6 největších tajemství vesmíru, s nimiž si věda neví rady

Naše znalosti o tom, jak funguje vesmír, se každým dnem prohlubují. Avšak stejně tak přibývá i neznámých. Podívejte se na šest kosmologických záhad, které by mohly být námětem na parádní sci-fi film, ale přesto jsou skutečné a reálná věda s nimi stále zápolí.

6) Proč je sluneční koróna tak horká?

Jednu z největších záhad máme na očích den co den – sluneční korónu. Ačkoliv je totiž povrch Slunce velmi horký, zhruba kolem 5000 °C, jeho okolí je mnohem žhavější – až 5 milionů °C. Kdyby stejně fungovala distribuce tepla při pečení buchty v troubě, vaše buchta by měla třeba 100 °C, ale okolí trouby by se tavilo v milionech stupňů Celsia! Dodnes není jasné, co za tímto obrovským rozdílem stojí. Je snad fyzika rozbitá?

Nikoliv nutně. Ke Slunci se momentálně přibližuje americká Parker Solar Probe, která by mohla na tuto anomálii vrhnout nové světlo. Spekuluje se, že za ohřev by snad mohlo být zodpovědné magnetické pole Slunce, které by indukcí či nějakým podobným jevem mohlo ohřívat atmosféru Slunce víc než povrch. Jistě se to však zatím neví – a bude ještě nějaký čas trvat, než to zjistíme.

5) Kde je všechno lithium?

Prvek lithium je nejčastěji skloňován kvůli jeho zastoupení v moderní výrobě baterií a s ní související těžbou. Lithium je však také zdrojem jedné kosmologické záhady. Naše modely vývoje vesmíru po Velkém třesku totiž odhadují, že v dnešním vesmíru by mělo existovat až třikrát více lithia. Víme rovněž, že lithia v kosmu dříve skutečně více bylo. Dnes ale pozorujeme podstatně méně lithia. Není jasné, co by za rozdílem mohlo stát.

Možné vysvětlení mluví o tom, že lithium mohlo být obětí jaderných reakcí probíhajících ve hvězdách. Popřípadě by na jeho mizení či destrukci mohla mít nějaký vliv temná hmota. Obě verze jsou však zatím jenom hypotézy, které nemají oporu v pozorování ani fortelnějších teoriích. Na vyřešení lithiového problému si tak asi ještě počkáme.

4) Co stojí za Kuiperovým útesem?

O takzvaném Kuiperově pásu jste nejspíše už slyšeli. Tato zóna na periferii sluneční soustavy je plná pozůstatků komet a dalších podobných útvarů – možná včetně zatím neobjevené 9. a 10. planety! S Kuiperovým pásem však souvisí i nečekaný prudký pokles detekovaných objektů v oblasti 48 astronomických jednotek od Slunce. Tento pokles má přezdívku Kuiperův útes – jako kdyby cosi čistilo planetky od nějaké velmi specifické oběžné dráhy kolem Slunce.

Co to může být, je neznámé. Je možné, že Kuiperův útes je jenom artefaktem v pozorování – objekty nemusejí doopravdy klesat, jenom je vidíme méně. Problém je, že naše modely vývoje sluneční soustavy operovaly s tím, že v oblasti Kuiperova útesu by počet planetek měl spíše narůstat než klesat. Pokles je tak možná vysvětlitelný i přítomností další nedetekované planety o velikosti Země či Marsu. Možná, že se tak časem dočkáme i objevu Planety číslo 11.

3) Proč existuje anomálie gravitačního praku?

Možná víte, že díky naším nuzným raketám si sondy při cestách mimo Zemi pomáhají takzvaným gravitačním prakem – při průletu kolem hmotnějšího objektu (vůči sondě jde typicky o planety) si sonda „ukradne“ trochu pohybové energie velkého objektu a sama získá na rychlosti. Mechanika gravitačního praku čerpá ještě z newtonovské fyziky – v zásadě lze říct, že ji tak dnes realizujeme na základě teorií, které tu jsou od 17. století. Newtonovská fyzika obvykle slouží plánovačům kosmických misí velmi dobře. Nestačí však na všechno. Jednou ze záhad je existence jakési anomálie, k níž dochází při průletu sondy procházející gravitačním manévrem.

Hned v několika případech je totiž reálná rychlost, kterou sonda průletem nabere, malinko vyšší než rychlost, kterou predikuje teorie! Vysvětlení tohoto jevu nám stále uniká – a je to dvojnásob zvláštní u teze, jako je gravitace, která jinak sedí velmi dobře na všechna jiná pozorování a praktické aplikace. Aby to bylo složitější, na anomálii někdy dojde a někdy zase ne – například u sondy Galileo, která prolétla kolem Země hned několikrát, byla anomálie jednou detekována, podruhé však nikoliv. Nad vysvětlením tak můžeme stále jenom nahlas uvažovat. Jednou z možností je existence pásů temné hmoty, který ovlivňuje rychlost tělesa ve velké rychlosti, popřípadě jemné odchylky v homogeničnosti gravitačního pole Země – problém rovněž je, že anomálie nebyla prozatím detekována u jiných planet než té naší, což hypotézám hází klacky pod nohy.

2) Jaká je velikost vesmíru?

Vesmír je velký. Hodně velký. Dokonce ani nevíme, jak moc velký. Pozorovaný vesmír, který můžeme ze Země vidět, má velikost několika desítek miliard světelných let. Víme však jenom o tom, co můžeme vidět. Přičemž prostor vlivem rozpínání expanduje dále. Tušíme, že i za hranicí pozorování existují neznámé části vesmíru. Pohyby velkých formací galaxií naznačují, že některé z nich směřují k velkému zdroji gravitace (pravděpodobně jiným galaxiím) za naším pozorovacím horizontem. Je tedy dost dobře možné, že vesmír existuje i mimo to, co kolem sebe vidíme. A dokonce to může být ještě mnohem dále. Jedna z nejbizarnějších teorií Velkého třesku mluví o tom, že prostor vesmíru došel krátce po Velkém třesku k takzvané inflaci, kdy z titěrné singularity narostl ve zlomku sekundy do mamutích rozměrů. Možná, že podobná inflace však pokračuje dodnes – a rozšiřuje hranice vesmíru každou sekundu o další oblasti. Pokud tomu tak je, celý pozorovaný vesmír může být jenom příslovečným „zrnkem písku“; částečkou v mnohem větším, de facto nekonečném universu.

1) Kam se poděla antihmota?

Naše současné modely Velkého třesku mluví o tom, že v okamžiku zrodu mělo vzniknout stejné množství hmoty jako antihmoty. To ale naznačuje, že vesmír by měl mít také stejné množství obou druhů hmoty – ty by se ale měly vzápětí, ještě před zvětšením vesmíru, okamžitě anihilovat. Jenže hmota a antihmota při vzájemné interakci produkují extrémní explozi. Což při běžné interakci hmoty kolem sebe nevidíme. Je tedy evidentní, že jeden druh hmoty během procesů Velkého třesku „zvítězil“ nad druhým.

Částicoví fyzici se snaží problému stále přijít na kloub, protože jde o jednu z největších záhad souvisejících s tím, co vše vidíme kolem sebe. Prozatímní teze předpokládají, že některé z částic pravděpodobně „přešly“ již v této rané fázi vesmíru na druhou stranu hmoty, čímž došlo k asymetrii v poměru hmoty a antihmoty. Veškerá běžná čili baryonová hmota, kterou vidíme kolem sebe – a ze které i my sami jsme –, je tak možná jenom zbyteček z této obrovské anihilace v průběhu Velkého třesku.

Text: Ladislav Loukota