Tvar vesmíru si väčšina ľudí vôbec nepripúšťa ako otvorenú otázku. V modernej kozmológii sa totiž celé desaťročia pracuje s predpokladom, že vesmír vyzerá vo veľkom meradle rovnako vo všetkých smeroch a že nemá žiadny preferovaný smer ani miesto. Nová vedecká práca však naznačuje, že tento základný pilier môže byť chybný. Vesmír môže byť asymetrický a mierne naklonený k jednému smeru, čo by znamenalo vážny problém pre štandardný kozmologický model, upozorňuje ScienceAlert.

Presnejšie merania prinášajú neistotu

Dnešný opis vesmíru stojí na tzv. Lambda CDM modeli, ktorý kombinuje všeobecnú teóriu relativity, temnú energiu reprezentovanú kozmologickou konštantou a temnú hmotu. Tento model funguje len vtedy, ak platí takzvaný FLRW opis priestoročasu, teda matematické riešenie Einsteinových rovníc pre vesmír, ktorý je homogénny a izotropný. Inými slovami, keď sa pozrieš hociktorým smerom, mal by si vidieť štatisticky rovnaký vesmír.

Opora pre tento predpoklad prišla najmä zo štúdia reliktného mikrovlnného žiarenia, ktoré vzniklo približne 380 tisíc rokov po veľkom tresku. Jeho teplota je po celej oblohe neuveriteľne rovnomerná a líši sa len o zlomky percenta. Práve táto uniformita umožnila kozmológom zjednodušiť opis vesmíru a vytvoriť mimoriadne úspešný model, ktorý vysvetľuje vznik galaxií, kozmickú sieť aj zrýchľovanie rozpínania.

Lenže čoraz presnejšie merania prinášajú napätia, ktoré do tohto obrazu nezapadajú. Najznámejším je Hubbleovo napätie, teda rozpor medzi rýchlosťou rozpínania vesmíru odhadnutou z raného vesmíru a hodnotami nameranými v jeho blízkom okolí. Existuje však ešte zásadnejší problém, ktorý ide priamo proti samotnej predstave symetrického vesmíru. Ide o takzvanú kozmickú dipólovú anomáliu.

ESO/M. Kornmesser

Reliktné žiarenie má totiž jednu výraznú nepravidelnosť. Jedna polovica oblohy je o niečo teplejšia a opačný smer chladnejší, približne o jednu tisícinu. Tento efekt sa dlhodobo vysvetľuje ako dôsledok pohybu Zeme a celej Lokálnej skupiny galaxií voči zvyšku vesmíru. Samotný dipól v reliktnom žiarení teda Lambda CDM modelu neprekáža. Problém nastáva vtedy, keď sa pozrieš na rozloženie hmoty vo vesmíre.

Problém štandardného modelu

Už v osemdesiatych rokoch si astronómovia George Ellis a John Baldwin položili otázku, či by podobný dipól nemal existovať aj v rozložení veľmi vzdialených objektov, ako sú rádiové galaxie a kvazary. Ak je vesmír skutočne symetrický, smer a veľkosť tohto hmotového dipólu by mali presne zodpovedať tomu, čo vidíme v reliktnom žiarení. Tento test sa stal známym ako Ellisov Baldwinov test a dlhý čas ho nebolo možné spoľahlivo vykonať pre nedostatok kvalitných dát.

Situácia sa zmenila až v posledných rokoch, keď vznikli rozsiahle katalógy vzdialených objektov pozorovaných v rádiovej aj infračervenej oblasti. Výsledok je znepokojujúci. Vesmír týmto testom neprešiel. Dipól v rozložení hmoty má inú amplitúdu aj smer, než by mal mať podľa reliktného žiarenia. Tento rozpor sa objavuje nezávisle od použitého prístroja, v dátach zo satelitov aj zo zemských rádioteleskopov, čo výrazne znižuje pravdepodobnosť, že ide o systematickú chybu merania.

Ak je tento výsledok správny, znamená to, že problém nie je len v niektorej zložke štandardného modelu, ale v samotnom predpoklade symetrického vesmíru. Inak povedané, FLRW opis priestoročasu nemusí platiť. To by bol zásah porovnateľný s opustením geocentrického modelu alebo newtonovskej mechaniky v prospech relativity. Opraviť takúto chybu drobnou úpravou parametrov jednoducho nejde.

V nasledujúcich rokoch sa situácia ešte vyhrotí. Nové misie ako Euclid a SPHEREx a obrovské observatóriá typu Vera Rubin Observatory či Square Kilometre Array prinesú bezprecedentné množstvo dát o rozložení hmoty vo vesmíre. Ich analýza sa už nezaobíde bez pokročilých metód strojového učenia, ktoré dokážu hľadať jemné vzory v obrovských dátových súboroch. Je celkom možné, že práve kombinácia nových pozorovaní a umelej inteligencie povedie k vzniku úplne nového kozmologického modelu.

Čítajte viac z kategórie: Novinky