Nehomogenní vesmír nebo temná energie?

„Existence temné energie je stále tak zarážející, že někteří kosmologové přehodnocují základní postuláty, které vedly k odvození její existence.Jedním z nich je produkt dříve revoluční: Koperníkův ( kosmologický ) princip, že Země není v centrálním a jinak zvláštním postavení ve vesmíru. Pokud bychom vyřadili tento základní princip, vynoří se překvapivě odlišný obraz toho, co by mohlo vysvětlit pozorování.“ napsali T. Clifton a P. Ferreira z University of Oxford (1)

Pozorovatelný vesmír dle modelu LCDM.Tamara Davis, Charles Lineweaver

  Podobně prof. George Ellis z University of Cape Town napsal:
"Zjistili jsme, že takový model může snadno vysvětlit vztah pozorované luminozitní vzdálenosti a rudého posuvu supernov bez nutnosti temné energie, pokud je nehomogenita ve tvaru bubliny s nižší hustotou a středem v blízkosti pozorovatele (2).

   Nyní se zmíníme o tom, jak malou část pozorovatelného vesmíru můžeme dnes skutečně pozorovat. Názorně to ukazuje tento diagram dle modelu LCDM, kde na vodorovné ose je vzdálenos od nás v miliardách světelných let a na svislé ose kosmický čas, který běžel a běží stejně rychle i v galaxiích, které se od nás vzdalují třeba nadsvětelnou rychlostí. To jsme si názorně ověřili v pojednání Dilatace času u vzdálených supernov (3), která není relativistická ale kosmologická, takže k jejímu popisu nepotřebujeme teorii relativity.   My se nacházíme na vrcholu zaobleného světeného kužele který má poloměr asi 5,6 Gly. A můžeme pozorovat jen ty objekty, jejichž světočára někdy v minulosti protnula tento světelný kužel. Vzdálenější objekty nemůžeme dnes pozorovat, i kdybychom měli sebelepší radioteleskopy, můžeme pouze vypočítat jejich dnešní vzdálenost. Reliktní záření, které dnes pozorujeme, vzniklo ve vzdálenosti pouhých 40 Mly od nás a také HUDF, když emitovalo světlo směrem k nám, bylo vzdálené asi 1,5 Gly od místa, kde nyní jsme my.

  Současná kosmologie říká, že vesmír je na kosmologických škálách nezakřivený, euklidovský. Pokud toto tvrzení vezmeme vážně, pak nehomogenitu vesmíru můžeme vidět i na diagramu pro vzdálené supernovy typu Ia. Zde jsme doplnili přímky Hubbleova vztahu v = Ho . D

Červená je pro Ho = 70,4 km/s/Mpc ( WMAP 2010 )

Modrá je pro Ho = 67,8 km/s/Mpc ( Planck mission 2013)

Pozorovatel vzdálený od nás 320 Mpc se od nás podle H. vztahu vzdaluje rychlostí

v = 67,8 . 320 = 21 696 km/s

Potom zbytky supernovy ve vzdálenosti 640 Mpc by se měly podle tohoto vztahu vzdalovat rychlostí 43 392 km/s, ale podle tohoto diagramu se vzdalují poze rychlostí 37 200 km/s.

Tento pozorovatel tedy nevidí vesmír v obou směrech stejný. My se od něho vzdalujeme rychlostí 21 696 km/s, kdežto stejně vzdálená supernova na opačné straně rychlostí pouze 37200 – 21696 = 15 504 km/s.

Toto nelineární rozpínání časoprostoru si můžeme snadno demonstrovat pomocí pružného obinadla z autolékárničky, které po délce plynule zúžíme. Takové rozpínání už má pouze jeden střed a ten je v nejužším místě obinadla. Když na něj nakreslíme hmotné body (galaxie) ve stejné vzdálenosti od sebe, znamená to, že vycházíme z homogenního vesmíru. Při napínání se užší část natahuje více a tím se střed expanze poněkud vyprazdňuje. Obinadlo je nehomogenní, širší část má vyšší tuhost, proto se natahuje nelineárně. Podobně by to mohlo být s vesmírem: pokud je nehomogenní, nemůže se rozpínat lineárně. A když se rozpíná nelineárně, nemůže být homogenní.
Tímto primitivním způsobem jsme dospěli k obdobnému výsledku, jako zmínění slovutní vědci pomocí složitých diferenciálních rovnic, kterým však málokdo rozumí (4).
Trochu sofistikovanější model expanze jsme naznačili minule (5). Je tam ale chyba: jedná se o expanzi homogenní plné koule, nikoliv duté.

Prameny: 

(1) Clifton, Ferreira, Does Dark Energy really exist?

http://pil.phys.uniroma1.it/~sylos/darkenergynot.pdf

(2)Dark energy or inhomogeneity? George F R Ellis University of Cape …(3) Dilatace času u vzdálených supernov
http://dudr.blog.idnes.cz/c/366066/Dilatace-casu-u-vzdalenych-supernov-typu-Ia.html(4) Living in a Void: Testing the Copernican Principle with Distant Supernovae

http://arxiv.org/abs/0807.1443(5) http://dudr.blog.idnes.cz/c/370651/Zrychlene-rozpinani-vesmiru-zpusobene-gravitaci.html