Obrovský, neprozkoumaný vesmír a my. Nejenom lidé, ale cokoliv těžšího než hélium je ve vesmíru nesmírně vzácné.

Drahý Time,

vím že se už těšíš na pokračování kvantových podivností ohledně Tvého auta o velikosti pouhého atomu. Neboj se, budou, ale musíš si počkat, protože to pošlu panu profesorovi Chýlovi, abych Ti na nosy nevěšel bulíky. Ale nenechám Tě tento týden zkrátka, k sepsání mne inspirovalo, když jsem byl o víkendu na horách, daleko od osvětlených měst a viděl krásné hluboké nebe. Nekonečný vesmír, plný hvězd, Mléčnou dráhu. Jediné, co jsem neviděl, byla C/2025 A6, kometa zvaná též Lemmon, protože jsem si nevzal dalekohled.

Temná energie a temná hmota

Přemýšlel jsi někdy o tom, jak moc jsme ve vesmíru vzácným jevem? Teď nemyslím inteligentní život nebo život jako takový. Dokážeš si představit, že všechno co kolem nás a na obloze vidíme je podle nejnovějšího bádání pouhých 4.96 % celkové hmoty vesmíru? Ano, je to tak, vidíme z vesmíru jenom malinkatou část. Přitom největší podíl na hmotě vesmíru mají temné věci, temná energie a temná hmota. Po pravdě, nikdo pořádně neví, co to vlastně je. Nepozorujeme nic z toho přímo, ale vidíme jejich působení na okolí.

Jak dobře víš, třeba z tohoto článku, náš vesmír je starý přes 13 miliard let. Tehdy to celé začalo Velkým třeskem a vesmír se začal rozpínat. A to tak, že rychlost expanze překročila rychlost světla. Proto dneska vidíme velkou vesmírnou bublinu o průměru skoro 27 miliard světelných let, ale vesmír samotný je ještě větší. Naše současné poznání se postupně ustálilo do podoby ΛCDM modelu.

O tom, že se vesmír rozpíná víme už skoro 100 let. Ale až roku 1998 jsme si všimli, že to rozpínání se zrychluje. A to tolik, že jsme kvůli tomu museli zavést novou substanci, temnou energii. Něco, co zrychluje rozpínání. A výpočty ukazují, že tato energie tvoří přibližně 68% hmoty vesmíru. A to je právě to řecké písmeno Λ v názvu modelu. Původně se myslelo, že by za tím mohla být energie vakua z kvantové fyziky, ale ta je o 120 řádů menší.

Zbytek názvu modelu, CDM, je zkratka pro Cold Dark Matter. O ní víme cca od roku 1970. Tehdy si vědci všimli, že se spirální galaxie neotáčejí tak, jak by se otáčet správně měli. Buďto bylo něco špatně s teorií gravitace, nebo za to mohla hmota, která není vidět. A pro okolí je úplně netečná. Nesvítí, nehřeje, neodráží světlo, jediné, jak se navenek projevuje je právě a jenom gravitace. Od té doby se snažíme temnou hmotu najít, ale marně. Vědci těm neznámým částicím dali zkratku WIMP. Na to, že tvoří přes 26% hmoty vesmíru, je to na pováženou.

Takže dohromady přes 95% vesmíru prostě nevidíme. Tady je obrázek pro představu:

Hmota ve vesmíru

Baryonová hmota

Takže když někdy v noci zakloníš hlavu a podíváš se na nebe, tak vidíš 4.9% vesmíru. Od roku 2009 zkoumala vesmír Planckova observatoř, vesmírný dalekohled Evropské kosmické agentury. Právě o její pozorování se opírá dosavadní část článku. To co vidíme, tomu se souhrnně říká baryonová hmota. Z ní tvoří tři čtvrtiny vodík. Další skoro čtvrtinu potom hélium. Ano, jenom 0.0049% celkové hmoty vesmíru tvoří prvky těžší než hélium. Všechen ten uhlík, kyslík, železo, křemík, všechno co kolem nás běžně vidíme, je jenom zanedbatelné smítko ve vesmíru. Celá naše planeta, nebo takový obr, jako je Jupiter, to všechno jsou jenom drobné bezvýznamnosti ve vesmíru.

Planety

Možná to bude tím, že po Velkém třesku ze všeho toho záření a plazmy nakonec vyšel jako nejsložitější věc vodík, jeden proton a jeden elektron. Ten řídký plynný vodík se musel díky gravitačním anomáliím shluknout a zažehnout první hvězdy, které produkovaly hélium. Další generace hvězd produkoval díky fúzi těžší prvky, jako je uhlík, ale fúze končí u tvorby železa. Na všechno ostatní už potřebuješ supernovy až v periodické tabulce po olovo. A na takové prvky, jako je zlato, stříbro, uran už potřebuješ kilonovy. Tedy srážku dvou neutronových hvězd, kde je gravitace tak extrémní, že zatlačí elektrony do protonu, čímž vznikne neutron, jediná složka těchto hvězd.

Takže ano, ve vesmíru jsme velmi, velmi vzácní a ojedinělí a zároveň každý z nás je z prachu dávno zaniklých hvězd.

___________________________________________________________________________________

Vážený čtenáři, máš před sebou knihu „Tim se ptá: Proč a jak funguje vesmír“. Je to kniha odpovědí na otázky z moderní fyziky, kosmologie, ale také třeba o tom, jak fungují atomové elektrárny, výlet do historie, jak vznikala moderní fyzika a kdo byli její zakladatalé. Věnujeme se i současné kosmonautice, potřebám kolonizace vesmíru a jsou tam i pikaktní detaily, jak kosmonauti chodí na záchod, zdaleka nejčtenější část knihy. Tedy hned po kapitole, jak Jára Cimrman přispěl ke vzniku kvantové mechaniky.
Kniha je určená jak pro děti, ale i z části pro jejich rodiče, pro každého, kdo se laicky zajímá o fyziku a potřebuje zjednodušení složitých odpovědí. Předmluvu ke knize mi napsal Ondřej Neff, na faktickou správnost dohlížel profesor Jiří Chýla z Ústavu fyziky Akademie Věd.Stručně řečeno, Tim se ptal, abyste se už nemuseli ptát Vy :)Cena je 199 Kč + poštovné.

Objednávky směřujte na můj mail: martin.tuma@smartblue.net