Vesmír podle modelu Avera. Kredit: Csabai et al. (2017).

Temné energii, která by měla tvořit 68 procent celkového úhrnu hmoty a energie vesmíru, by spíše slušelo jméno tajemná energie. Už se s tím opakujeme, ale je to tak. Je to více přízrak, nežli fyzikální síla. Nikdo neví, jaká je její podstata. Jsou sice nějaké, méně či více výstřední hypotézy, co by temná síla mohla být zač, ale přes poměrně intenzivní pátrání jsme se tomu zatím ani nepřiblížili. Není divu, že se část fyziků s existencí temné energie nesmířila a snaží se vysvětlit pozorované chování vesmíru i bez této neuchopitelné síly.

Gábor Rácz. Kredit: ELTE.

K těmto lidem očividně náleží i maďarsko-americký tým maďarského doktoranda Gábora Rácze z Univerzity Loránda Eötvöse (ELTE) v Budapešti. Podle nich vlastně žádná temná energie možná neexistuje a nemuseli bychom tudíž být smutní, že jsme ji neobjevili. Celý problém s temnou energií spískal výzkum supernov typu Ia, tedy explodujících bílých trpaslíků v binárních hvězdných systémech, kteří fungují jako praktické standardní svíčky k měření kosmických vzdáleností. Ať totiž vybuchnou kdekoliv ve vesmíru, vždy by měli být stejně jasní. Problém je v tom, že podle těchto standardních svíček se rozpínání našeho vesmíru zrychluje, což původně téměř nikdo nečekal. Když se fyzici probrali ze šoku, tak museli zrychlení rozpínání vesmíru nějak vysvětlit. Vymysleli si sílu, která by za to měla zodpovědná. A tak se zrodila temná energie.

Eötvös Loránd Tudományegyetem. Kredit: BáthoryPéter / Wikimedia

Ráczův tým nabízí alternativní vysvětlení. Vycházejí z toho, že mainstreamové kosmologické modely fungování vesmíru spoléhají na zjednodušení struktury vesmíru a na předpoklady podle nichž má vesmír rovnoměrně rozloženou hmotu. A to je podle badatelů chyba. Rácz uvádí, že Einsteinovy rovnice obecné relativity, které lze vztáhnout k rozpínání vesmíru, jsou matematicky natolik komplexní, že za století jejich existence ještě nebyla nalezena řešení, která by zahrnovala strukturu vesmíru. Z velmi přesných pozorování supernova typu Ia sice podle Ráczova týmu víme, že se rozpínání vesmíru nejspíš zrychluje, zároveň prý ale spoléháme na pouze hrubé aproximace, tj. odhady odvozené z rovnic obecné relativity, což může vést, řečeno slangem medicíny, k závažným vedlejším účinkům. Takovým nepříjemným vedlejším efektem je třeba posedlost temnou energií, kterou fyzici používají k vyladění svých modelů na pozorovaná data.

Simulace vývoje vesmíru. Vlevo klasický model lambdaCDM s temnou energií, uprostřed nový model Avera, vpravo původní Einstein-de Sitterova kosmologie bez temné energie. Kredit: Csabai et al. (2017).

Vesmír ale ve skutečnosti není homogenní. Připomíná nezměrnou pěnu, ve které jsou kupy a nadkupy galaxií nalepené na stěny bublin, obalujících enormní vesmírné prázdnoty. Rácz s kolegy prohnali počítačovými simulacemi modely vesmíru, v nichž uvažovali vliv gravitace na rozložení milionů částic temné hmoty (které jsou ovšem stále zcela neznámé a není jisté, zda vůbec existují, abychom byli spravedliví). Těmito simulacemi rekonstruovali evoluci vesmíru, od raného rozložení hmoty až po utvořené největších vesmírných struktur.

Výsledky simulací v novém modelu Avera se lišily od běžných kosmologických modelů. Když totiž Rácz a spol. do simulací zahrnuli reálnější strukturu vesmíru, tak je to dovedlo k modelu, kde se různé oblasti vesmíru rozpínají různou rychlostí. Průměrná rychlost rozpínání vesmíru v takovém modelu přitom odpovídá současným pozorováním, z nichž vyplývá zrychlování rozpínání vesmíru. Rácz s kolegy podotýkají, že nezpochybňují platnost obecné relativity. To prý ani náhodou. Jenom mají problém s používaným zjednodušováním rovnic obecné relativity. Ráczův tým zůstává v hájemství obecné relativity a ještě ke všemu ji zbavil nutnosti vyvolávat záhadného ducha temné energie. Jestli Rácz a spol. své výsledky obhájí v nadcházející konfrontaci, tak to bude zemětřesení v kosmologii. A kdyby nic jiného, badatelé alespoň očekávají vzrušující debaty.

Schválně, je tohle apríl anebo ne?

Video:  The AvERA simulation of the expansion of the universe lze shlédnout zde

Literatura
Royal Astronomical Society 30. 3. 2017, arXiv:1607.08797, Wikipedia (Dark energy).