Ačkoli je tomu již 10 let, co byla temná energie objevena, pro současnou astrofyziku je stále záhadou. Co tvoří její skutečnou podstatu, nikdo netuší, někteří vědci o ní hovoří jako o hustotě energie vakua, jiní tvrdí, že jde o vlastnost samotného časoprostoru. Jisté je jen to, že díky ní se náš vesmír rozpíná zrychleným tempem. (Ovšem ani to nemusí být pravda, někteří vědci, jako např. Georgi Dvali, teoretik Newyorské univerzity, vysvětlují nárůst kosmické expanze únikem gravitace do vyšších dimenzí.)
Mlčky se předpokládá, že velikost temné energie se v průběhu vývoje vesmíru nemění, ale je tomu opravdu tak? Odpověď na tuto otázku hledá dvojice teoretických fyziků Stuart B. Wyithe a Avi Loeb. „V nejjednodušším případě bychom očekávali, že hustota energie vakua byla v čase stálá, ale je potřeba to prověřit. Možná budeme překvapeni,“ říká Loeb.
Začalo to už Einsteinem
Albert Einstein byl skálopevně přesvědčen o statičnosti vesmíru, a proto do svých rovnic obecné relativity zahrnul stálou, odpudivou sílu, která měla vyrovnat gravitační přitahování hmoty vesmíru. Světlo světa tak spatřila kosmologická konstanta, kterou Einstein, poté, co Edwin Hubble prokázal, že se vesmír rozpíná, zavrhl jako největší omyl svého života.
Na přelomu let 1997/98 astronomickou obec vzrušil nečekaný objev. Dva výzkumné týmy si nezávisle na sobě všimly, že vzdálené supernovy jsou dále, než by podle výpočtů měly být. Z toho vyplývalo jediné – rozpínání vesmíru musí urychlovat nějaká tajemná síla. To bylo překvapivé, neboť do té doby se myslelo, že expanze vesmíru se vlivem všemocné gravitace zpomaluje. Vědci tedy vytáhli kostlivce ze skříně – na scéně se opět objevila kosmologická konstanta, tentokrát však ve formě temné energie.
Velké roztržení
I když je její množství v každém bodě prostoru nicotné, ono „nic“ se na ohromných vzdálenostech nasčítá a ve výsledku tvoří temná energie až 70 % veškeré energie vesmíru. Pokud jí přibývá, mohla by jednou nabýt takové síly, že by od sebe roztrhala galaktické kupy, galaxie i hvězdy v nich. Mohlo by to dokonce dojít tak daleko, že by rozervala i atomy a strukturu samotného prostoru. Takovému scénáři vývoje vesmíru astronomové říkají „Velké roztržení (Big Rip, analogicky k Velkému třesku - Big Bang). Kdyby jí ale naopak ubývalo, pak by v rozpínání kosmu hrála stále zanedbatelnější roli. Proto je nutné zjistit, jak se temná energie vyvíjí v čase, a tak aspoň trochu poodhalit roušku tajemství této záhadné substance. „Původ temné energie je největší nevyřešený astrofyzikální problém,“ říká Wyithe.
Neutrální vodík
Aby mohli astronomové zkoumat chování temné energie, musí se zahledět do vesmíru vzdáleného miliardy světelných let. Protože jsou ale obrazy galaxií a supernov nalézajících se v těchto vzdálenostech velmi slabé, nelze je pro tyto účely použít, a tak se vědci musí poohlédnout po něčem jiném.
Wyithe a Loeb navrhují zaměřit se na rádiovou emisi neutrálního vodíku. Malá část z prvotních vodíkových mračen totiž zůstala neutrální i poté, co vesmír prošel obdobím reionizace. Jen jeho vlnová délka se od té doby vlivem expanze vesmíru poněkud natáhla (z původní hodnoty 21 cm, jde o tzv. rudý posuv). Přestože je dnes tento signál velmi slabý, Wyithe a Loeb tvrdí, že budoucí observatoře (např. australský radioteleskop MWA - Murchison Wide-field Array) by ho mohly zachytit a sledovat zpět v čase až do doby, kdy byl vesmír pouze 200 miliónů let starý.
Zkoumání temné energie
Fluktuace v hustotě energie a tlaku způsobily v raném vesmíru oscilace. Ač byly na počátku velmi malé, expanze vesmíru je zvětšila natolik, že se dnes táhnou až 500 miliónů světelných let daleko. To samozřejmě mělo vliv na rozložení hmoty (galaxií) ve vesmíru a stejnou distribuci jako u galaxií lze očekávat i u mračen neutrálního vodíku. Z časových map rozložení neutrálního vodíku ve vesmíru by se pak dalo odhadnout, jakou roli v těchto procesech hrála temná energie, a tak vysledovat, zda se její množství během vývoje vesmíru měnilo, nebo bylo po celou dobu konstantní.
Temná budoucnost našeho chápání temné energie?
Desáté výročí objevení temné energie připomíná prosincové vydání časopisu Physics World, který na toto téma připravil pro své čtenáře hned několik článků. V jednom z nich se známý astrofyzik Lawrence M. Krauss (mimo jiné autor knihy Proměny vesmíru) zabývá otázkami budoucího zkoumání temné energie a je poněkud skeptický. Tvrdí: „I když je na příští desetiletí naplánováno mnoho výzkumů, existuje reálná možnost, že skutečné povaze temné energie nebudeme nikdy rozumět.“
Naproti tomu Eric Linder a Saul Perlmutter (jeden z objevitelů zrychlené akcelerace vesmíru), oba z univerzity v kalifornském Berkeley, jsou o poznání optimističtější: „Věda zabývající se temnou energií je dosud velmi mladá, a než dozraje, čeká nás zřejmě ještě dlouhé a vzrušující období výzkumů.“
Zdroj: www.cfa.harvard.edu, physicsworld.com
