Co je temná energie a jak se liší od temné hmoty?
Temná energie označuje složku kosmologického modelu, která vysvětluje zrychlené rozpínání vesmíru. Její nejjednodušší podobou je kosmologická konstanta se stálou hustotou energie. Zkoumáme ji prostřednictvím vzdáleností, rozložení galaxií a dalších měření.
© / kredit: Kosmologické novinky · Zdroj · · CC BY 4.0 · Úpravy: vlastní schéma.
Dvě odlišné složky vesmíru
V základním modelu ΛCDM připadá přibližně 5 % dnešního celkového obsahu hmoty a energie na běžnou hmotu, 27 % na temnou hmotu a 68 % na temnou energii. Tyto podíly se odvozují porovnáním modelu s různými pozorováními.
Temná hmota se působením gravitace shlukuje a ovlivňuje pohyby galaxií i vznik struktur. Temná energie označuje složku modelu, pomocí níž vysvětlujeme zrychlené rozpínání. Její nejjednodušší podobou je kosmologická konstanta.
Jak jsme zrychlování rozpoznali
Na konci devadesátých let dva týmy porovnávaly jasnosti a rudé posuvy vzdálených supernov typu Ia. Naměřené vztahy lépe odpovídaly modelům s pozdějším zrychlováním než tehdy běžně zvažovaným modelům se zpomalováním bez kosmologické konstanty.
Důležité bylo určit svítivosti supernov, opravit vliv prachu a prověřit kalibraci. Postup vysvětluje téma o měření zrychleného rozpínání; příběh výzkumníků navazuje v tématech o Perlmutterovi, Schmidtovi a Riessovi.
Co znamená kosmologická konstanta
Kosmologická konstanta Λ se v tomto popisu chová jako složka se stálou hustotou energie. Jak vesmír roste, průměrná hustota hmoty klesá, zatímco hustota této složky zůstává stejná. V pozdějších epochách proto získává větší podíl na celkovém obsahu.
Do rovnic gravitace vstupuje hustota energie i tlak. Pro kosmologickou konstantu je tlak záporný; její dostatečné zastoupení vede ke zrychlování rozpínání. Einstein tuto konstantu původně zavedl při hledání statického modelu. Dnešní použití vychází z pozorovaného vývoje vesmíru.
Jak zkoumáme jiné možnosti
Vědci porovnávají konstantu s možností temné energie měnící se v čase. Další modely upravují vztah mezi gravitací a obsahem vesmíru. Každá možnost dává určité předpovědi pro vzdálenosti, rozpínání a růst struktur.
Supernovy doplňují měření rozložení galaxií, reliktního záření a gravitačního čočkování. Euclid a DESI poskytují data pro taková porovnání. Při společném vyhodnocení je třeba sledovat i sdílené předpoklady a kalibrace.
Co z toho plyne pro budoucnost
V modelu se stálou kladnou kosmologickou konstantou pokračuje zrychlené rozpínání a dlouhodobé vyhasínání hvězd. Proměnlivá temná energie může vést i k jiným scénářům. Jejich podmínky rozebírá téma o možném konci vesmíru.
Fyzikální podstata temné energie patří k otevřeným otázkám. Pozorování zpřesňují, jak se tato složka může chovat, a tím také omezují možné teoretické výklady.
Zdroje a další čtení
Proč je to zajímavé právě pro vás?
Temná energie propojuje měření kosmických vzdáleností s otázkou vývoje celého vesmíru. Přesnější pozorování pomáhají určit její chování a rozlišovat mezi různými fyzikálními vysvětleními.
Našli jste chybu nebo nepřesnost? Napište redakci. (redakce@kosmonovinky.cz)