Jak změřit temnou energii?

Temná energie je záhadnou silou, která prostupuje celý vesmír, přičemž působí jako „tlak“ urychlující rozpínání vesmíru. Nehledě na to, že představuje asi 70 % celkové hmoty a energie vesmíru, byla objevena dvěma výzkumnými týmy teprve v roce 1998 na základě pozorování supernov typu Ia. Tyto supernovy představují katastrofickou explozi hvězd označovaných jako bílí trpaslíci. Supernova typu Ia vznikne tehdy, když bílý trpaslík zvýší svoji hmotnost akrecí materiálu unikajícího z druhé složky dvojhvězdy natolik, že překročí tzv. Chandrasekharovu mez a exploduje.

Právě tyto supernovy jsou v současné době nejlepší možnou cestou ke změření temné energie, protože jsou pozorovatelné i z velkých vzdáleností napříč mezigalaktickým prostorem. Mohou fungovat jako tzv. „standardní svíčky“ ve vzdálených galaxiích, protože jejich skutečná jasnost je dobře známa. Právě tak jako řidiči v noci odhadnou vzdálenost blížícího se automobilu na základě jasnosti jeho předních světel, stejně tak můžeme určit vzdálenost supernov na základě jejich pozorované jasnosti (slabší supernova je vzdálenější). Měření jejich vzdáleností pomůže vystopovat vliv temné energie na rozpínání vesmíru.

Nejlepší způsob měření temné energie byl zdokonalen díky novému výzkumu supernov typu Ia týmem astronomů, který vedl Ryan Foley (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, CfA). Vědci objevili způsob, jak korigovat malé rozdíly ve vzhledu těchto supernov tak, aby se staly ještě lepšími standardními svíčkami. Klíčem je rozdělení supernov na základě jejich barvy.

„Temná energie je největší záhadou dnešní fyziky a astronomie. Nyní máme mnohem lepší možnosti k jejímu vyřešení,“ říká Foley, který prezentoval tento objev na 217. zasedání Americké astronomické společnosti.

Nové metody pomohou astronomům zpřesnit škálu kosmických vzdáleností za předpokladu mnohem přesněji určených vzdáleností jednotlivých dalekých galaxií.

Jak už bylo řečeno, supernovy typu Ia jsou používány jako standardní svíčky, což znamená, že díky přesněji určeným vzdálenostem budeme mnohem přesněji znát jejich skutečnou jasnost. Bohužel, všechny supernovy nezáří stejně. Astronomové musí provádět korekce pro určení těchto odchylek. Především znají vzájemné vztahy mezi tím, jak rychle supernova vzplane a jak postupně slábne (což vyjadřuje její světelná křivka) a skutečným maximem její jasnosti.

Foley zjistil, že následně po upřesnění skutečnosti, jak rychle supernova typu Ia pohasíná, se ukazuje zřetelný vztah mezi rychlostí vyvrženého materiálu a jeho barvou: rychlejší materiál je poněkud červenější a pomalejší hmota je modřejší.
Doposud astronomové předpokládali, že červenější exploze jsou pouze zdáním, protože jsou ovlivňovány prachem, který zeslabuje explozi, což ji dělá vzdálenější. Když se pokoušeli tento efekt korigovat, nesprávně vypočítali, že k explozi došlo blíže než ve skutečnosti. Práce, kterou realizoval Foley se svým týmem, ukazuje, že určité rozdíly v barvě patří samotným supernovám.

Nová studie uspěla ze dvou důvodů. Zaprvé byl použit velký vzorek více než 100 supernov. A co je nejdůležitější, revidoval dřívější předpoklad, že supernovy typu Ia mají jednu průměrnou barvu.

Objev umožňuje lépe porozumět fyzikálním vlastnostem supernov typu Ia a jejich skutečným rozdílům. To také umožní astronomům zdokonalit analýzu dat a zlepšit měření temné energie – což je důležitý krok na cestě k poznání, co tato záhadná síla ve skutečnosti je a co znamená pro budoucí osud vesmíru.

Zdroj: http://www.cfa.harvard.edu/news/2011/pr201104.html

autor: František Martinek