Astronomická společnost Chomutov

                                                                               další články               +      

 

kosmologie

přidáno  16.05.2020

Nevyřešené problémy velkého třesku

Teorie velkého třesku není dokonalá, i když se nám to snaží dnešní astrofyzikové vsugerovat. S čím se teorie velkého třesku (a standartní kosmologický model) potýká a nevysvětluje:

- počáteční singularita (nekonečně malý bod)

Kdybychom chtěli popsat vlastnosti vesmíru v čase t = 0 (v okamžiku Velkého třesku), dojdeme k závěru, že poloměr vesmíru byl nulový a hustota a teplota nekonečná. Nikdo si samozřejmě vesmír těchto parametrů nedokáže představit ani ho popsat. V rámci Obecné teorie relativity je tato počáteční singularita nevyhnutelná a v teorii se vždy zákonitě objeví. Je tedy jednou z nepříjemných vlastností standardního kosmologického modelu.

- horizont (inflace)

Po roce 1985 se objevily první inflační modely vzniku vesmíru. Dnes známe řadu teoretických i experimentálních faktů, které tuto myšlenku podporují, nicméně s jistotou její existence dokázána není. Jejich podstatou je krátkodobé exponenciální rozpínání vesmíru s časem v raných fázích vývoje vesmíru (tzv. inflační fáze), které řeší řadu problémů standardního modelu. Přináší ale nové. Vesmír je složen z řádově 1087 kauzálně oddělených oblastí, které spolu nemohou komunikovat. To má závažné důsledky pro charakter reliktního záření. To je ale vysoce homogenní, což se dá vysvětlit jedině inflací.

- plochost vesmíru (vesmír má hustotu přibližně rovnou kritické hustotě k=0)

Vesmír s hustotou nižší než kritická hustota by se rozpínal stále a měl by zápornou křivost, vesmír s hustotou vyšší než kritickou by se v budoucnosti začal smršťovat a měl by kladnou křivost. Veškeré dosavadní experimenty (přehlídky supernov typu Ia, spektrum fluktuací reliktního záření a další) ukazují na to, že vesmír jako celek má přibližně kritickou hustotu a je pravděpodobně plochý (k=0).

0x01 graphic

Můžeme samozřejmě tvrdit, že na počátku byl vesmír právě takto „připraven“ a chápat rovnost hustoty vesmíru hustotě kritické jako počáteční podmínku. To je však značně umělé a nepravděpodobné.

- baryonové asymetrie (proč ve vesmíru nepozorujeme antihmotu?)

V současném vesmíru pozorujeme přebytek hmoty nad antihmotou. Antihmota se sice vyskytuje v kosmickém záření, ale počet antiprotonů je o čtyři řády nižší než počet protonů. Vznik přebytku hmoty nad antihmotou v rámci standardního modelu popsat nelze.

- temná hmota (kde se vzaly počáteční fluktuace nutné k tvorbě galaxií?)

Ve vnějších oblastech galaxií jsou rotační rychlosti vyšší než teoretické, což odpovídá většímu množství hmoty v galaxiích než se pozoruje. Kdyby byla v galaxiích jen pozorovaná hmota, hvězdy v periferních částech by díky odstředivé síle odlétly do mezigalaktického prostoru. Proto by galaxie měly obsahovat skrytou hmotu, kterou nevidíme. Ovšem všechny snahy "najít" temnou hmotu jsou doposavad neůspěšné a tak je to stále jen nedoložená domněnka.

0x01 graphic

Simulace: rozložení temné hmoty (modře) v kupě galaxií.
Dopočet z gravitačního čočkování.

- temná energie (co to je)

Dnešní fyzika zná dobře projevy temné energie spojené se zrychlenou expanzí vesmíru. Nezná však zatím podstatu temné energie.

0x01 graphic
Temná energie je zodpovědná za zrychlující se expanzi vesmíru.