by Temná energie, tajemná entita, která dominuje energii vesmíru a zdá se, že urychluje expanzi vesmíru, představuje pro vědce vesmírnou záhadu.
Kosmologové zkrátka nemají ponětí, co temná energie ve skutečnosti je. Vymýšlejí tedy nejrůznější možné modely a zkoumají pozorovací důsledky těchto modelů v naději, že najdou vodítka k tomu, co je temná energie a jak funguje.
Nyní nový výzkum naznačuje, že jsme již možná našli důkaz o nějakém druhu vyvíjející se dynamické temné energie ve formě záření emitovaného, když se ve vesmíru objevily první hvězdy.
Před miliardami let byl vesmír mnohem temnější než dnes. Chvíli trvalo, než se první hvězdy a galaxie sloučily a objevily, a když se tak stalo, zcela proměnily vesmír.
Příbuzný: Historie vesmíru od velkého třesku po současnost v 10 krocích
Před vznikem prvních hvězd ve vesmíru dominovala jemná mlha neutrálního vodíku a plynného helia. Tento plyn se vytvořil během významné epochy známé jako rekombinace, což je fáze, která nastala, když byl náš vesmír starý 380 000 let a ochladil se do bodu, kdy se horké plazma mohlo stát neutrálním – kdy se elektrony konečně mohly vázat na jádra a vytvořit první atomy.
Když se však první hvězdy vznítily, jejich intenzivní záření prošlo neutrálním plynem a vrátilo jej do plazmového stavu. Kosmologové takto nazývali výskyt prvních hvězd „Kosmickým úsvitem“ a velkolepou fázovou změnu vesmíru, která následovala „Epocha reionizace“. K těmto událostem došlo několik set milionů let po velkém třesku.
Zatím nemáme přímá měření ani mapy kosmologické epochy, ve které vznikly první hvězdy a galaxie, ani epochy reionizace. Hlavním problémem je, že tyto události se staly velmi dávno, takže světlo těchto raných hvězd je neuvěřitelně slabé.
Otevřené okno
Ale je tu další okno do éry reionizace. Neutrální vodík vyzařuje záření o extrémně specifické vlnové délce: 21 centimetrů (8,3 palce). Není to vůbec silný signál, ale v té době tam bylo hodně neutrálního vodíku. Toto záření však bylo vyzařováno před miliardami let a v mezidobí se vesmír rozšířil na přibližně 10násobek své předchozí velikosti. Tato expanze prodloužila vlnovou délku tohoto záření o 21 cm a dnes je již detekovatelná v rádiových vlnových délkách.
V roce 2018 tým astronomů tvrdil, že detekoval 21cm signál vysílaný v době, kdy byl vesmír starý pouhých 230 milionů let. Ale signál z tohoto záření byl více než dvakrát silnější, než naznačovaly teoretické výpočty. Za předpokladu, že pozorování je platné (což je stále předmětem diskuse, protože výsledek musí ještě zopakovat jiný tým), naznačuje to, že v našem chápání rané kosmické historie je něco špatně.
Nedávno Lu Yin, astrofyzik z Asijsko-pacifického centra pro teoretickou fyziku v Jižní Koreji, navrhl novou možnost, jak vysvětlit tento podivný výsledek.
Dynamický ve tmě
Související příběhy
—Jak vypukl „kosmický úsvit“ a vznikly první hvězdy
-Černé díry by mohly být zdrojem tajemné temné energie
—Astronomové zachytili rádiový signál ze starověké galaxie na rekordní vzdálenost
Yinova práce, publikovaná v předtiskové databázi arXiv, prozkoumala model nazvaný Chevallier-Polarski-Linder interaktivní temná energie nebo ICPL. V tomto modelu temná energie není pevnou konstantou vesmíru, ale dynamickou entitou, která se může v průběhu času měnit a vyvíjet, což způsobuje změny v rychlosti zrychlování expanze. Ale tato schopnost vyvíjet se okamžitě otevírá otázku: co řídí, jak se může temná energie změnit? V reakci na tento vzorec umožňuje temné energii interagovat s temnou hmotou; jejich chování je propojené a oba je drží pod kontrolou, jak se vesmír rozpíná.
Existuje více kosmologických pozorování než signál 21 cm. Pro začátek tedy Yin upravil model ICPL tak, aby vyhovoval dalším pozorováním, zejména těm, která se zaměřují na nedávnou historii rozpínání vesmíru. S vyladěným modelem v ruce pak Yin simuloval vývoj raného vesmíru. Yin zjistil, že tento model ICPL způsobil, že se hvězdy a galaxie objevily dříve než ve standardních kosmologických modelech, díky čemuž byl model ICPL efektivnější při zohlednění podivného pozorovaného 21 cm signálu ve srovnání s tradičními kosmologickými modely.
Je to zajímavý výsledek, ale není to hloupost. Pozorování 21 cm jsou stále sporná a existují další možná vysvětlení podivného signálu. Přesto to ukazuje, jak vědci mohou k pozorování takto přistupovat a nadále posouvat hranice chápání temné energie a temné hmoty.
