Zrychlené rozpínání vesmíru bez temné energie.

Pokračujeme v pojednání o temné energii, neboť jsme nyní zjistili, že tři astrofyzikové z Oxfordu dospěli k obdobným závěrům, i když pochopitelně podstatně jinými metodami.

Hubbleův vztah, rozpínání časoprostoru dle SN 1a a pozorovatel PDudr

  V loňském roce jsme zde zveřejnili několik článků (1,2), v nichž jsme došli k závěru, že rozpínání vesmíru na větších vzdálenostech již není lineární, jak říká Hubbleův zákon ( který objevil a publikoval G. Lemaitre dva roky před Hubblem), což vyplývá z novějších diagramů rychlostí a poloh supernov typu Ia. (3).   Na těchto diagramech jsou rychlosti i polohy supernov přepočítány na současnost, takže je tam zahrnuta i skutečnost, že v dávných dobách se vesmír rozpínal menší rychlostí než dnes.Vycházíme z Hubbleova diagramu, který vytvořil prof. Wright (3) , jehož křivku Evolving Supernovae jsme použili.   Z tohoto diagramu je patrné, že pozorovatel P vzdálený od nás 4 Gpc se nám vzdaluje rychlostí 200 000 km/s, zatímco objekty vzdálené od nás 8 Gpc se vzdalují rychlostí 350 000 km/s. Pozorovatel P tedy nemůže vidět vesmír stejný ve všech směrech, protože my se od něho vzdalujeme rychlostí 200 000 km/s, zatímco objekty stejně vzdálené na opačné straně pouze rychlostí 350000 – 200000 = 150000 km/s. Jedná se tedy o nelineární rozpínání, které má střed někde v naší Místní skupině galaxií. V jejím okolí je rychlost rozpínání největší, dle Hubbleova vztahu  v = H . DTen platí do vzdálenosti asi 0,5 Gpc a dál už rozpínání není lineární.Přitom časoprostor na těchto škálách do 15 Gpc je plochý, tedy euklidovský, proto si dovolujeme sčítat a odečítat relativní rychlosti tak, jak nás to naučili na základce.Toto nelineární rozpínání si můžeme představit pomocí pružného obinadla z autolékárničky, které jsme plynule zúžili z 60 na 43 mm (2). Na něm lze snadno pozorovat, že zúžená část se natahuje více než ta širší při napínání celého pásu. Je na tom též názorně vidět, že když na nějakém místě je méně hmoty, která má daný objekt držet pohromadě, pak při jeho rozpínání zde zákonitě dochází k k větší expanzi, která pak způsobuje další snižování hustoty této hmoty v dané lokalitě.Podobně si představujeme, že by to mohlo být i ve vesmíru: v místě, kde náhodou byla menší hustota hmoty, došlo k většímu rozpínání, zatímco místa vzdálená od tohoto centra, mají rychlost expanze ve svém okolí poněkud menší. To však má zcela zásadní význam pro gravitaci. Ta se šíří také „pouze“ rychlostí světla c, takže objekty, které jsou unášeny časoprostorem od nás rychlostí věší než c, na nás už gravitačně nepůsobí, stejně tak jako záření, které vydávají, k nám už nikdy nedorazí.Nyní se pokusíme popsat, jaké gravitaci je vystaven pozorovatel P viz. obr.Objekty, které se od něho vzdalují rychlostí c směrem od centra jsou od něho vzdáleny 8,2 Gpc ( od nás jsou 12,2 Gpc), zatímco na opačné straně je tato vzdálenost jen asi 5 Gpc. Navíc z vnější strany na něho působí hmota o vyšší hustotě než na té straně směrem k centru. Na pozorovatele P tedy gravitačně působí mnohem silněji hmota na vnější straně než na vnitřní a to by mohlo způsobit zrychlenou expanzi časoprostoru, ve kterém se nachází.Astrofyzikové z Oxfordu, Timothy Clifton, Pedro G. Ferreira a Kate Land zveřejnili v r. 2008 studii  Život v prázdnotě: Testování Koperníkova principu se vzdálenými supernovami (5), ve které uvádějí:“ Obvyklé vysvětlení je to, že musí existovat "temná energie“, která řídí zrychlení. Alternativně by to mohlo být i jinak, tedy že Koperníkův princip je neplatný, a že data byla interpretována v nevhodném teoretickém rámci. Pokud bychom měli žít ve  zvláštním místě ve vesmíru, v blízkosti středu prázdnoty, kde místní hustota hmoty je nízká, pak pozorování Supernov by mohla být vysvětlena bez přidání temné energie.“

Další pojednání „Existuje skutečně temná energie?“ jim vyšlo v Scientific American (4), z něhož jsme převzali obrázek, který názorně ukazuje jejich představu nehomogenního vesmíru, ve kterém se okolí naší Galaxie rozpíná rychleji než vzdálený časoprostor.

Prameny:
(1)     http://dudr.blog.idnes.cz/clanok.asp?cl=175253&bk=13467(2)    http://dudr.blog.idnes.cz/clanok.asp?cl=178495&bk=28318

(3)     http://www.astro.ucla.edu/~wright/sne_cosmology.html(4)    http://pil.phys.uniroma1.it/~sylos/darkenergynot.pdf(5)     http://arxiv.org/pdf/0807.1443.pdf