Už dříve vědci objevili podobné oblasti bez hvězd a hmoty, ale naprostá většina z nich je ve srovnání s nově detekovanou úplnými trpaslíky. A přitom k jejímu objevu došlo poměrně náhodou. Lawrence Rudnick (University of Minnesota) spolu se svými kolegy prohlížel data zaznamenaná v průběhu rádiové přehlídky oblohy soustavou radioteleskopů VLA (Very Large Array). Jednoho dne je spíše ze zvědavosti napadlo podívat se na data z oblasti „chladné skvrny“ v mikrovlnném pozadí.
Tou skvrnou je anomálie v mapě kosmického mikrovlnného pozadí (CMB) vytvořené na základě údajů získaných družicí WMAP. Fotony záření kosmického pozadí jsou ve směru souhvězdí Eridana nepatrně chladnější než by se očekávalo. Slabé záření kosmického pozadí je pozůstatkem Velkého třesku, jehož vlnová délka se vlivem rozpínání vesmíru posunula do oblasti mikrovlnného záření. Mapa pořízená sondou WMAP tak ukazuje obrázek nejranějšího vesmíru. Nepravidelnosti v tomto záření pak odpovídají strukturám ve vesmíru, které existovaly pouhých několik stovek tisíc let po Big Bangu.
Rudnickův tým začal pátrat po rádiovém záření z oblasti chladné skvrny. „Rádiové zdroje následují rozložení hmoty ve vesmíru,“ říká Lawrence Rudnick. „Jsou ukazateli galaxií, galaktických kup a temné hmoty.“ Vědci záhy došli k překvapivému zjištění. V daném směru totiž nezaznamenali téměř žádné zdroje rádiového záření v oblasti o průměru téměř jedné miliardy světelných roků. A nedostatek rádiových zdrojů znamená, že zde nejsou ani galaxie nebo temná hmota jež je s nimi spojena.
Prázdnota se nachází ve vzdálenosti mezi 6 a 10 miliardami světelných roků a má 40x větší objem než největší dosud známá podobná struktura ve vesmíru zaznamenaná v optickém záření. Podle Lawrence Rudnicka tato gigantická prázdnota unikla detekci při optických prohlídkách, protože ty jednoduše nepokryly dostatečně velké objemy vesmíru. Podle jeho názoru je existence obrovské prázdnoty zároveň potvrzením role temné energie ve vesmíru, jež by měla být zodpovědná za jeho rozpínání.
Pokud totiž prochází foton CMB gravitační studnou vytvořenou například kupou galaxií, nejprve získá energii při „pádu“ do ní a poté ji opět ztratí při „výstupu ven“. Pokud se ale rozpínání vesmíru zrychluje, na foton při výstupu z gravitační studny působí nepatrně menší gravitační síla a foton se dostane snáze „ven“. Jeho energetická bilance je kladná, gravitační studnu opouští s větším množstvím energie než s jakým do ní vstupoval.
Pokud se ale v daném místě nenachází žádné seskupení hmoty, tedy žádná gravitační studna, k podobném energetickému dopinku nedojde a energie takového fotonu je nižší než fotonu v předchozím případě. Na Zemi jej pak můžeme detekovat jako „chladnější“. Podle autorů publikace v odborném časopise Astrophysical Journal je proto existence prázdnoty velmi úzce spjata s chladnou skvrnou v mikrovlnném záření kosmického pozadí.
Až dosud se někteří kosmologové domnívali, že existence chladné skvrny představuje problém pro teorie popisující raný vesmír. Podle Rudnicka se ovšem prázdná oblast mohla vytvořit až miliardy let po Velkém třesku. „Vyjmuli jsme problém z raného vesmíru a posunuli jej do časů formování struktur,“ říká k tomu Lawrence Rudnick.
Zdroje:
National Radio Astronomy Observatory
New Scientist
Žijeme v nejlepším vesmíru? Fyzici navrhují, jak otestovat antropický princip
Autor: Stanislav Mihulka (10.12.2024)
Rekordní simulace na Frontieru ohlašuje exakapacitní éru výzkumu vesmíru
Autor: Stanislav Mihulka (27.11.2024)
Pochází temná hmota z Temného Velkého třesku?
Autor: Stanislav Mihulka (21.11.2024)
Mléčná dráha a celá nadkupa Laniakea je součástí Shapleyho koncentrace
Autor: Stanislav Mihulka (15.10.2024)
Jsou černé díry ve skutečnosti zamrzlé hvězdy?
Autor: Stanislav Mihulka (23.09.2024)
Diskuze:
Vysvětlení tmavé oblasti
ZEPHIR,2007-08-28 15:51:53
IM0 tu nikdo neřeší téma článku. Pokud je náš vesmír tvořenej černou dírou, pak ta tmavá oblast může představovat průhled do centrální oblasti vesmíru (centrální vír), nebo naopak na jeho povrch. Taková hypotéza by šla podpořit pozorováním polarizace mikrovlnnýho záření v jejím okolí.
fjsgzhfdgb
Šimize,2007-08-28 12:14:30
Jen bych rád připoměl že samotná enegrie fotonů nemůže mít průběch na rozpínání vesmíru. Každý ví že klidová hmotnost fotonů je nulová a tudíž by zanikly kdyby se vlivem něčeho zpomalili to jenom tak na okraj. A díky pánům Einsteina a jiných už umíme zhruba spočítat že veškerá enegrie všech fotonů kdy vyzářených by převedena na hmotu (podobně jako E=mc2) odpovídala 0,020% celkové enerige(hmotnosti) vesmíru takže asi xb návrch že by fotony byly za oním zrychlováním expanze vesmíru je bezpředmětné. Podle dnes uznávané teorie by za to mohly skalární pole prostupující celý vesmír.
Jo a elmag interacke v žádném případě není nejsilnější interakce. Musíme si uvědomit z jakého hlediska to bereme. Např. když bereme silnou interakci v atomu mezi jednotlivými kvarky tak je tato interakce nepopsatelně silnější než gravitační působení těchto kvarků. Totéž je i v elmag interakci není mnohem silnější než gravitační enterakce muíme se ptát z jakého hlediska nebo v jaké soustavě... .
Silnejsi interakce
Jirka,2007-08-28 12:54:33
Elmag je oproti gravitaci silnejsi v tom smyslu, ze dva elektrony se gravitacne pritahuji o mnoho radu mensi silou nez odpuzuji elektromagnetickou silou. Myslel jsem, ze je to naprosto zrejme, kdyz jsme se bavili o pomerech v atomech.
Logika prvniho odstavce
Jirka,2007-08-28 13:18:14
Logice vaseho prvniho odstavce nerozumim. Zareni samozrejme na rozpinani Vesmiru ma vliv, byt treba maly. V konecnem dusledku ale muze byt rozhodujici. Rozhodne ale hralo velkou roli v pocatcich Vesmiru, kdy hustota jeho energie byla vyssi nez hustota hmoty.
ekvivalence hmoty a energie z hlediska gravitace
Pavel,2007-08-28 09:26:26
Omlouvám se, že dotaz nesouvisí příliš s tématem článku, ale tato otázka mě dost trápí. Působí fotony gravitačně tj. zakřivují prostor kolem sebe nebo pouze sledují zakřivený prostor ? Pokud fotony působí gravitačně a hustota záření klesá rychleji než hustota hmoty (viz Jirka a příslušné odkazy), pak klesá rychleji gravitační působení a expanze by se tedy měla logicky zrychlovat. Pokud fotony mají gravitaci, pak by se kolmě míjející se pulzy z laserů měly ovlivnit tj. nepatrně ohnout. Udělal někdo někdy tento experiment ? A jak působí rozpínání vesmíru na vlnovou povahu hmoty - De Broglie vlny ? Ty by se též měly protahovat, což odpovídá poklesu hmotnosti částice. Pokles hmotnosti částice lze ovšem vysvětlit chladnutím vesmíru. Je protažení těchto vln a pokles energie (a tedy i hmotnosti částice) ochlazením přesně ekvivalentní ? Rád bych slyšel odpověď od fundovaných teoretických fyziků.
Re: ekvivalence hmoty a energie z hlediska gravita
edison,2007-08-28 10:35:29
Uvedený experiment zatím nikdo nedělal, protože nemáme žádný zdroj záření (včetně vodíkové bomby), ze kterého by vyšla tak velká hustota energie, aby její gravitační účinky byly měřitelné jakýmkoli způsobem, natož aby měřitelně ovlivnily světlo.
Pavle,
Jirka,2007-08-29 13:38:19
Predne, neklesa hustota zareni, ale hustota energie zareni - to jen pro upresneni pojmu.
Kdyby nejaky vesmir obsahoval jen zareni, rozpinal by se zpomalene, prave proto, ze hustota jeho energie klesa se ctvrtou mocninou polomeru takoveho vesmiru. Na to, aby se neco rozpinalo, je potreba nejaky tlak. Pro zareni vychazi tento tlak zaporny (pusobi tedy proti rozpinani) a je roven tretine hustoty energie zareni. Jak klesa hustota energie zareni, tak klesa i tento zaporny tlak. Proto by to rozpinani bylo zpomalene a zpomaleni by bylo cim dal tim mensi (nikoli vsak asymptoticky).
U hmoty to je jine. Ta tlak nevytvari. Ve vesmiru, kde by byla jen hmota, by rozpinani (ale smrstovani) bylo nemenne.
O tom, jak pusobi rozpinani Vesmiru na de Broglieho vlnovou delku, nic nevime, protoze nemame kvantovou gravitaci. Obecna teorie nezna pojem "dualita castic".
RE: Jirka
Pavel,2007-08-29 15:40:04
Děkuji za bohužel pro mě příliš stručné vysvětlení. Nedozvěděl jsem se však, zda záření se projevuje gravitačně (nemusíte mě šetřit pro mé mezery ve znalostech). V souvisejícím článku o Temné hmotě od pana Brože jsem se dozvěděl, že "požadované gravitační účinky mají částice o nenulové klidové hmotnosti" , z toho mi bohužel nevyplývá, zda záření má nedostatečné gravitační účinky z hlediska požadavku článku anebo vůbec žádné. Kdyby nemělo, tak mě poněkud děsí představa, že vysocenergetický foton se může proměnit v pár částic, které gravitaci najednou mají a nebo záření spadne do černé díry, zvýší její hmotnost a tedy i gravitaci. A pak, které druhy energie mají gravitační účinky (urychlením hmoty se zvětšuje její hmotnost) a které ne ?
Kvantový pohled na rozpínání prostoru
xb,2007-08-27 16:47:33
Není mně jasné, jak vypadá chladnutí reliktního záření z hlediska jednotlivých fotonů.
Z vlnového hlediska je to jasné - jak se rozpíná prostor, prodlužuje se letící vlna, takže dnes je reliktní záření mikrovlnné a čím bude rozpínající se vesmír starší, tím bude reliktní záření chladnější (roztaženější).
Jak je to ale s fotony? Zjednodušeně lze předpokládat, že od vzniku reliktního záření je počet fotonů, které reliktní záření tvoří, konstantní. Nějaký foton sice mohl proletět krystalem, který z něj udělal dva entanglované fotony o poloviční energii, ale to lze u reliktního záření zanedbat. Jesliže je tedy reliktní záření složeno z N fotonů, jejichž vlnová délka vlivem rozpínání prostoru klesá, znamená to, že energie reliktního záření klesá. Nejde přitom jen o řídnutí. Na jednotku prostoru sice připadá méně fotonů, navíc ale každému z nich klesá energie. Co se s tou energií děje? Nesouvisí nakonec tato "světlá" energie s tzv. temnou energií, která žene rozpínání vesmíru???
zajimava myslenka ...
damiss,2007-08-27 22:27:46
myslis to takto ze pokud rozpinani zene kupredu ztrata energie fotonu reliktniho zareni tak tim padem kdyz tyto fotony tu energii ztrati temer zcela ( uplne asi nikdy ) tak by melo rozpinani prestat jenze vesmir ve svem rozpinani zrychluje coz je podle me teda blbost aby ho pohanely tyhle fotony jelikoz je jich teoreticky konecne mnozstvi a to bylo maximalni pri velkem tresku takze tim padem by dodavana energie temito fotony mela slabnout ...
Reliktni zareni
Jirka,2007-08-27 22:35:12
Opravdu hustota energie zareni klesa rychleji nez hustota hmoty. Vice na http://aldebaran.cz/astrofyzika/kosmologie/standard.html a http://aldebaran.cz/astrofyzika/kosmologie/modern.html.
Tezko muze byt ale energie "ztracejici" se z fotonu pri kosmologickem rudem posunu zodpovedna za expanzi Vesmiru, ktera zpusobuje prave toto "ztraceni" energie fotonu.
Povahu temne enrgie nezname. Vime, ze je ji ve Vesmiru strasne moc. Pekne by ji odpovidala energie vakua. Jenze to by se teorie nesmela rozchazet s experimentem o 120 radu. Podle supersymentricke teorie by energie vakua mela byt tak obrovska, ze by Vesmir smrskla na velikost radove 10^-35 m. A to se nedeje, jak si kazdy muze snadno overit. Tento rozkol je nejvetsi zahada soucasne fyziky. Proto nelze rict, ze temna energie je vakuove povahy, i kdyz si to leckdo preje. Muze byt zcela jine, nezname povahy.
Kvantování pomalu ubývající energie
xb,2007-08-27 23:45:57
Díky moc za objasnění. Je-li ale všechna energie kvantovaná, jak potom vypadá kvantum úbytku energie fotonu v rozpínajícím se prostoru? Podobně mně dlouho vrtá hlavou jak je to s atomy, které si stále drží elektrony ve zprávné vzdálenosti, ačkoli jim je rozpínání prostoru pomaličku odtahuje. Tím, že se k sobě proton a elektron v atomu vodíku přesunuly z míst, která jsou teď v prostoru dál od sebe, byla vykonána práce. Jaká energie jí odpovídá a jak vypadá její kvantum? Asi to s tím vztahem mezi orbitaly a rozpínáním prostoru bude nějak jinak. Dokáže už to dnešní fyzika uspokojivě vysvětlit?
nápad
xb,2007-08-28 00:04:54
Roky to nosím v hlavě a teprve když jsem to teď sem napsal tak mozek zapracoval a napadlo mě, že díky rozplizlosti elektronu do orbitalu vlastně nedochází k přesunu jeho "těžiště", takže tím, že orbital při rozpínání prostoru pomaloučku vyklízí prostor, kde dřív byl, žádnou práci nevykonává, protože těžiště má pořád společné s jádrem atomu.
"Ubytek" energie
Jirka,2007-08-28 08:58:08
Ten ubytek energie si nemuzete predstavovat jako vyzareni energie, kdy by se skutecne vyzarovala po kvantech. Neni to vyzareni - energii foton "neztraci" kvuli tomu, ze by o ni prichazel, ale kvuli tomu, ze se mu meni prostor samotny "pod nohama".
Rozpinani Vesmiru se projevuje jen ve volnych systemech. I v gravitacne vazanych, natoz pak elektromagneticky vazanych system (elmag je mnohem silnejsi interakce), se rozpinani neprojevi. Da se to predstavit taky pomoci dnes jiz klasickeho modelu s pruznou blanou, na kterou posadime tezkou kouli predstavujici treba Slunce. Blana se prohne podobne jako se ohyba casoprostor kolem Slunce. Kdyz ted zacnete blanu natahovat, dulek, ktery na blane nase "Slunce" udelalo, tam bude dale (v nasem modelu to neni uplne tak pravda, protoze bezne materialy meni s napnutim sve vlastnosti - takze dulek bude mensi; casoprostor sve vlastnosti s rozpinanim nemeni).
K rozervani samotne struktury hmoty (atomy, jadra) by doslo, pokud by hustota energie nejakeho pole, ktere rozpinani Vesmiru zpusobuje, s objemem rostla. Zatim nic takoveho nezname. Hustota energie vakua je nezavisla na objemu, takze vakuum muze zpusobovat jen rozpinani tech volnych systemu.
teziste vs. prace
Jirka,2007-08-28 13:02:35
Nevim, co mate na mysli, kdyz pisete o konani prace a zmene teziste nejakeho systemu.
Prace se kona, kdyz nejaka sila pusobi po nejake draze. Pokud tedy od sebe oddalime dve telesa s opacnymi el. naboji, ktere se pritahuji, tak jejich teziste se nemusi zmenit, ale presto vykoname praci a systemu tech dvou teles s el. naboji dodame energii. (Da se to take tak rict, ze ten system vykona zapornou praci).
"těžiště"; nehomogenní rozpínání
xb,2007-08-28 13:31:50
Děkuju za vysvětlení. Pochopil-li jsem to správně, tak prostor se rozpíná jen tam, kde mu to dostatečná řídkost prostředí dovolí, v hustém prostředí se nerozpíná a tentnto nesoulad mezi rozpínajícími se a nerozpínajícími se místy si vynucuje zvýšené rozpínání v okolí nerozpínajících se ostrůvků.
Těžištěm jsem myslel těžiště orbitalu odpovídajícího jedné jediné částici. Asi to ale nebylo řešení, protože když nad tím teď přemýšlím tak i přesouvání orbitalu ze všech směrů směrem k jeho vlastnímu těžišti by znamenalo práci. Asi je to ale vyřešeno tím, že atom sám svou existencí brání rozpínání prostoru, který zabírá, ačkoli se mně to moc nezdá, že někde se prostor nerozpíná vůbec a tudíž existuje hranice, kde se rozpínat začíná.
Takže se rozpíná všude stejně
xb,2007-08-29 09:41:19
a tím, jak si atomy udržují svou velikost, je vykonávána práce.
kdy je konána práce
xb,2007-08-29 09:52:56
Ono záleží na tom, co se bere pro vykonání práce za určující. Jestli pohyb vůči bývalé pozici v prostoru nebo změna vzdálenosti mezi částicemi. Asi je to tak že částice zajímá jen to, jak jsou od sebe daleko, takže ujížděním prostoru pod nimi nedochází k takovému přesunu v prostoru, který by šlo označit za práci.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
