. Tým Vanderbiltovy univerzity ale nedávno přišel se zcela novým matematickým vyjádřením tohoto problému a tvrdí, že jejich výsledky mají závažný dopad na povahu temné energie a konečný osud vesmíru.

Marcelo Disconzi. Kredit: John Russell / Vanderbilt.

Matematik Marcelo Disconzi a jeho kolegové samozřejmě nemají na mysli dynamickou viskozitu, kterou bychom zabili, třeba když přeléváme med a strašně spěcháme. V jejich případě jde o takzvanou objemovou viskozitu (bulk viscosity, volume viscosity), která zohledňuje odpor kapaliny vůči roztažení nebo stlačení. V každodenním životě se s touto formou viskozity prý příliš nesetkáme, protože většina kapalin, k nimž se dostaneme, nemůže být moc stlačena nebo roztažena. 

Jenže Disconziho tým se zabýval problematikou relativistických kapalin. To jsou takové kapaliny, kterým se přihodilo něco doopravdy strašlivého, jako je výbuch supernovy či vznik neutronové hvězdy, který doprovází brutální stlačení hmoty. Vědci už v minulosti slušně uspěli s modelováním ideálních kapalin, tedy takových, které mají nulovou viskozitu, zrychlených téměř na rychlost světla. Jenže, jak už to chodí, ideální kapaliny jsou jen v pohádkách a všechny kapaliny na světě mají nějakou viskozitu. A navzdory desetiletím intenzivního úsilí se nikomu nepodařilo vytvořit obecně přijímaný model chování realisticky viskózních kapalin při relativistických rychlostech. Vědce pronásledovaly různé nepříjemnosti, především to, že jim v modelech za jistých podmínek viskózní kapaliny letěly rychleji než světlo. A to by Einsteinovi ani za mák nelíbilo.

Zvětšit obrázek

Od Velkého třesku k Velkému roztržení. Kredit: Jeremy Teaford / Vanderbilt University.

Trable s rychlostí světla Disconziho dovedly k přepracování rovnic dynamiky relativistických kapalin tak, aby nešťastné kapaliny už nepřekračovaly rychlost světla. Pak se dal dohromady s fyziky a novou dynamiku relativistických kapalin společně našroubovali na kosmologii. Nakonec získali spoustu zajímavých výsledků, včetně nového pohledu na povahu temné energie.

Med a jeho viskozita. Kredit: Luc Viatour / Wikimedia Commons

Temná energie je stále naprosto přízračná a neuchopitelná záležitost, jejímž účelem je vysvětlit pozorované zrychlování rozpínání vesmíru. Disconzi podotýká, že většina teorií temné energie nepočítá s viskozitou vesmíru, přestože je její působení překvapivě podobné tomu, co očekáváme od temné energie. Je prý dokonce možné, že by viskozita mohla vysvětlit veškeré zrychlování expanze vesmíru. Sám Disconzi se ale kloní spíše k tomu, že viskozita vesmíru zodpovídá nikoliv za celé zrychlování rozpínání vesmíru, ale za jeho významnou část. I to by bylo velice zajímavé. 
Ještě napínavější je, že se Disconzimu a jeho týmu v rovnicích najednou zjevila Smrtka, tedy pozoruhodný konec celého vesmíru, známý jako Big Rip, Velké roztržení. Podle tohoto, v současné době spíše okrajového kosmologického modelu převládne rozpínání vesmíru natolik, že postupně roztrhá veškeré hmotné objekty. Z vesmíru zmizí galaxie, hvězdy, planety i částice, prostě všechno, za nějakých 22 miliard let. V dřívějších modelech viskozity vesmíru se rozpínání vesmíru nedostalo tak daleko, aby vedlo k Velkému roztržení. Viskozita v nové dynamice relativistických kapalin vesmír přímo tlačí k tomuto extrémnímu scénáři.

Co s viskozitou vesmíru dál? Disconzi a spol. by rádi prověřili své nápady mnohem hlubšími analýzami, na které budou potřebovat pořádně nadupaný superpočítač. Pak se ukáže, za co jejich koncept stojí.




The End of the Universe: Big Crunch, Big Freeze or Big Rip? Kredit: HD Universe Channel.

Literatura
Vanderbilt University 30. 6. 2015, Physical Review D 91: 043532, Wikipedia (Viscosity, Big Rip).