V úterý 1. dubna tomu bude 60 let, co se zrodil jeden z nejznámějších pojmů současné astrofyziky. Termín velký třesk vznikl z anglického úsloví „Big Bang“ jako výraz opovržení nad bláznivou teorií vzniku vesmíru. Dnes je teorie velkého třesku všeobecně přijímána jako správná a podložena mnohými důkazy…

Cestu k teorii velkého třesku otevřel Albert Einstein (1879-1955) vypracováním nové teorie gravitace, tj. obecné teorie relativity v r. 1915. Jak v letech 1922-27 ukázali ruský meteorolog Alexander Fridman (1888-1925; jeho žákem byl mj. G. Gamow) a belgický katolický duchovní a matematik Georges Lemaitre (1894-1966), řešení Einsteinových rovnic pro "rozumné" modely vesmíru je nestabilní v čase, tj. vesmír se musí buď rozpínat nebo smršťovat. Einstein však Fridmanovým výpočtům kupodivu nevěřil a trvalo nějakou dobu, než přiznal, že se mýlil, a Fridmanovi se omluvil.

Již v r. 1929 ukázal americký astronom Edwin Hubble na základě pozorování tehdy největším 2,5m zrcadlovým dalekohledem na Mt. Wilsonu, že pozorovaný vesmír se rozpíná. Z tempa rozpínání se pak dá odvodit stáří vesmíru, které zprvu vycházelo velmi malé (necelé 2 mld. let), což byl první důvod k posměchu ze strany Freda Hoyla. Druhým důvodem posměchu bylo, že Gamow a jeho žáci nedokázali vysvětlit, kde se ve vesmíru vzaly těžší prvky než vodík a helium.

K řešení této slabiny Gamowovy domněnky přispěl paradoxně sám Fred Hoyle, když se svými britskými spolupracovníky manželi Margaretou (*1919) a Geoffreyem Burbidgeovými (*1925) a americkým kolegou Williamem Fowlerem (pozdějším nositelem Nobelovy ceny za fyziku za podíl na vysvětlení nukleogeneze prvků ve hvězdách) uveřejnili v r. 1957 stěžejní práci o vzniku prvků ve hvězdách jednak termonukleárními reakcemi v jejich nitru a jednak zachycováním volných neutronů při výbuchu supernov. Problém s příliš nízkým věkem vesmíru na základě Hubblových pozorování vyřešil pomocí téhož 2,5m zrcadlového dalekohledu německý astronom Walter Baade, který během II. světové války nebyl v Kalifornii odveden na vojnu jako jeho američtí kolegové a v Los Angeles pod observatoří bylo kvůli nebezpečí japonských leteckých náletů nařízeno zatemnění. Baade tak mohl prodloužit expozice spekter vzdálených galaxií, a tím přišel na chybu v Hubblově stupnici vzdáleností galaxií. V r. 1952 pak uveřejnil výsledek obsáhlé revize vzdáleností galaxií a odtud vyplynulo stáří vesmíru v rozmezí 10 - 20 mld. roků. Když se v Praze v r. 1984 konala 6. evropská fyzikální konference, hovořil na ní mj. jeden z největších astrofyziků XX. stol. ruský akademik Jakov Zeldovič (1914-1987). Ve své přehledové přednášce konstatoval, že už tehdy byla teorie velkého třesku zaručena stejně dobře jako fakt, že Země obíhá kolem Slunce.

Přesto však je pravděpodobné, že původní jednoduchá teorie velkého třesku bude časem upravena. Je např. zřejmé, že pokud je vesmír prostorově nekonečný, což je o něco pravděpodobnější, než že je prostorově konečný (uzavřený), musel být už v okamžiku velkého třesku rovněž prostorově nekonečný! Zadruhé se zdá, že hmota vesmíru vznikla doslova z ničeho, čili že se podobně jako prostor a čas vynořila z nicoty právě v okamžiku velkého třesku!

Další převratná myšlenka se objevila v r. 1982 zásluhou amerického fyzika Alana Gutha (*1947). Guth si uvědomil, že pokud vesmír vznikl fázovým přechodem vakua, mohlo být těch fázových přechodů více a vlastnosti současného vesmíru určil takový přechod ve zlomku první sekundy po velkém třesku. Tento jev dostal název kosmologická inflace (prudké rozfouknutí zárodečného vesmíru), která "vyhladila vrásky" vesmíru do současné velmi hladké a homogenní podoby.

Poslední velký převrat v kosmologii přišel r. 1998, kdy několik skupin badatelů v USA a Austrálii zjistilo, že vesmír v rozporu s klasickými Fridmanovými a Lemaitrovými modely začal od poloviny svého stáří zvyšovat tempo rozpínání, zatímco v první polovině svého dosavadního života se tempo rozpínání vesmíru ve shodě s modely snižovalo. Tyto významné studie vynesly zmíněným astronomům loňskou Gruberovu cenu za kosmologii, protože z nich vyplynul překvapivý objev tzv. skryté nebo též temné energie vesmíru. Záhadná skrytá energie přitom představuje téměř 3/4 úhrnné hmoty vesmíru, zatímco téměř 1/4 hmoty vesmíru připadá na rovněž víceméně neznámou skrytou (temnou) látkou. Na veškerou viditelnou hmotu vesmíru (galaxie, hvězdy, planety, mezihvězdný plyn a prach atd.) pak zbývá jen několik málo procent hmoty vesmíru.

Z této bilance je zřejmé, že výzkum vlastností vesmíru, kterým se zabývá kosmologie, je stále ještě v plenkách a "kosmologii čeká nádherná minulost" při odkrývání tajemství velkého třesku, kterým to všechno začalo.

Nobelovy ceny

V první polovině XX. století Nobelův komitét astronomy a kosmology při udělování cen naprosto opomíjel. Podle mého názoru si přitom Nobelovu cenu zasloužili zejména Edwin Hubble (1889-1953) za objev rozpínání vesmíru, dále Karl Jansky (1905-1950) za objev radiového záření z vesmíru, George Gamow (1904-1968), který se ještě dožil potvrzení své myšlenky o velkém třesku objevem reliktního záření v r. 1965; dále pak posměváček, provokatér a vizionářský astrofyzik Fred Hoyle (1915-2001) zejména za to, že vyřešil problém, kde se vzal ve vesmíru uhlík a John Bahcall (1934-2005), který poukázal, na mimořádnou úlohu, kterou v kosmologii hrají neutrina vznikající ve Slunci, v supernovách a v horké fázi velkého třesku.

Zcela zaslouženě dostali Nobelovy ceny za teorii termonukleárních reakcí ve hvězdách Hans Bethe (1906-2005) a William Fowler (1911-1905) a dále astrofyzikové, kteří se podíleli na objevu a podrobném výzkumu reliktního záření, jak je uvedeno ve zprávě ČTK.

Další události komentovány na www.astro.cz
Publikováno s laskavým svolením České astronomické společnosti.