Vše, co známe – hvězdy, planety, lidé – tvoří jen malý zlomek vesmíru. Zbytek je tma. A právě ta určuje náš osud. Astrofyzik Jiří Horák z Astronomického ústavu AV ČR vysvětluje, co dnes víme o vesmíru – a co z něj stále nechápeme. Proč galaxie vznikly dřív, než měly? Co je temná energie? A je vesmír nekonečný – nebo jen nepochopitelný?
„Vesmír má jednu zvláštní vlastnost: je obrovský, ale zároveň strašně prázdný. A když se na něj díváme, nedíváme se na přítomnost. Díváme se do minulosti,“ říká Jiří Horák.
Nejde o obrazný výrok – je to fyzikální realita. Když se podíváme na Slunce, vidíme ho tak, jak vypadalo před osmi minutami. Nejbližší hvězdu pozorujeme se zpožděním přes čtyři roky. A galaxie? Ty sledujeme s odstupem milionů až miliard let. Díváme se zpět v čase – a čím dál hledíme, tím dřívější fázi vesmíru zachytáváme.
„A v určité vzdálenosti už narážíme na hranici – mlhu, která odpovídá době, kdy byl vesmír ještě neprůhledný. Zhruba 300 tisíc let po jeho vzniku. A právě tehdy vzniklo reliktní záření – nejstarší světlo, které dnes můžeme pozorovat,“ vysvětluje Horák.
Toto záření má dnes teplotu přibližně 2,725 kelvinu – tedy necelých –270 °C. Je rovnoměrně rozprostřené po celé obloze a potvrzuje, že vesmír měl počátek, byl horký a hustý, a od té doby se rozpíná. A my ho sledujeme s odstupem 13,8 miliardy let – jako archeologové světla.
Hvězdy, které přišly příliš brzy
Zatímco teorie říkají jedno, pozorování často překvapí. James Webbův teleskop – nejvýkonnější vesmírný přístroj dneška – dokázal zachytit galaxie staré pouhých 300 milionů let. A právě tam objevili astronomové objekty, které tam podle našich teorií neměly být.
„Spirální galaxie jsou vývojově pozdní. Podle dosavadních modelů měly vznikat až po miliardách let. Ale ony tam byly už na samém počátku. V plné struktuře. To nikdo nečekal,“ říká Horák.
Tyto galaxie navíc obsahují supermasivní černé díry. Vědci přitom předpokládali, že na jejich vznik a růst je potřeba dlouhý čas – mnoho set milionů let. Pokud ale existovaly už tak brzy, náš model formování struktur ve vesmíru je zjevně neúplný.
Co když je to nejdůležitější to, co nevidíme?
Možná ještě zásadnější je jiný objev: drtivá většina vesmíru je pro nás neviditelná.
„73 % tvoří temná energie, 23 % temná hmota, 3 % jsou nesvítící atomy a jen 1 % je běžná hmota – ta, kterou vidíme, hvězdy a podobně,“ říká Horák.
Temná hmota se projevuje především gravitačně. Galaxie se otáčejí rychleji, než by odpovídalo množství běžné hmoty. „Na vysvětlení rotace hvězd na okrajích galaxií nestačí to, co vidíme. Musí tam být něco navíc – něco, co drží galaxii pohromadě,“ dodává.
Temná energie je podle Horáka ještě záhadnější. Z pozorování vyplývá, že rozpínání vesmíru se zrychluje – i když by se podle gravitačních zákonů mělo zpomalovat. „Čím víc se to ředí, tím větší má tlak. To je fyzikálně velmi netypické.“
Je vesmír konečný – nebo nekonečný?
Současná kosmologie pracuje se třemi základními modely: uzavřeným (jako povrch koule), plochým (nekonečná rovina) a otevřeným (rozpínající se geometrie podobná trychtýři). Měření sondy Planck ukazují, že vesmír je velmi blízko plochému – s možností, že je nekonečný.
„Zdá se, že náš vesmír je spíš otevřený a tedy nekonečný. Ale jistotu nemáme. Měření jsou stále na hranici přesnosti,“ říká Horák.
Tam, kde končí fyzika
Černé díry jsou pro vědu výzvou – i hrozbou. Uvnitř nich přestávají platit známé fyzikální zákony.
„Uvnitř je singularita – bod s nekonečnou hustotou. A kolem něj horizont událostí. Přes ten se dá projít dovnitř – ale už ne ven. A co je uvnitř? Nevíme. Tam selhává obecná relativita i kvantová mechanika,“ říká Horák.
Einsteinova teorie předpokládá kolaps všeho do jediného bodu. Kvantová mechanika říká, že takový bod nemůže existovat. Tento rozpor ukazuje na chybějící teorii: kvantovou gravitaci. Bez ní nepochopíme ani vnitřek černých děr, ani samotný počátek vesmíru.
Proč je vesmír právě takový?
Některé otázky nejsou jen technické – ale hluboce filozofické. Třeba ta, proč má vesmír právě takové vlastnosti, jaké má.
„To je princip, kterému se říká antropický. Možná mají fyzikální konstanty právě takové hodnoty proto, že jinak by nevznikl život. A nebyl by tu nikdo, kdo by se na to ptal,“ vysvětluje Horák.
Z toho podle Jiřího Horáka vyplývá i představa paralelních vesmírů.
„Možná jich je nekonečně mnoho. Každý s jinými vlastnostmi. A my jsme právě v tom, kde je možné, aby vznikl život. V jiném bychom být nemohli,“ říká.
Některé teorie jdou ještě dál – a předpokládají, že existují tzv. bránové vesmíry: vrstvy, které se navzájem ovlivňují jen slabě.
„Možná gravitace mezi nimi prosakuje. Ale zatím je to jen hypotéza,“ dodává.
Až zůstane jen ticho
Začátek vesmíru známe poměrně dobře. Ale konec? Ten je zatím jen ve hvězdách – doslova.
„Pokud je vesmír uzavřený, může se smršťovat. A jednoho dne se zhroutí do sebe. Velký krach. Ale pokud je otevřený – což je dnes pravděpodobnější – bude se rozpínat navždy,“ říká Horák.
Postupně zmizí všechny galaxie z dohledu. Hvězdy vyhasnou. Z černých děr se vypaří poslední informace. A zůstane jen chlad, prázdnota a ticho. Takzvaná tepelná smrt vesmíru.
Otázky, které nepřestaneme klást
Přes všechno, co víme, zůstává většina vesmíru skrytá. A přesto nepřestáváme hledat. Pozorujeme, počítáme, tvoříme nové teorie. Kladení otázek se ukazuje jako stejně důležité jako samotné odpovědi.
Horák připomíná, že samotná skutečnost, že se ptáme, je součástí záhady. Nevíme, proč jsou přírodní zákony tak přesné. Nevíme, proč mají konstanty právě ty hodnoty, které umožňují vznik života.
A možná jsme víc než jen náhodný výsledek hmoty. Možná jsme vědomí vesmíru. Jeho vlastní oko.
A právě to – lidská touha chápat svět i v nekonečném prostoru – ukazuje, že poznání má smysl.
