Pondělní tisková konference byla poprvé oficiálně ohlášena minulý týden. Takřka ihned se na webu začaly objevovat spekulace, co že nám to vědci chtějí sdělit, a toto digitální „klokotání“ vyvrcholilo o víkendu, kdy někdo zveřejnil na internetu interní e-mail členů vědeckého týmu. V noci z neděle na pondělí komunity webových fanoušků propadly hysterii. Ta zapříčinila v pondělní podvečer situaci hodnou zakladatele internetu Járy Cimrmana.
Už hodinu před začátkem konference nebylo možné se připojit na stránku, kde měla celá konference proběhnout. Za dalších patnáct minut spadl pod náporem zvědavých uživatelů kompletně celý web harvard.edu. Rozeběhl se sice za necelé dvě hodiny, nicméně dva odkazy na konferenci zůstaly i nadále nefunkční. Takže proč celé to pozdvižení?
Měření a měření – v ledovém vězení
Program BICEP (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization – měření polarizace mikrovlnného záření kosmického pozadí) běží od roku 2006 převážně pod patronací odborníků z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Detektory jsou umístěny v nehostinných oblastech jižního pólu na polární stanici Amundsen-Scott. První verze BICEP1 probíhala v rozmezí let 2006 až 2008. Její nástupce BICEP2 byl spuštěn v roce 2010 (opět na dobu dvou let) a proti předchozí verzi byl díky aplikaci nových technologií desetkrát rychlejší. Ten byl v roce 2011 rozšířen o systém Keck Array, který je pětkrát rychlejší než dvojka (skládá se vlastně z pěti detektorů BICEP2). Jeho životnost se odhaduje do roku 2015, ale brzy dojde k dalšímu rozšíření soustavy o BICEP3.
Nejde o žádné obří přístroje, teleskopy mají malou aperturu a vytrvale skenují malé úseky oblohy ve snaze zachytit co nejvíc fotonů kosmického záření. Nehostinné prostředí oblastí jižního pólu ale díky své poloze umožňuje astronomům nepřetržitě sledovat vybrané části oblohy po dobu šestiměsíční noci, aniž by vám kýžené místo zapadlo co 24 hodin nad ránem pod obzor. Bylo nutno vybrat takovou část nebe, která není stíněna pásem Mléčné dráhy. Nazývá se „jižní mezera“ a na frekvenci 150 GHz (a vlnové délce 2 mm) není rušena rádiovými emisemi a prachoplynovým materiálem naší Galaxie.
Hlavním úkolem pozorovacího programu je detekce vln v polarizaci mikrovlnného záření na samotném počátku našeho vesmíru krátce po velkém třesku. Jak krátce? Šlo o nepředstavitelně krátký okamžik: 10^-35 sekundy. V numerickém zápisu to vypadá ještě bláznivěji: T = 0,00000000000000000000000000000000001 sekundy.
Slovně vyjádřeno jedna miliardtina miliardtiny miliardtiny stomiliontiny sekundy. V tom čase se odehrávaly nejpodstatnější děje, které zapříčinily to, proč náš vesmír dnes vypadá právě tak, jak vypadá.
Záření kosmického mikrovlnného pozadí je vlastně nejstarší světlo ve vesmíru z dob 380 000 let po velkém třesku, kdy byl prostoročas ve stavu horkého a hustého plazmatu o teplotě 3 000 K. Od té doby se vesmír rozepjal tisíckrát, takže dnešní teplota tohoto záření jsou necelé 3 K a jeho vlnová délka se posunula do mikrovlnné oblasti. Astrofyzici hledají polarizační vzory v tomto reliktním záření. Polarizované záření má vlny uspořádány určitým způsobem.
Polarizační vzory mikrovlnného záření se rozdělují na dvě složky: E-mode, poprvé pozorované interferometrem DASI v roce 2002, a B-mode, pro kterou jsou charakteristické vířivé struktury (viz obrázek). Tato složka se dělí na dva typy – první je charakteristický pro fázi vesmírné inflace krátce po velkém třesku, druhý typ vzniká gravitačním čočkováním a týká se pozdějších stadií. Program BICEP2 se zaměřuje na detekci prvního typu B-modu polarizace, jenž je spojen s inflací a tvorbou gravitačních vln v raných fázích vesmíru.
Tři mušketýři moderní kosmologie
Kdo za tím vším vězí aneb zkusme nahlédnout do minulosti
Je pozoruhodné, že téměř stovku let po stěžejních pracích Alberta Einsteina neuplyne měsíc, kdy by se někde v tisku či na internetu neobjevila byť jen krátká zmínka, že předpovědi STR a OTR jsou pravdivé – tedy že naměřené výsledky konkrétních experimentů (pro Einsteina a jeho současníky doslova nemyslitelných v praktickém provedení) souhlasí do puntíku s jeho predikcemi. Nejinak je tomu teď v případě jím předpovězených gravitačních vln.
Albert Einstein uveřejnil článek s názvem „Účinek hvězd jako čoček v důsledku ohybu světla gravitačním polem“ v časopisu Science v roce 1936. Pokud patříte mezi patrioty, můžete být hrdi, neboť k napsání tohoto článku Einsteina přemluvil český amatérský astronom Rudi Mandl. V doprovodném dopisu redakci už tenkrát uznávaného periodika Einstein píše: „Před nějakou dobou mne navštívil pan R. W. Mandl a poprosil mne, abych zveřejnil výpočet, což na jeho popud dělám.“
Další pasáž je z dnešního pohledu ještě dojemnější: „Chci Vám poděkovat za zveřejnění tohoto článku, který má sice pramalou hodnotu vědeckou, ale určitě pana Mandla potěší.“
Zajímavé je, že k podobným závěrům se Einstein dopracoval již v roce 1912, tedy tři roky před uveřejněním přelomové obecné teorie relativity. Jelikož ale v té době byly rovnice OTR nekompletní, ohyb paprsků podél velmi hmotných objektů mu vycházel přibližně poloviční, než kolik činí jeho skutečná hodnota. Není známo, zda si Einstein v šestatřicátém roce vůbec pamatoval své původní výpočty gravitačního ohybu světla.
Tím se dostáváme k druhé osobnosti, která hraje v našem příběhu důležitou roli. Výčet objevů a teoretických prací, kterými přispěl k našemu modernímu chápání vesmíru, by vydal nikoli jen na obsáhlý článek, ale na několikasvazkové knižní vydání. Tento svérázný vědec byl většinou svých spolupracovníků (a lidí, kteří s ním měli osobně co do činění) označován za dokonalého hrubiána a velkého morouse. Ale dlužno poznamenat, že i přes specifické povahové rysy šlo o geniálního člověka širokého vědeckého záběru a rozhledu. A na rozdíl od Einsteina byl astronomem. Proto si dopady gravitačního čočkování a jeho dosahu uvědomil brzy po zveřejnění Einsteinovy práce.
Fritz Zwicky (toho času zaměstnán v Caltechu) uveřejnil svůj článek v dalším důležitém vědeckém periodiku Physical Review pouhý měsíc po Einsteinově článku. To, co Einstein považoval za nepodstatný (rozuměj neměřitelný) výsledek OTR, Zwicky prohlásil za nejdůležitější možný důkaz gravitačního projevu hmoty na světlo (a taky za to Einsteina patřičně zkritizoval, jak se na něj slušelo a patřilo).
Zwicky v roce 1933 analyzoval pohyby galaxií v kupě promítající se do souhvězdí Vlasy Bereniky. Z pozorování a následných výpočtů mu vyšlo, že aby se kupa v rámci odstředivých sil nerozpadla, je potřeba asi stonásobně vyšší hmotnosti jednotlivých členů kupy. Už čtyři roky poté publikoval článek, kde navrhuje tři různá ověření obecné teorie relativity. Všechna se týkala gravitačního čočkování. Poukázal na to, že měřením ohybu světla těles nacházejících se za těmito hmotnými strukturami bychom mohli přesněji určit jejich hmotnost. Všechny tři jeho návrhy potvrzení OTR a tím i povahy našeho prostoročasu už byly úspěšně provedeny.
Třetí osobností, která musí být zmíněna v tomto příběhu, je o více než generaci mladší (a z našeho trojlístku jediný doposud žijící) americký teoretický fyzik a kosmolog Alan Guth. Jemu se povedlo odpovědět na zapeklitou otázku, jež trápila zástupy vědců od té doby, co Albert Einstein vytvořil rovnice teorie relativity, z nichž jednoznačně vyplývala dynamická povaha našeho vesmíru. V době, kdy se Guth etabloval na poli vesmírného výzkumu, byla už teorie velkého třesku víceméně obecně přijímána. Extrapolací rozpínání (na základě tehdy už vícekrát pozměňované Hubbleovy konstanty) směrem zpět – jako když pustíte film pozpátku – byl stanoven počátek našeho vesmíru na víceméně podobnou hodnotu, jakou známe dnes, tedy +/- 13,8 miliardy let.
Jenže s tím přišel velký problém. Problém homogenity a izotropie. Při pozorování dvou protilehlých částí našeho vesmíru zjistili vědci, že mají shodnou teplotu. Jenže tyto části se nacházejí tak daleko od sebe, že za dobu trvání našeho vesmíru prostě neuplynulo tolik času, aby se jakákoli forma elektromagnetického záření mohla dostat z jedné oblasti do druhé (a aby nedošlo k porušení zákonu STR, který nedovoluje jakémukoli signálu překročit limitní rychlost světla), což by umožnilo jakousi tepelnou „synchronizaci“ odlehlých oblastí kosmu. Co s tím?
Alan Guth přišel s přelomovou myšlenkou, že celý náš vesmír prodělal v raném stadiu období tzv. inflace, kdy se exponenciálně rozepnul způsobem, který naprosto překračuje jakékoli naše představy. V neskutečně krátkém čase se objem našeho kosmu rozrostl exponenciálně skoro o třicet řádů rychlostí mnohonásobně překračující rychlost světla. Nesmírně krátká inflační fáze začala v čase 10^-36 sekundy a měla skončit někde mezi 10^-33 a 10^-32 sekundy po velkém třesku. Rozpínání vesmíru samozřejmě pokračovalo i poté, ale mnohem pomaleji. A právě v průběhu inflační fáze měl být raný vesmír divokým rejdištěm gravitačních vln, jež zanechaly otisky polarizace B-modu ve struktuře reliktního záření.
Tato teorie měla od počátku přibližně stejně příznivců jako odpůrců. Nejčastější protiargument zněl: „Pomocí jakého mechanismu by mohlo dojít k zbrzdění fáze divokého rozfoukávání vesmíru? Kdyby takto překotná inflační fáze nastala, pokračovala by až do roztrhání našeho vesmíru na subatomární částice.“
Popravdě řečeno na tuto otázku dodnes neznáme odpověď a zatím nikdo nepřišel s něčím elegantnějším než Alan Guth. Nicméně za poslední dekády moderní kosmologie si získala inflační teorie početné zastánce v rámci vědecké obce, a pokud se potvrdí měření projektu BICEP, bude si muset Guth koupit po čertech elegantní smoking.
"D"Artagnan trojice mušketýrů". Toto video bylo velice příjemným zadostiučiněním pro všechny, kteří se několik hodin pokoušeli bezvýsledně připojit k serverům harvard.edu. Jeden z tvůrců BICEP2 Chao-Lin Kuo (Stanford University) překvapil významného spoluautora inflační teorie Andreje Lindeho (Department of Physics at Stanford University) přímo u něj doma, objev mu oznámil a společně si připili. Moment překvapení doslova "mezi dveřmi" je silný.
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)
Pulzarové detektory by mohly objevit neviditelné objekty v Mléčné dráze
Autor: Stanislav Mihulka (21.07.2024)
Webbův dalekohled narazil na záhadu: Tři „rubíny“ v raném vesmíru
Autor: Stanislav Mihulka (29.06.2024)
Diskuze:
Epicykly?
Stanislas Borowitz,2016-01-26 23:23:00
Mně tedy - při vší úctě k představivosti a intelektuální kapacitě jejích autorů - inflační teorie ze všeho nejvíc připomíná teorii epicyklů. Čili účelově přidaný tajemný jev, o němž nikdo neví, proč a jak k němu došlo (a proč následně tak rychle skončil). Skoro jakoby někdo (Bůh?) řekl Budiž na chvíli inflace. Totéž ostatně platí do značné míry i o velkém třesku jako takovém.
Ale uznávám, že lepší slepenec arbitrárních událostí, který zajišťuje „aby to vyšlo“, nemáme a minimálně několik desítek let ještě mít nebudeme. Od Ptolemaia ke Koreníkovi to ostatně taky nějakou chvíli trvalo...
Nový objev či spíše blamáž roku?
Petr Slavík,2014-09-26 10:42:28
Výsledky Plancka objev nepotvrzují, spíše naopak. Vypadá to, že američtí vědci změřili vlastnosti galaktického prachu:
http://www.nature.com/news/full-galaxy-dust-map-muddles-search-for-gravitational-waves-1.15975
dobrý den
Aleš Kříž,2014-03-26 15:21:47
neví někdo jestli inflační model vesmíru nějak ovlivní výpočet jeho stáří, podle mě inflace ten výpočet ovlivnit musí, ale vůbec se o tom nemluví, tak nevim.
ad inflace a stáří vesmíru
Pavel Brož,2014-03-26 22:12:38
Nebudete mi to věřit, ale na Vaši otázku se dá odpovědět dvěma diametrálně odlišnými odpověďmi, a obě dvě budou ve svém kontextu správné (přesněji, obě mohou být správné zároveň, ale každá v jiném kontextu).
První ze zmíněných možných odpovědí je, že inflace stáří vesmíru prakticky nijak neovlivní. Pokud nechceme anulovat takové teoretické úspěchy klasického (ve smyslu neinflačního) Velkého třesku, pak musíme požadovat skončení inflace nejpozději v době, kdy vesmír byl starý řádově vteřiny. Tak např. typický odhad konce primordiální nukleosyntézy, kdy bylo chemické složení vesmíru pro 98 hmotnostních procent klasické hmoty „dokončeno“, se odhaduje od 10 sekund do 20 minut. V této době už by byla inflace silně nežádoucí, protože by rozfoukla protony a neutrony mnohem dříve, než by se mohlo vytvořit cca 25% helia a stopy lithia. Navíc pokud by inflace pokračovala ještě delší dobu, vzdálila by protony a elektrony tak daleko od sebe, že by nehrozila pozdější rekombinace a tím pádem vznik atomů vodíku a reliktního záření. Existují dokonce ještě mnohem nižší limity, v době cca milióntiny vteřiny vznikaly z kvarků nukleony, tj. převážně protony a neutrony, tam by inflace taky vadila, a dokonce ten horní strop pro konec inflace lze ještě o několik dalších řádů snížit porovnáním s výsledky z částicových urychlovačů.
Takže ta první odpověď by byla, že započtení inflace zvýší stáří vesmíru o nepatrný zlomek vteřiny.
Ta druhá neméně správná odpověď je, že započtení inflace může zvýšit stáří vesmíru nekonečněkrát.
Rozdíl mezi oběma odpověďmi je v tom, jak je v každé z nich definován vesmír, a tím pádem otázka stáří vesmíru je otázkou na stáří vesmíru ve smyslu prvé nebo druhé definice.
Existuje totiž teorie tzv. věčné inflace, přesněji řečeno jde o spíše celou kategorii teorií. Podle teorie věčné inflace existuje jakýsi nekonečný „nadvesmír“ či „pravesmír“ (tyto termínu prosím nikde nehledejte, vymyslel jsem si je nyní jenom pro účely přiblížení té problematiky). Tento „pravesmír“ se neustále inflačně rozpíná, a náhodně v něm občas vznikne jakási bublinka způsobená vakuovým fázovým přechodem, a ta bublinka se přestane rozpínat inflačně, a začne se rozpínat už jen „neinflačně“, tj. podle klasického Friedmanova-Lemaitrova modelu (tedy typ rozpínání, jaké přetrvává dodnes). Jedna z těchto bublinek je náš vesmír, nicméně podle této teorie takových vesmírů neustále vzniká nekonečně mnoho.
Stáří tohoto pravesmíru může být klidně nekonečné, vlastně toto je jeden z výdobytků těch teorií věčné inflace, že se tím odstraňuje potřeba nějakého počátku, a spolu s ním také oné protivné singularity, z níž měl náš vesmír začít svůj zrod.
Je ale nutné zároveň říct, že existuje jednak mnoho výrazně odlišných teorií z této kategorie, a jednak že existují také diametrálně odlišné teorie inflačních vesmírů, které věčnou inflaci neuznávají. Úplně původní inflační teorie počáteční singularitu neeliminovala, jejím cílem bylo poskytnout teoretické vysvětlení pro neuvěřitelnou homogenitu a plochost našeho vesmíru, potažmo pak pro problém tzv. „jemného vyladění“ vesmíru – bez inflace by totiž hustota vesmíru musela být s přesností cca 10^-15 rovna hustotě kritické, jinak by vesmír buď rychle zkolaboval, nebo by v něm naopak nikdy nemohly vzniknout struktury, jakou jsou hvězdy a galaxie, tedy ani planety a my. Tyto problémy – a dlužno říct, že to jsou prakticky všechny podstatné problémy klasického Velkého třesku – už i ta původní inflační hypotéza velice dobře řeší. Všechno další kolem inflačního marketingu je už jenom sypání dodatečných pochutin do dortu pejska a kočičky.
ad p. Martin Plec
Pavel Brož,2014-03-22 00:08:37
Takhle, ono je nutné říct, že příčina vláknité struktury vesmíru je naprosto speciální otázka, na kterou bez použití superpočítačových simulací nelze dát přesvědčivou odpověď. Co jsem četl v nějakém dávném čísle Scientific American, kde autoři takovýchto simulací trošičku poodhrnovali pokličku té jejich výpočetní alchymie, tak na začátku takovýchto simulací se vychází z náhodného rozptýlení hmoty, které vykazuje do modelu uměle vložené prvotní nehomogenity, ale které nevykazuje žádnou vláknitou strukturu. Pak se nechá běžet simulace po patřičný počet virtuálních miliard let, a ono ejhle, vyleze vesmír, jako by z oka vypadl tomu, který náhodou pozorujeme, včetně vláknité struktury, nadkup galaxií, atd. atd..
Samozřejmě, že tyto výpočty mívají jako každé počítačové modely hodně vstupních parametrů. Ne všechny hodnoty těchto parametrů vedou k uspokojivým výsledkům, a dá se celkem bez obav předpokládat, že těch uspokojivých výsledků vyleze nepatrný zlomek z celkového počtu všech provedených simulací, a že se s výsledky těch nevydařených v žádném časopise chlubit nebudou. Jinými slovy, nastavení toho modelu se vždycky musí tak nějak uhňácat, aby výsledek vypadal aspoň trochu věrohodně a v ideálním případě taky aby byl dostatečně fotogenický. Tím nechci nijak snižovat hodnotu podobných simulací, tím chci jen říct, že pokud pro nějaké vstupní parametry z té simulace ta kýžená vláknitá struktura vyleze, tak to automaticky nemusí znamenat, že tyto vstupní parametry opravdu odrážejí reálné hodnoty fyzikálních veličin, jako jsou třeba velikost počátečních fluktuací, průměrná hustota hmoty, její složení a energie, atd. atd.. Může se totiž taky docela dobře ukázat, že dosazení skutečných, později upřesněných fyzikálních hodnot, už zdaleka tak pěkné výsledky nedá, a že bude nutné začít hledat nějakou novou příčinu dnes pozorované velkoprostorové struktury vesmíru.
Mimochodem, v nějakém relativně nedávném populárním pořadu spekulovali kosmologové – moderátoři o možném vlivu raných kvazarů na pozdější tvorbu vláknitých struktur. Bylo to v souvislosti s tehdy relativně čerstvým objevem, podle kterého kvazary začaly vznikat podstatně dříve, než se původně myslelo. Obří výtrysky hmoty, které jsou pro kvazary typické, tak prý mohly katalyzovat kondenzaci hmoty do obrovských vzdáleností. Osobně si myslím, že jde pouze o jednu z mnoha dosti skrovně podložených spekulací, nicméně je to jen ukázka toho, jak započtení dříve nezakalkulovaného jevu může teoreticky pozměnit predikce modelu. Podobných nezakalkulovaných jevů přitom mohou být tisíce, přičemž bez ohledu na jejich pravděpodobnost či nepravděpodobnost, jediným, co může rozhodnout o jejich plauzibilitě, je měření či pozorování; v žádném případě nelze dopředu rozhodnout, že daný jev je podstatný, protože vypadá vysoce pravděpodobně, nebo že je nepodstatný, protože vypadá extrémně nepravděpodobně.
Co se týče otázky případného přežití hustotních fluktuací do dnešní doby, tak to nám bohužel vůbec nepomůže. Problém totiž není v tom, že by se hustotní fluktuace celkově zeslabovaly. Ony se totiž naopak zesilovaly – opravdu, jenom díky tomu tady dnes existujeme a diskutujeme. Základní vlastnost gravitující hmoty je totiž její nestabilita v tom smyslu, že maličké počáteční fluktuace se samovolně působením gravitace dále zvětšují. Také jenom proto mohou ony zmíněné superpočítačové modely z relativně hladkého rozložení hmoty s pouze malilinkatými počátečními fluktuacemi kouzlit tak úchvatné vláknité scenérie. To, co se zeslabuje, je pouze ta část hustotních fluktuací, která je způsobená prvotními gravitačními vlnami. Můžeme si to představit tak, jako bychom chtěli měřit slapové vzdutí oceánu, které činí cca 80 cm, lokálním pozorováním hladiny uprostřed veliké bouře. Pozorování slapů by za těchto okolností bylo nemožné. Na rozdíl od mnohem větších vln v lokálních oblastech se ale slapy projevují synchronním pohybem obrovsky rozlehlých mas vody, a pozorováním na mnoha různých místech pobřeží, kde zrovna nezuří bouře, je jde spolehlivě zjistit. S hustotními fluktuacemi způsobenými prvotními gravitačními vlnami se to má podobně – jsou podobně jako slapové vzdutí mnohonásobně slabší, než lokální fluktuace, a dokonce ani tyto lokální fluktuace nevidíme dostatečně dobře. A nemusíme hned začít vzpomínat tolikrát skloňovanou temnou hmotu, ono i z té obyčejné hmoty vidíme pouze její zářivou část, zatímco ta zbylá v podobě mezihvězdného prachu a plynu zůstává nepozorovaná, a upozorní na sebe pouze výjimečně (např. při srážkách galaxií či kup galaxií).
Nakonec zjistíme, že nám coby nástroj k pozorování těchto drobných variací hustot na obrovských oblastech nic lepšího než reliktní záření nezbývá. Reliktní záření se totiž k danému úkolu hodí přímo ideálně – vznikalo v době, kdy část hustotních fluktuací mající původ v prvotních gravitačních vlnách ještě nebyla tak zesláblá, zatímco hustotní fluktuace celkově nebyly ještě zesíleny pozdějším vývojem vesmíru (v době vzniku reliktního záření byla hmota rozložena mnohem homogenněji, než dnes). Zároveň nese reliktní záření další informace – jednak dokážeme změřit energii reliktních fotonů a její fluktuace v závislosti na směru, odkud přichází (velice malá hodnota těchto fluktuací nám prozrazuje obrovskou homogenitu prvotního vesmíru), a jednak dokážeme měřit polarizaci tohoto záření a její fluktuace v závislosti na směru (a díky charakteristickým vzorům v těchto fluktuacích se usuzuje na vliv prvotních gravitačních vln).
Jinak co se týče problému zrychleného inflačního rozpínání, následovaného zpomalením a pak zase zrychlením, tak tam se ve skutečnosti jedná o složení pouze dvou fenoménů. Jedním fenoménem je inflační rozpínání, které je naprosto zvláštní díky tomu, že probíhá exponenciálně. Tzn. že za každou jednotku času se během inflačního rozpínání vesmír zvětší o nějaký velmi zhruba konstantní faktor, navíc faktor velice velký, což vede k výslednému inflačnímu rozepnutí o desítky řádů. Proč je tento faktor tak veliký? Protože bulharská konstanta. To sice zlehčuji, ale v podstatě je to tak, prostě se řeklo, že jediným přirozeným zdrojem hustotních fluktuací hmoty ve vesmíru jsou fluktuace kvantové (fluktuace vycházející z dílny gravitačních vln jsou totiž, slovy hraběte Zeppelina, příliš rozlehlé, a k vytváření tak nicotných struktur, jakými jsou např. galaxie, se naprosto nehodí), a následně se musel nafitovat tak velký faktor, aby se tyto niterné kvantové fluktuace nafoukly do požadované velikosti.
Když už vznikla poptávka po inflační expanzi, bylo potřeba pro ni vymyslet taky nějaký motor, no a jak se říká, kdo hledá, najde, takže se našly velice hezky vypadající modely pracující s fázovými přechody vakua, a ty se navíc (jako na potvoru) pěkně hodily k popisu narušování částicových symetrií, tak jak by to rádi viděli pro změnu částicoví fyzici. Dalo by se dokonce říci, že zatímco klasickou teorii velkého třesku si částicoví fyzici docela považovali, protože krásně sladila tehdejší znalosti jaderné fyziky s pozorovaným chemickým složením vesmíru, tak inflační teorii už baštili, až se jim boule za ušima dělaly, protože inflační teorie otevřela zcela nové odbytiště pro teorie velkého sjednocení (anebo bráno v opačném časovém pořadí, pro teorie spontánního narušování symetrií, které jsme v předchozím časovém pořadí tak obtížně zrestaurovali tím sjednocováním interakcí). Zhruba řečeno při každém narušení symetrie (tedy při každém „rozchodu“ do té doby jednotných příslušných částicových interakcí) může vakuum projít zvláštním fázovým přechodem, podobným, jako když v homogenní a izotropní mrznoucí kapalině začnou vznikat krystaly, přičemž se uvolňuje energie analogická skupenskému teplu u té kapaliny. Tato energie může buď dát vznik záplavě nových částic vzniklých vzdáleně podobně, jako v kreačních procesech v urychlovačích, anebo může posloužit k prudké expanzi prostoru, a v některých případech může dojít k obojímu.
Inflace sice znamenala ohromnou příležitost pro odbyt do té doby ne moc dobře prodejných teorií velkého sjednocení částicových interakcí, na druhou stranu ale částicoví fyzici taky něco maličko požadovali – konkrétně jde o to, že částicovým fyzikům by se hodilo, aby ten proces narušení interakcí proběhl vícekrát. Např. nejprve aby se oddělila gravitační interakce, od ostatních, pak třeba supersymetrie (čímž by se učinilo zadost i teoretickým fyzikům, kteří strávili celý svůj profesní život zkoumáním krásných jednotných supersymetrických modelů, které ovšem současný vesmír, ehm, tak nějak nevyužívá), potom by se mohla oddělit silná interakce od elektroslabé, čímž bychom se konečně dostali na úroveň dodnes uznávaného Standardního částicového modelu, a nakonec by se oddělila slabá a elektromagnetická interakce, čímž bychom se dostali k možnosti popisovat i méněenergetické procesy, než jsou ty nejvíce energetické jaké umíme vytvořit v CERNu (sjednocená slabá a elektromagnetická interakce tak nějak jaksi neumožňuje vznik světa, jaký kolem sebe vidíme, za svou existenci vděčíme právě tomu, že ta symetrie ja zaplaťpánbu rozbitá). Každopádně ale nebyl takový problém ze strany kosmologů inflační scénáře vylepšit ke spokojenosti částicových fyziků, takže v současných inflačních modelech se úplně běžně počítá s tím, že inflace běžela několikrát, pokaždé odstartována nějakým vakuovým fázovým přechodem při spontánním narušení příslušné částicové symetrie, přičemž každá tato inflační fáze běžela až do doby, kdy předešlé vakuum přešlo do vakua nového, které leželo energeticky níže, než to původní (podobně, jako při chladnutí přejde pára ve vodu a později voda v led, přičemž se pokaždé uvolní skupenské teplo).
Zmínil jsem, že inflačně zrychlené, pak zpomalující se, a pak zase zrychlující se rozpínání je ve skutečnosti kombinací jenom dvou jevů, inflačního rozpínání a „standardního“, tedy neinflačního rozpínání. To neinflační probíhalo vždy mezi inflačními fázemi a dále od skončení té poslední inflační fáze. Důležitá je skutečnost, že toto neinflační rozpínání může být v závislosti na hodnotě hustotního parametru docela variabilní. Nejlépe je to vidět na následujícím obrázku:
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Universe.svg
Na tomto obrázku jsou vyvedeny typické časové závislosti neinflační expanze vesmíru pro různé hodnoty parametru Omega, který reprezentuje jistou relativní hustotu energie ve vesmíru. Tento parametr byl historicky fitován tak, že hodnota Omega=1 odpovídala tzv. parabolickému vesmíru, což byl hraniční předěl mezi uzavřeným vesmírem (Omega>1), který měl v sobě tolik hmoty, že v konečném čase zase zkolaboval ve Velkém krachu, a otevřeným vesmírem (0
oops ...
Pavel Brož,2014-03-22 00:09:49
opět špatně zařazeno, omlouvám se, patří pod příspěvek p. Plece.
Jiří Havránek,2014-03-22 01:32:25
Opravdu slušně popsáno, nedávno jsem se s jedním panem autorem na toto téma bavil, zkusím sem zítra popsat, jaká je jiná možná příčina(y) strukturování polarizace související se zrychlenou expansí.
Teda k tej hypotéze
Rene Mikolas,2014-03-22 01:39:53
Vzhľadom na alternáciu energie a hmoty a možnú existenciu energie a temnej energie, tzn. dvoch svetov
energií pred *Veľkým treskom, by sme mohli pristúpiť k hypotéze Dvoch veľkých treskov (Double Big Bangs).
Po double singularite, by viedli oba zmienené (v simulovaných časoch kratších než krátke) k rázovej vlne dvoch hmôt (hmoty a temnej hmoty), teda k rázovej vlne (roztvorenie priestoru a času), ktorá by pravdepodobne vytvorila eldorádo gravitačných vln, vláknitú štruktúry hmoty a teda vznik vesmíru ako ho poznáme z odhalenej časti dnes.
Predošlý príspevok sa mi zdá kostrbatý - ešte raz
Rene Mikolas,2014-03-22 05:43:51
DOUBLE BIG BANGS
Vzhľadom na alternáciu energie a hmoty vesmíru a možnú súčasnú existenciu energie a temnej energie, tzn. dvoch svetov (*neinteragujúcich) energií pred **Veľkým treskom, by sme mohli pristúpiť k hypotéze Dvoch veľkých treskov (Double Big Bangs).
Po Double singularite, by viedli oba zmienené Tresky (Bangs v simulovaných časoch kratších než krátke) k rázovej vlne dvoch hmôt (***rozdielu dvoch exponenciálne pôsobiacich inflácií a interakcií hmoty a temnej hmoty), teda k rázovej vlne (roztvorenie priestoru a času), ktorá by veľmi pravdepodobne vytvorila eldorádo gravitačných vĺn (****rastúcich utlmujúcich sa), viedli by k nesymetrii hmoty a antihmoty, k vláknitej štruktúre hmoty a teda vznik vesmíru ako ho poznáme z odhalenej časti dnes.
Poznámky:
*Energie (svet pred Veľkým treskom) si nerobia nárok na priestor ani čas, teda neinteragujú
**Veľkým Treskom sa na tomto mieste rozumie samozrejme prvý tresk v čase TBB . Druhý tresk Double Big Bangs, začiatok ktorého pripadá na moment TDBB po dobe kratšej ako krátka, teda prislúcha bodu - koncu časovému rozdielu medzi druhým a prvým treskom (TDBB - TBB)
Čo sa dialo v tejto lehote, danou rozdielom v zátvorke, mi je nejasné, teda či začala existenciu prvá hmota alebo antihmota.
*** rozdiel týchto dvoch exponenciálnych inflácií je v bode TDBB nula a v čase nekonečno tiež nula. Znamená to inak, že gravitačné vlny mnohých frekvencií interagujúcej hmoty budú v amplitúdach exponenciálne narastať k maximu v TMAX a potom sa budú exponenciálne utlmovať v čase smerom k nekonečnu tiež k nule. Exponenty vo všetkých troch dejoch musia byť samozrejme rôzne.
Otázka zrýclenia a spomalenia inflácie by tým bolo vysvetlené. Nevysvetlené zostáva opätovné zrýchlenie. Ide pravdepodobne o zdanlivé zrýchlenie. V skutočnosti sa pri utlmovaní gravitačných vln zvyšuje ich frekvencia.
To Pavel Brož
Martin Plec,2014-03-22 08:13:43
Díky za obsáhlé vysvětlení. Věřím, že vědci, kterým je jasný význam objevu, skáčou nadšením, mě to ani přes vaše vysvětlení není stále jasné ani kvantitativně, ani kvalitativně.
Podle obrázků zabíralo zorné pole měřicí aparatury zhruba 70x15 stupňů, http://bicepkeck.org/B2_2014_i_figs/eb_maps.png. Pokud je reliktní záření staré 13,5 mld let, očekával bych, že velikost naměřených fluktuací bude aspoň přibižně obdobná, ve skutečnosti jsou rozměrově mnohem menší. Jak to, čím je určena jejich velikost? Podotýkám, že v simulacích na odkazovaných obrázcích vpravo jim velikosti fluktuací vyšly stejné jako toho, co naměřili.
Dle článku https://en.wikipedia.org/wiki/Recombination_%28cosmology%29 "recombination is closely associated with the last scattering surface". Jednak mi není jasné, proč by měla rekombinace proběhnout v celém Vesmíru naráz? (Samozřejmě to lze odbýt tím, že Vesmír chladnul všude stejně rychle.) A jednak, proč by měly být fotony rozptýlené na různých místech jedné "hustotní fluktuace" být polarizovány stejně? Vzhedem k řídkosti a neuspořádanosti hmoty v těchto fluktuacích určitě nepůjde o stejný princip jako při polarizaci světla procházejícího krystalem.
ad p. Plec a velikost fluktuací
Pavel Brož,2014-03-22 23:19:58
Co se týče velikosti naměřených fluktuací, lépe řečeno úhlové velikosti oblastí, na nichž se naměřené fluktuace projevují, tak velikost těchto oblastí vůbec nemusí souviset s velikostí sféry, do jaké se reliktní záření od doby svého vzniku stihne rozšířit. Jedná se totiž o to, z jakého směru toto záření přišlo. Vyberme si na prvním obrázku v tomto článku nějakou konkrétní fluktuaci, např. tu červenou skvrnku lehce nad středem obrázku. Tato fluktuace znamená, že reliktní záření, které přilétlo zhruba z tohoto směru (+- cca 2 stupně) má podobné vlastnosti. Toto reliktní záření samozřejmě letělo 13,4 miliardy let všemi směry, a konkrétně to, které přiletělo z tohoto směru, se dnes nachází na povrchu koule o poloměru 13,4 miliardy světelných let (ve skutečnosti vzhledem k v čase proměnnému rozpínání vesmíru je ta vzdálenost ve skutečnosti jiná, ale ne řádově, a další úvahy to neovlivní, takže to pro nyní ignorujme). To znamená, že jakýkoliv jiný pozorovatel nacházející se na povrchu této koule a dívající se směrem do jejího středu se bude dívat stejně jako my (pokud se díváme stále směrem k té červené skvrnce) na tutéž prahistorickou oblast vesmíru, a uvidí ji stejně jako my červeně (ve skutečnosti ty barvy jsou umělé a odrážejí pouze určitou vlastnost reliktního záření pocházejícího z této oblasti). Samozřejmě pokud bychom si vybrali fluktuaci viděnou v jiném směru, např. tu malou modrou vpravo dole, dívali bychom se vlastně prostřednictvím reliktního záření na zase úplně jinou prahistorickou oblast vesmíru, než prve – opět by platilo, že reliktní záření mající původ v této oblasti se dnes nachází na povrchu kulové sféry o poloměru 13,4 miliardy světelných let (s výše zmíněnými výhradami), ovšem je to úplně jiná sféra, než prve (protože má jiný střed), nicméně opět by jakýkoliv pozorovatel nacházející se kdekoliv na této sféře, pokud by se díval směrem do jejího středu (tedy tam, kam se díváme my při pohledu na tu malou modrou skvrnku vpravo dole), tak by ji viděl modře jako my.
Úhlová velikost těchto skvrnek nesouvisí s poloměrem zmíněných sfér. Tato úhlová velikost pouze vypovídá o tom, jak rozlehlé či naopak malé byly fluktuace hmoty, které měnily vlastnosti reliktního záření, které jimi později procházelo.
Zde je dobré učinit malou odbočku a říci si něco o tom, že reliktní záření má některé vlastnosti, které získalo hned v době svého vzniku, a pak pro změnu některé jiné vlastnosti, které byly ovlivněny až později prostředím, kterým reliktní záření procházelo. Tou první vlastností je energie reliktního záření, resp. fluktuace této energie. Spektrální křivka reliktního záření odpovídá velice dobře záření černého tělesa, tzn. že vytváří charakteristický pík, jaký vytváří např. i světlo přicházející k nám ze Slunce, pouze vrchol toho píku je dnes v oblasti mikrovln, nikoliv v oblasti viditelného světla (což je ovšem způsobeno pouze rozpínáním vesmíru, jinak by reliktní záření bylo ve viditelném spektru). Tento pík závisí na teplotě prostředí, v němž se záření černého tělesa vytváří. Porovnáváním odpovídajících hodnot pro píky reliktního záření přicházejícího k nám z různých směrů vlastně zjišťujeme drobné rozdíly v teplotě oblastí, v nichž toto záření vznikalo. Zároveň tak dokážeme zjistit prostorovou velikost těchto fluktuací. Tímto způsobem bylo např. sondou WMAP a jejími předchůdci zjištěna typická amplituda a škála fluktuací. Mimochodem, relativní fluktuace teploty v závislosti na směru je extrémně malá, řádově jedna stotisícina. Charakteristická úhlová velikost těchto fluktuací pak činí několik málo stupňů.
Právě zmíněná vlastnost je ta, kterou reliktní záření obdrželo už při svém zrodu. Reliktní záření, jelikož je to elektromagnetické záření, je ale nositelem také polarizace. Na rozdíl od energie, která závisela na teplotě prostředí, v němž se reliktní záření zrodilo, tak polarizace na ní nezávisí. Zkrátka a dobře, když se zrodilo, tak reliktní záření nevykazovalo vůbec žádné rozdíly mezi dvěma svými polarizačními módy v nějakých vybraných směrech. Tyto rozdíly vznikly až později, když reliktní záření procházelo různě hustými prostředími. Jedná se o proces v principu podobný, jakým je potlačení jednoho polarizačního módu v odraženém světelném paprsku, či naopak potlačení doplňkového módu v lámajícím se paprsku. K tomuto potlačování toho či onoho módu dochází úplně běžně při jakémkoliv přechodu světla prostředím s proměnlivým indexem lomu (tedy např. i prostředím s různou hustotou), přičemž samozřejmě velikost tohoto potlačení je úměrná relativní odlišnosti v hustotě toho prostředí.
No a nyní se dostáváme k tomu nejpodstatnějšímu – relativní odchylka amplitud polarizačních módu reliktního záření je pouhá 1 ku 30 miliónům. Vybereme-li orientaci souřadné soustavy tak, že např. ten větší polarizační mód bude kmitat ve svislé rovině, tak ten vodorovný polarizační mód bude o pouhou jednu třicetimilióntinu slabší. Tak malá hodnota může být způsobena i velmi malými rozdíly v hustotě prostředí, jímž reliktní záření procházelo až v době, kdy se již nerozptylovalo srážkami s volnými elektrony, ale kdy koherentně procházelo už víceméně průhledným prostředím, které pouze lehce měnilo jeho směr a poměr polarizačních módů v důsledku fluktuací v indexu lomu – tedy fluktuací hustoty prostředí.
Ve skutečnosti je ta situace ještě složitější – zde zmíněné fluktuace v polarizaci reliktního záření nejsou celkovými fluktuacemi polarizace, ale pouze jeho malou částí, a to tou, která by měla být způsobena právě prvotními gravitačními vlnami. Je to proto, že vliv prvotních gravitačních vln na velikost hustotních fluktuací je ve skutečnosti velice, velice malý.
Zbývá tedy otázka, jak je možné odlišit pomocí změn v polarizaci reliktního záření vliv dvou hustotních fluktuací, jedné dominantní, která je působena celou řadou jevů, a druhé nesrovnatelně menší, která má původ v prvotních gravitačních vlnách. Obě dvě fluktuace přitom ovlivňují poměr polarizačních módů reliktního záření.
Řešením tohoto problému je, že každá z těch částí fluktuací hmoty má jiný prostorový vzor. Podívejte se ještě jednou na ten první obrázek v tomto článku, jak se tam mění ta polarizace – směr těch úseček udává směr převládající polarizace, délka těch úseček pak poměr velikosti polarizačního módu ve směru úsečky ku velikosti polarizačního módu ve směru na ni kolmém. Ve skutečnosti to co vidíme na tom obrázku je až výsledek, který zbyl po odfiltrování tzv. E-módů, které jsou dominantní.
Všimněte si hlavně, jak se ty směry stáčí, některé vytváří jakési ciferníky po směru hodinových ručiček, další proti směru hodinových ručiček. Pokud byste vzali plné hrsti sirek a hodili je před sebe na stůl, takové vzory byste nedostali. Právě tyto vzory jsou ale charakteristické pro tu část hustotních fluktuací způsobenou prvotními gravitačními vlnami. Tyto vzory se nazývají B-módy (neplést ale se zmíněnými polarizačními módy, což novináři ve většině médií s oblibou udělali – polarizační módy jsou dvě polarizační složky elektromagnetického záření, zatímco E a B módy jsou prostorové charakteristiky těch fluktuací v polarizaci).
Jiří Havránek,2014-03-23 01:52:34
pokusím se vysvětlit jinou možnou interpretaci. Ohledně prostorových fluktuací a jejich vzoru se domnívám, že tyto mají typickou turbulentní strukturu, která by pravděpodobně byla následkem kontaktu struktury vakua zapojené do dynamiky velkého třesku s vnějším vesmírem obecně rotujícím (s nenulovou hustotou energie). Nutně by muselo vlivem obecně různé rotaci docházet ke strhávání kontaktních oblastí a postupné synchronizaci těchto struktur vakua právě i s následkem turbulentních fluktuací v kontaktních vrstvách. Dynamika procesu by nutně musela vést k hustotním fluktuacím vakua (tedy k k fluktuacím hustoty energie vakua. Nalezení těchto fluktuací v tomto prostoru tedy může svědčit o tom , že je pravděpodobný vnější vesmír s odlišným obecným pohybem struktur vakua a jeho vliv na synchronizaci vesmíru zasaženého velkým třeskem obecně zrychluje rotaci příslušných struktur vakua podílejících se na velkém třesku, tedy v důsledku roste či klesá rychlost rotace hmoty v obecně se zrychlujícím disku struktury vakua. Tedy by docházelo k procesu nestability gravitačních drah hmoty a to při zrychlování při srovnání úhlových rychlostí ke zhroucení hmotného vesmíru, naopak při zvyšování rozdílu úhlových rychlostí ke zrychlenému rozpínání hmotného vesmíru. Dalším možným efektem by byl v případě vesmíru s omezeným velkým třeskem vesmír pulzující kolem určité hustoty energie, což by vedlo pokud je má představa o gravitaci funkční ke cyklickému střídání Zrychleného a zpomaleného rozpínání případně až smršťování hmotného vesmíru, ale podmínkou by musel být alespoň místně rostoucí gradient hustoty energie vákua v závislosti na vzdálenosti od centra velkého třesku. Třetí skutečně otravnou možností je srovnání hustoty energie vakua středu našeho vesmíru s okraji vesmíru s hustotou energie okrajových částí vesmíru, pak z mechanismu gravitačního působení postupně vymizel faktor dynamického gradientu hustoty energie vakua a opětovně by byl důsledek zrychlené rozpínání hmotného vesmíru Nicméně pozorování hustotních fluktuací je něčím, co se dá očekávat právě pro vnější vesmír s obecně odlišnou rotací popsaný v prvním případě.
A ani toto neprispeje k hypotéze Double Big Bangs?
Rene Mikolas,2014-03-24 23:19:13
Teraz sa dozvedám z iného zdroja, citujem:
"Sila signálu z gravitačných vĺn súvisí s tým, ako veľmi sa vesmír rozpínal počas zlomku sekundy svojej expanzie. Americkí vedci oznámili, že signál je dvakrát silnejší, ako kozmológovia pri gravitačných vlnách predpokladali."
pro: Jiří Havránek
Vladimir Pecha,2014-03-21 14:59:54
Pane Havránku, převod z krátké do dlouhé škály a naopak je při každém překladu samozřejmostí. Není to záležitostí pouze americké angličtiny ale mnoha anglicky mluvících zemí.
neskutečně neuvěřitelné časové jednotky
Vladimir Pecha,2014-03-20 21:55:05
Pánové, díky moc vám oběma za reakci, je jasné, že bychom se měli držet jistých pravidel - a v tom se budu snažit udělat nápravu, ale jak jsem předtím psal - je to celkem náročné. Zjistil jsem, že ani zdroje na které se můžete vždy spolehnout nemají v tomto údaji jasno.
Čím se dostávám k tomu o čem píše pan Josef Jindra. Jde o tak nepředstavitelné časové zlomky pro nás "lidi", že je vlastně jedno, zda jde o biliontinu miliardtiny miliardtiny miliardtiny sekundy, nebo posun třeba o dva řády dál.
Pamatuji si na rozčarování a naprostý šok, když jsem se poprvé dozvěděl, že od velkého třesku do dneška uplynulo víc sekund, než je Planckových časových jednotek v jedné sekundě.
Ale to neznamená, že se na to vykšlu - naopak
Pánové, moc děkuji a od zítřka budu poctivě pracovat na nápravě! Jen prosím ještě jednou o strpení...práce atd...
Martin Kovář,2014-03-20 22:29:50
Nemslel jste spíše "od velkého třesku do dneška uplynulo méně sekund, než je Planckových časových jednotek v jedné sekundě."?
Jako počet Planckových časů v jedné sekundě mě vychází číslo cca 1,85E+43. Co se týče stáří vesmíru v sekundách, tak to mě vychází cca 4,35E+17 s (při stáří vesmíru 13,8 milard let).
RE: čas
Vladimir Pecha,2014-03-20 19:19:12
Zdravím Martine,
moc dík za připomínku, na základě Vašeho upozornění jsem se po tom začal pídit a zjistil, že se časové údaje liší od jednoho zdroje ke druhému...
V nejbližší době ověřím a až budu mít relevantní údaj, hned případně poupravím.
Díky moc a prosím o chvilku strpení.
Martin Vytáček,2014-03-20 20:03:45
Rádo se stalo, také jsem už v souvislosti s tímto narazil na několik zdrojů hovořících o různých časech. Teď se mi zrovna vybavuje pořad "The Universe" kde o něm hovoří, tuším, Michio Kaku, ale nepamatuji si údaj, který uvádí.
čas
Josef Jindra,2014-03-20 21:03:30
Ono vůbec mluvit o nějakám konkrétním čase v tak krátké době od vzniku je s našimi znalostmi jako hádání z koule, křišťálové. Spokojil bych se s časovým určení někdy velmi krátce po...
Jedna stokvintiliardtina
Pavel A1,2014-03-20 22:17:33
Proč to opisovat nějakou dlouhou posloupností -tin.
10^-30 je jedna kvintilióntina
10^-33 je jedna kvintiliardtina
10^-35 je jedna stokvintiliardtina.
10^-36 je jedna sextilióntina
A ve všech článcích, které jsem viděl, se objevují čísla 10^-35 nebo 10^-36.
Čas
Martin Vytáček,2014-03-20 15:42:14
Mám dojem, že Andrei Linde na videu mluví o "miliontině miliardtiny miliardtiny miliardtiny sekundy", nikoliv o "stomiliontině biliontiny biliontiny biliontiny sekundy". Číselně je čas, pokud jsem se dobře všiml, zapsán "v miliardtinách" a ne v "biliontinách" ačkoliv jsou tu dvě nuly navíc za "STOmiliontinu", o které se Linde nezmiňuje.
Re: Problem s casom
Vitas Stradal,2014-03-20 11:48:59
Já to chápu tak, že gravitační vlny vzniklé při inflaci, tady jsou ještě teď, ale neumíme je detekovat. Při vzniku reliktního záření 'uspořádaly' tyto vlny jeho polarizaci, a to detekovatelné (dle článku) je.
Jiří Havránek,2014-03-20 11:36:25
Nechápu, proč by toto pozorování mělo potvrzovat pouze výlučně otr a to ještě přes můstek gravitačních vln z doby velkého třesku, zrovna tak toto potvrzuje jiné možné hypotézy a snad i důsledněji a dalo by se to chápat jako projev mechanismu, který vede ke zrychlenému rozpínání vesmíru. Hypotéza dynamického vesmíru (včetně VT) je podstatně staršího data, to ani jeden z těchto pánů nebyl na světě.
Problem s casom
Peter Fidler,2014-03-20 08:16:01
Zdravim, ak sa mozem opytat, ako je mozne, ze gravitacne vlnenie vzniknute v case t = 0 (priblizne) prejavi otlackom do relkitneho ziarenia, ktore vznikne o 380 tisic rokov neskor?
Mozem si to laicky predstavit tak, ze priestor v okamihu po inflacii bol taky roztancovany gravitacnymi vlnami, ze este aj po 380 000 rokoch sa tieto meratelne zapisali do sturktury ziarenia?
Výborná otázka i odpověď
Pavel Brož,2014-03-20 21:50:46
Položil jste výbornou otázku a zároveň nabídl jedinou logicky přijatelnou odpověď. Opravdu jde o to, že gravitační vlny v té době ještě nebyly tak zesláblé, náš vesmír byl v té době více než desettisíckrát "menší" (uvozovky jsou zde proto, že už v době vzniku mohl být nekonečný, jedná se tedy o koeficient zvětšení).
Je tu pouze jeden rozdíl, a to že tyto gravitační vlny nehrály roli pouze v době, kdy reliktní záření vzniklo, ale i později, když se už šířilo prostorem a zlehka se rozptylovalo na velkoprostorových hustotních fluktuacích, podobně, jako se světlo lehce ohýbá v prostředí s byť malým rozdílem indexu lomu, a při tom maličko mění svou polarizaci (např. při přestupu z vakua do nejvyšších vrstev atmosféry). Teprve tehdy začalo docházet k pomalé změně poměrů jednotlivých polarizačních složek reliktního záření (dnes mikrovlnného, v době jeho vzniku ale světelného).
jenom bych ještě dodal
Pavel Brož,2014-03-20 22:06:28
jenom aby nevznikla mýlka - nejednalo se o přímý rozptyl reliktního záření na gravitačních vlnách, jednalo se o rozptyl reliktního záření na hustotních fluktuacích způsobených těmi gravitačními vlnami. V předchozím příspěvku jsem napsal, že gravitační vlny nebyly ještě tak zesláblé, a přesnější by byla formulace, že hustotní fluktuace způsobené gravitačními vlnami nebyly ještě tak zesláblé. A aby to bylo ještě složitější, tak hustotní fluktuace nevznikaly pouze v důsledku raných gravitačních vln, ale z vícero příčin. Rané gravitační vlny, resp. hustotní fluktuace jimi způsobené, přidávají svůj charakteristický "podpis" do polarizace reliktního záření, a podle tohoto "podpisu" se na jejich existenci v raných fázích vesmíru usuzuje.
Martin Plec,2014-03-21 06:12:21
Napadla mě stejná otázka jako pana Fidlera, díky za odpověď, ale stále mi to není jasné. Jestliže ty hustotní fluktuace přežily zestárnutí Vesmíru od inflace do období vzniku mikrovlného záření, kdy Vesmír zestárnul o více než 30 řádů, tak by snad měly přežít i jeho zestárnutí o dalších 5-6 řádů až do dneška. Je tedy dnešní vláknitá struktura Vesmíru přímým důsledkem těchto hustotních fluktuací z doby inflace? Kam jinam by se ty fluktuace rozptýlily?
Také mi přijde zvláštní, že nejdříve se rozpínání Vesmíru zrychlilo (inflace), pak zpomalilo, a teď se zase zrychluje.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
