Obrázok používateľa CEZ OKNO
Temná hmota a temná energie ve vesmíru - potřebujeme vědu nebo víru. Nebo obojí

Temná energie představuje asi 73% vesmíru, temná hmota asi 23% a zbytek - pouhé 4% - je náš známý vesmír, v němž necelé 1% tvoří hvězdy, asi 1% mezihvězdná hmota a zbytek různá nesvítící hmota. Temná hmota se projevuje gravitačními účinky v galaxiích. Temnou hmotu lze hledat nepřímo díky jejímu gravitačnímu působení na jiné viditelné (svítící) objekty. Temná energie urychluje rozpínání vesmíru a působí na největší vzdálenosti mezi galaxiemi. Máme se tedy obávat nějakého záření nebo katastrofy z tohoto neznámého a těžko poznatelného vesmíru?



Lidé se nebeských sil odedávna obávali a uznávali jejich moc. Dnes víme, že se vesmír rozpíná, rostou i naše poznatky o něm, ale stejně jako lidé dříve, tak i my hledáme jistoty a smysl života. Jsme dětmi vesmíru, máme právo být zde. Vesmír se nepochybně rozvíjí tak, jak má. To jsem převzal z následujícího textu, který je přes tři sta let starý a věčně svěží.

"Jdi klidně uprostřed rozruchu a spěchu a vzpomeň, jaký mír může být v tichu. Dokud je to možné bez ztráty tváře, vycházej dobře se všemi lidmi. Říkej svou pravdu tiše a jasně, také oni mají svůj příběh. Naslouchej ostatním, třeba i omezeným a nevědomým, vyhýbej se hlučným a svárlivým osobám, otravují ducha. Jestliže se budeš srovnávat s jinými, můžeš se stát domýšlivým nebo malomyslným, neboť vždy se najdou lidé větší i menší než ty. Raduj se stejně z toho, čeho jsi dosáhl, jako ze svých plánů. Udržuj zájem o vlastní životní cestu, jakkoli skromnou, je to opravdové bohatství v proměnlivém duchu.

Buď opatrný ve svých záležitostech, protože svět je plný podvodů, ale nenech se tím zaslepit. Mnoho lidí zápasí o velké ideály a všude je život plný hrdinství.

Buď sám sebou! Zvláště nepředstírej city a nestav se cynicky k lásce, neboť tváří v tvář vší vyprahlosti a rozčarování, je věčně svěží jako tráva.

Přijímej klidně, co ti radí léta. Až přijde čas, s půvabem odlož vše, co náleží mládí. Rozvíjej sílu ducha, aby tě mohla ochránit v nenadálém neštěstí. A netrap se představami, mnoho obav se rodí z únavy, samoty. Buď k sobě přísný, ale ne tvrdý.

Jsi dítětem vesmíru, ne méně než stromy a hvězdy, máš právo být zde. Ať je ti to jasné či ne, vesmír se nepochybně rozvíjí tak, jak má.

Žij přesto v pohodě s Bohem, jakkoli si to představuješ. Ať jsou tvé úkoly a usilování v hlučném zmatku života jakékoliv, udržuj pokoj ve své duši. Přes všechny nedokonalosti je to krásný svět. Neumdlévej, jdi za štěstím."

Nalezeno r.1696 v chrámu sv. Pavla v Římě.

Vliv církve na vědu a poznatky o vesmíru není zase až tak temný. Roku 1002 se papež Silvestr zasloužil o zavedení desetinné čárky, která je při výpočtech docela třeba. Mikuláš Koperník byl protestantský kněz. Na dvoře katolického Rudolfa II. se výsledky měření protestanta Tycho de Braha nakonec přeci jen dostaly ke katolíkovi Keplerovi, který zformuloval zákony oběhu planet. Rudolf II. byl českými stavy nucen vydat Majestát, který umožňoval náboženskou svobodu. U nás se neupalovalo, ale třeba zrovna Kepler vynaložil mnoholeté úsilí, aby zachránil svou matku obviněnou (asi v Bavorsku) z čarodějnictví. Kepler žil v chudobě a přivydělával si tvorbou asi 800 horoskopů. V té době byly u nás tři knihtisky, které měly dopad dnešního internetu, a všechny byly v protestantských rukou. Tištěná Bible kralická byla nenahraditelná v době Temna a dopomohla podstatně k zachování češtiny v prakticky německo-latinském prostředí vzdělanosti. Galileo Galilei byl sponzorován svým dlouholetým přítelem, který, když se stal papežem Urbanem VIII., povolil mu sepsání spisu s dialogem náboženského a vědeckého názoru. Když však Galileo nedodržel podmínky a otevřeně stranil vědě, byl nucen odvolat. Všestranný vědec Isaac Newton byl židovského původu. Přispěl k materiálnímu chápání světa, vytvořil v podstatě jediný fyzikální spis se svými zákony, zatímco většina jeho spisů se zabývá náboženskou mystikou. Živil se jako královský mincmistr a osobně se účastnil poprav penězokazů. Albert Einstein byl původně bankovní úředník, byl to věřící člověk a stejně jako našemu známému astronomovi Jiřímu Grygarovi mu chápání Boha nekolidovalo s vědou o vesmíru. Neil Armstrong, který vstoupil jako první na Měsíc, změnil názor na svět a mluvil o setkání s Bohem v duchovní rovině. Takže cestičky k tajemství vesmíru byly také tajemné.

Jak se tedy náš duch a vesmír rozvíjí?

V mediích dominují katastrofátoři. Už tahle věta ukazuje katastrofální trend - obsahuje jedno skutečně české slovo, spíše písmeno (V). Katastrofy se valí ze všech stran, když není nějaká po ruce na Zemi, tak se určitě nějaká chystá z vesmíru - stačí na to pár kliknutí na internetu. Pojem katastrofátor je třeba do češtiny rychle zavést. Američané už nás předběhli s Terminátorem a Dominátorem. Po deseti letech nemáme Haška na Hradě, ale dotáhl to ještě výš - čeští astronomové uznávaní v hledání planetek - pojmenovali jednu planetku po něm.

Začal jsem hledat na internetu, jaká katastrofa se blíží nebo plíží, a mám z toho v hlavě pěkný guláš. Jsme v EU a ani guláš nelze "restaurovat" do druhého dne a tak pojďme rychle dopředu. Poučil jsem se, že "temné fluidum" se v galaxiích chová jako temná hmota, daleko ve vesmíru jako temná energie a řídí jeho rozpínavost. Při modelování se používá stálý poměr temné energie a temné hmoty (3:1). V modelu má temná hmota překvapivě nízkou energii a ani největší urychlovač LHC (Large Hadron Collider) ve Švýcarsku (CERN) jí nemusí odhalit. Temné komponenty se mohou podílet na obecnější formě gravitačního zákona, nejsou to prý ale běžné částice nebo energie. Prostě tajemno. Před desetiletími se tvrdilo, že vesmír se bude rozpínat stále. Jedině kdyby se objevilo velké množství skryté (dnes temné) hmoty v černých dírách a neutrinech, tak třeba za 80-100 miliard let se vesmír začne díky převládající gravitaci zase smršťovat. Vesmíru je asi jedno, jestli to chápeme.

Ovlivněn uvedeným citátem, že vesmír i s námi se rozvíjí, tak jak má, začal jsem shromažďovat argumenty proti katastrofám. Vynechám pády asteroidů, ty byly a budou. Nejbližší těsný průlet asteroidu prý bude v roce 2038 a má nás minout.

Vliv Slunce - cyklické změny slunečních skvrn jsou asi 11 let a civilizace tyto změny přežila už asi 400 krát. Ukazuje se, že sluneční aktivita souvisí s počasím, dlouhodobé změny slunečního záření mohou souviset s dobami ledovými. Sklon zemské osy rotace (21,6°- 24,5°) je poměrně stabilní, čemuž napomáhá blízkost Měsíce. Blízkost Měsíce s velkou hmotností (zachyceného asi před 4 miliardami let) nemá ve sluneční soustavě obdoby a může být jedním z faktorů vzniku pokročilého života na Zemi. Slunce je naše jistota, stejně jako to, že nakonec život na Zemi spálí. Intenzita slunečního záření roste asi o 10% za miliardu let. Během asi 3 miliard let pohltí Slunce jako červený obr Zemi a nejspíš i Mars, život se snad přestěhuje na měsíce Jupiteru a Saturnu nebo do "satelitních měst".

Graf vyjadřuje závislost množství ledu v ledovcích na sluneční činnosti v polární oblasti (2,2-2,4 MJ/m2/den) za období 0- 600 000 let. Maximum slunečního záření zhruba před 120 mil. roky dobře odpovídá absolutnímu minimu ledu, ke kterému se nyní také blížíme (a sluneční záření je někde na průměru). Zdroj ke grafu: Flannery, R: Měníme podnebí, 2007, grafy jsou pootočeny a položeny přímo na sebe. Patrné jsou zvláště prudké přechody z maximálního zalednění (třeba zhruba před 110-130 mil. let) k minimálnímu. Velká vymírání jsou vyznačena fialovou čárkovanou čárou. Zjednodušeně: Před 440 miliony let vymřelo 2/3 fauny a život v oceánech při povrchu (příčina asi asteroid + kosmické záření?), zesílila doba ledová. Před 250 mililony let - vyhynulo 90-95% rostlin a živočichů (příčina asi vulkanická činnost + asteroid?), zesílila doba ledová. Před 205 miliony let - poslední velké vymírání - příčina neznámá, přišla doba meziledová. Před 181 miliony let (nálezy vyhynulých vodních ještěrů) - příčina asteroid severně od Irska, uvolnění methanu ze dna moří, následovala dlouhá doba ledová. Vidíme, že vymírání nastávalo v dobách ledových i mimo ně. A souvislosti vymírání a sluneční aktivity jsou málo patrné.

Kosmické záření a Slunce - ohrožují nás více než dříve? Asi ne. Nejdříve se podívejme na grafy dole - asi 250 milionů let nazpět, rozumně můžeme očekávat obdobné hodnoty i nadále. Kosmické záření (znázorněno fialově) je analyzováno ze sedimentů pomocí izotopu berylia 10Be. Současná hodnota odpovídá modré svislé čáře a v grafu patří k nejnižším hodnotám. Šedá svislá čára souvisí s tzv. hromadným vymíráním - ukazuje dobu před 181 miliony roky, kdy patrně dopadl asteroid v oblasti severně od dnešního Irska. Vznikly stametrové vlny, nánosy až 30 m, došlo k uvolnění podmořského methanu. Kus grafu založeného na izotopu berylia zde chybí.

Dlouhodobé kolísání sluneční činnosti v rozsahu asi 400 W/m2-550 W/m2 je značné (asi 30%), sluneční záření má kolísat krátkodobě tak asi o 3%. Spršky kosmického záření prý vyvolávají kondenzační jádra a mraky. Pak by méně slunečního záření dopadlo na povrch. Četl jsem, že změny slunečního záření měřené během několika desetiletí vyvolávají změny oblačnosti kolem Londýna asi o 20%. Asi to nebude platit celosvětově, sluneční aktivita kolísá zhruba v cyklu 11 let a počasí a oblačnost je fenomén hodně proměnlivý. Uvádí se, že kosmické záření je na Zemi menší v době vyšší sluneční aktivity, patrně kosmické záření koliduje s letícími částicemi slunečního větru.Tento graf to moc nepotvrzuje, třeba zhruba dnes nebo v období před 120 mil. roky bylo v minimum jak sluneční, tak kosmické záření (fialové hodnoty osy kosmického záření "nahoru" klesají). Období zvýšené sluneční aktivity právě v roce 2008 začíná. Za prokázané se považuje, že Slunce má nejvyšší aktivitu za posledních 6000 let. Před 6000 roky v době 4000 let př.n.l. začínala kvést v Sumeru civilizace, na katastrofu tehdy to nevypadá.

Graf upraven sestavením dvou grafů přes sebe, výchozí graf:
http://aldebaran.cz/bulletin/2005_06_ice.php

Srovnáním grafů je zřejmé, že pravidelné střídání cyklů kosmického záření 64 milionů let (červená křivka) není na předchozím grafu odvozeném od izotopu 10 berylia patrné, tam jsou cykly proměnlivější a zhruba 40 milionů let. Největší vymírání na spodním grafu kosmického záření (modrá křivka) je před 65 miliony let, což je všeobecně dáváno do souvislosti s pádem asteroidu. Vymírání před zhruba 200 mil. roky, 250 mil. roky a 450 mil. roky jsou na modrém grafu vidět a tak lze asi souhlasit s těmi, kteří velká vymírání dávají do souvislostí se současným působením několika faktorů z více možností (asteroidy, uvolnění methanu z moří, vulkanická činnost a kosmické záření).

Kosmické záření - podle vzrůstající energie pochází ze Slunce, z neutronových hvězd, výbuchů supernov a nejenergetičtější je z aktivních center galaxií.

Kosmické záření lze rozdělit:

  • Kosmické záření Slunce (protony, jádra helia) je nejmenší 1010 eV, ale nejčetnější (řádově 1 částice/m2/s).
  • Kosmické záření naší galaxie (protony až jádra Fe) asi 1010 eV až 1017 eV (při 1014 eV je četnost asi 1 částice/m2/rok)
  • Kosmické záření z center aktivních galaxií (UHECR) má energii nad 1017 eV a může přesahovat 1020 eV, jeho složení není jasné. Pro energii 1019 eV vychází četnost pod 1 částici/km2/rok. Částice s energií vyšší než 5.1019 pocházejí ze vzdáleností větších než 50 Mpc (jeden parsec = 3,26 světelných let, vzdálenost k "sousední" galaxii v Andromedě je 0,6 Mpc = asi 1,95 milionu světelných let). Zdrojem energie tohoto nejenergetičtějšího kosmického záření může být temná hmota a energie a lehké částice (asi protony) mohou z této energie získat rychlost přes 2/3 rychlosti světla. Okem mohou být záblesky pozorovatelné za bezměsíční noci.

1 eV =1,6.10-19 J, tedy energie 1020
eV představuje asi 6 J (myslí se asi na částici). Byly zaznamenány částice s energií přes 50 J.

Pokud uvažujeme o katastrofě z kosmického záření:

Je jistě možné, že ovlivní život na Zemi (hlavně poškozením ozonové vrstvy gama zářením a následným dopadem vysoce energetických částic). Je nepravděpodobné z jednoduchého důvodu - silné zdroje jsou nesmírně daleko.

Desetiletí se nevědělo, odkud přichází kosmické paprsky bombardující Zemi. Nyní se předpokládá, že zdrojem jsou obří černé díry v jádrech blízkých aktivních galaxií. Objev kosmického záření začíná v roce 1912, kdy rakouský fyzik Victor Hess se v balonu jménem Böhmen vznesl z Ústí nad Labem do výšky více než pěti kilometrů a zjistil, že míra ionizace vzduchu s výškou nad povrchem Země stoupala. Za svůj objev "kosmických paprsků" v roce 1936 dostal Nobelovu cenu. Částice s nízkou energií přicházejí přímo z našeho Slunce, některé energetičtější jsou spojovány s neutronovými hvězdami nebo výbuchy supernov z naší galaxie i z cizích galaxií. Nejenergetičtější částice označované jako UHECR (Ultrahigh-energy cosmic rays) s tou nejvyšší energií (nad 1019 eletronvoltů) zkoumali vědci z Augerovy observatoře v Argentině. Výzkum ukázal, že s největší pravděpodobností pocházejí z jader aktivních galaxií.

Kosmické urychlovače - mohou vyzařovat směrované záření. Je to ale daleko a pravděpodobnost zasažení Země úzkým směrovaným paprskem je úměrně nízká tomu, že paprsek by musel být úzký a nerozbíhavý. Možné kosmické urychlovače jsou radiogalaxie 3C296 (AUI, NRAO), kde trysky dosahují za hostitelskou galaxii. Jiným možným zdrojem jsou černé díry. Obří černé díry mohou mít hmotnost milionů a miliard Sluncí.

Výron plynu - je pozorován výron plynu z Magellanových oblaků a patrně gravitační silou teče k Mléčné dráze. Výron je ve vzdálenosti asi 73 000 sv.let a nikdo netvrdí, že je nám nebezpečný. Magellanova mračna nejsou patrně gravitačně pevně součástí naší skupiny galaxií, pohybují se vzhledem k nám překvapivě rychle asi 380 km/s.

Vodíková bublina v naší galaxii - v roce 2006 objev obří oblasti vodíku asi 10 000 sv.l. nad rovinou Galaxie. Obří vodíková bublina má hmotnost odpovídající milionu Sluncí a do svého místa byla pravděpodobně vytlačena explozemi supernov a intenzivním hvězdným větrem mladých hvězd nám neviditelné obří hvězdokupy ve spirálním rameni Galaxie, která je přilehlé našemu Slunci. Energie, kterou vodíková superbublina spotřebovala na opuštění spirálního ramene, odpovídá řádově 100 explozím supernov. Co z toho plyne? Vidíme důsledky možná výbuchu supernov, které pokud byly spojeny s nějakým zářením gama a kosmickým zářením, tak už je to za námi.

Obecná uklidňující poznámka. Připusťme, že nějaká změna nastala a cosi více k nám vyzařuje. Plyne z grafů něco jiného, než to, že četné periody záření už tu byly a nic katastrofického se nestalo? Byl jsem na procházce v lese a vytvořil "šiškový paradox". Jdeme po lesní cestě a vidíme pod smrky spoustu spadaných šišek. Proč neutečeme před očekávanou "šiškovanou" z lesa na louku? Pád šišky na hlavu je nepravděpodobný prostorově (nejsme na nejhorším místě pod stromy a nefouká vítr). Je nepravděpodobný časově - šišky padají zralé a rostou na smrku asi jednou za sedm let. Neznáme nikoho, komu by šišky padaly na hlavu, takže se to nejspíš zase nestane. Někteří už asi soudí, že se to stalo mně.

Máme se obávat nějakého dalšího záření, třeba z radaru? Noviny MF Dnes 28.2.2008 uvádí: Radar je typu X-band, má velmi přesně zamířený paprsek o rozptylu 13° na oblohu. Jeho přerušované vyzařování lze srovnat s výkonem dvou televizí. Bezletová 13 km zóna kolem radaru je dostatečná - kdyby tam vlétl rogalista, tak za 30 sekund dostane menší ozáření, než je zdravotní norma. Když to převedeme z češtiny do češtiny, tak televize má příkon 100-200 W (překvapivě klasická CRT televize má menší spotřebu než velké LCD, plazma s úhlopříčkou 100 cm má asi 350 W). Jinými slovy, když se budu dívat dvakrát 30 sekund = 1 minutu na jednu televizi, tak mám ozáření menší, než je zdravotní norma? Takže si dám znělku Večerníčku (nejlepší pořad ČT všech dob s nejstarší znělkou) a basta. Nebo to mysleli skrytě jako průměrný výkon pulzního radaru. Co takhle sledovat rakety pomocí mikrovlnek? Máme mikrovlnku (příkon 600-900W), takže budu počítat, že je to 2x více než uvedené dvě televize. Jistě jste si všimli, že mikrovlnka je 2x výkonnější než radar. Pouštíme ji na 5 minut = 1/12 hodiny denně, takže její průměrný výkon, to je odvedená práce za čas je 750/24*12 = 2,6 W. Teď je třeba nalézt ztracené šikovné české ručičky, spojit všechny mikrovlnky přes internet na krátké impulzy. Futuristické články sice říkají, že centrem domácnosti bude v budoucnosti chladnička, která si internetem objedná chybějící potraviny (u nás asi lahváče), ale mikrovlka bude taky dobrá.

Prostě MIKROVLNKY VŠECH ZEMÍ, SPOJTE SE! Nejdříve bude třeba vytvořit Mezinárodní panel pro mikrovlnné trouby (dále jen IPPMT), mezivládní komisi a parlamentní komisi, kde bude zastoupení podle mandátů stran. Tím se zajistí, že nic nebude fungovat. Více sdělí tisková mluvčí, od které se nedozvíme nic - můžeme si ale přečíst, jak se jmenuje. Co radaru říkají naši dědici bojových tradic? Pro případ, že by se k tomuto problému nepostavili čelem ale pozadím, mají připraveny na generálním štábu vyšívané slipy. Seriozní zdroj: http://czech.prague.usembassy.gov/md2_technical.html uvádí: Výkon bude menší než 200 kW. Pro srovnání - některé radary na světových letištích vyzařují od 450 kW do 1 MW.

Gravitační vlny - mohou nás ohrozit? Zatím se nepodařilo (až na jeden zpochybňovaný případ) ani po 40 letech sledování žádné gravitační vlny zachytit. Jednalo se o Weberovy válce z hliníku o hmotnosti 1,4 tuny, které byly vzdáleny 1000 km a naladěny na frekvenci 1,66 kH. Po roce 2002 jsou k dispozici asi milionkrát citlivější laserové detektory LIGO. Dva největší interferometry na hledání gravitačních vln mají délku ramen 4 km a další interferometr s délkou ramen 2 km. Frekvenční rozsah detektorů je 40 Hz až 2 kHz. Nepřímá detekce gravitačních vln je založená na změně periody podvojných pulzarů, která by měla být způsobena vyzařováním gravitačních vln.

Co jsme se dozvěděli? Že gravitační vlny se projevují u rotujících pulzarů a jsou vyzařovány stále. Záblesky pulzarů jsou krátké milisekundy až desítky milisekund) a výjimečně se jedná o rentgenové nebo gama záření. Ono vůbec strefit Zemi, na to musí být dobře zaměřený "odstřelovač" - Země pohybuje se rychlostí 29 km/s kolem Slunce a Slunce se otáčí asi rychlostí 250-260 km/s kolem středu galaxie, zdroj se pohybuje pochopitelně taky. Takže škody způsobené nějakým úzkým svazkem energie na Zemi budou minimalizovány tím, že zasažení Země bude trvat krátce.

Intenzita záření a vlnění, které se šíří všesměrově, musí klesat se čtvercem vzdálenosti. A velké vzdálenosti nás od zdrojů opravdu dělí.

Malý slovník amatérského zájemce o astronomii



Gravitační vlna je periodicky se šířící zakřivení času a prostoru. Může vzniknout v okolí těles kolem dvojice rotujících velmi hmotných malých hvězd (neutronových hvězd) rotujících kolem společného těžiště.

Neutronové hvězdy vznikají při gravitačním kolapsu velmi hmotných červených veleobrů, při výbuchu supernovy typu II typu Ib nebo Ic. Typický průměr neutronové hvězdy je řádu desítek kilometrů, průměrná hustota 1011 kg/m3 dosahuje hodnot hustoty atomového jádra. Každý zdroj vyzařující gravitační vlny ztrácí energii, neutronové hvězdy se budou k sobě přibližovat, poroste jejich oběžná rychlost a časem dojde k splynutí obou složek. V jádru některých neutronových hvězd může být hustota až 1015-1017 kg/m3, což je hranice tzv. neutronové kapaliny.

Pulzar - neutronová hvězda zářící díky rychlé rotaci majákovým efektem - vznikají pulzy, zpravidla radiové, výjimečně až rentgenové či gama.

Magnetar - typ neutronových hvězd s relativně krátkou dobou pulzu, během které mohou vyzařovat pozorovatelné záření - disponuje mnohem silnějším magnetickým polem, než jaké mají pulsary.

V naší Galaxii a sousedních galaxiích je z milionů řádných neutronových hvězd známo asi 12 magnetarů. Jeden z nich v souhvězdí Střelce SGR 1806-20 je také tzv. měkký gama repeater (SGR), protože vykazuje náhodná zjasnění a vysílá záření gama. Mohutný záblesk objektu SGR 1806-20 (viz Gama záblesk) byl až miliardkrát silnější než záblesky u tohoto typu neutronové hvězdy obvyklé.

Neutronové hvězdy, pulzary a magnetary nemají celkem dostatek hmoty na to, aby to odpovídalo temné hmotě. Hmotnost neutronových hvězd na konci vývoje (původně hvězdy s velkou hmotností) je větší než 1,4 hmotnosti Slunce. A velkých hodně zářících hvězd je málo. Nižší hmotnost vede ke vzniku bílého trpaslíka. Jinak řečeno kompaktních nesvítících objektů o hmotnosti aspoň poloviny sluneční hmoty je v naší Galaxii velice málo a nemohou odpovídat temné hmotě.

Obecná relativita - teorie gravitace publikovaná Albertem Einsteinem v roce 1916 říká, že každé těleso svojí hmotností zakřivuje prostor a čas ve svém okolí. Ostatní tělesa se v tomto pokřiveném světě pohybují po nejrovnějších možných drahách, tzv. geodetikách. Zásadní význam v této teorii gravitace má tzv. kosmologická konstanta. Gravitační čočka je zakřivení světla kolem velmi hmotných objektů ve vesmíru a měření tuto vlastnost očekávanou obecnou teorií relativity potvrdilo.

Dopplerovům posuv - světlo ze zdroje pohybujícího se směrem k nám má vyšší frekvenci, než světlo ze zdroje stojícího. Odtud lze vypočítat rychlost pohybu zdroje světla vzhledem k pozorovateli. To mělo zásadní význam pro pochopení rozpínání vesmíru a stanovení Hubblovy konstanty.

Temná hmota - asi 23 % vesmíru. Z pozorování vyplynulo, že hvězdy od určité vzdálenosti od středu galaxie obíhají mnohem rychleji, než by měly podle výpočtů z upraveného Keplerova zákona. Keplerův zákon pro Sluneční soustavu, kde Slunce přestavuje většinu hmotnosti, nelze přímo použít u galaxií. Tento rychlejší pohyb by byl vysvětlitelný právě temnou hmotou. Vyskytly se pokusy to řešit i tak, že Newtonův zákon síly F = m.a od určité meze neplatí (místo toho je F = ma2), a pak temnou hmotu k vysvětlení pozorování není třeba. Jen mi leží v hlavě, že ramena galaxií jsou spojitá - když od určité hranice (vzdálenosti od středu galaxie) je to skokem jinak, tak by nejspíš měla být ramena "přetržená". Temnou hmotu lze identifikovat na základě měření tzv. gravitační čočky, to je ohybu světla kolem velmi hmotného tělesa. Hmota se projevuje vyzařováním elektromagnetického záření (od tepelného infračerveného přes viditelné, ultrafialové, radiové, rentgenové až po záření gama). Temná hmota se elektromagnetickým zářením neprojevuje. Není složena z látek, které známe - ty se projeví buď elektromagnetickým zářením nebo shlukováním na objekty (protohvězdy, mlhoviny, hvězdy...), které dokážeme identifikovat.

V těsné blízkosti Mléčné dráhy jsou zbytky trpasličích galaxií, které byly Mléčnou dráhou gravitačně roztrhány. Jeden zbytek trpasličí galaxie prochází právě oblastí, ve které se nachází naše sluneční soustava. Trpasličí galaxie provází temná hmota a oblast, v níž se nacházíme se sluneční soustavou, leží v jakémsi lokálním "smogu" temné hmoty, což ztěžuje její sledování ve větších vzdálenostech, pokud připustíme, že pomocí temné hmoty může vznikat záření gama.

Neutrina - jsou jedním z hlavních kandidátů na temnou hmotu. Neutrin je hodně - asi jedno na 1 mm3 ve vesmíru. Jsou všude, ale lze je těžko identifikovat. Zachytit jich lze několik z kvadrilionu (1024 pokud se tím myslí naše číselná soustava, ne americká.) Fotonů světelného záření a neutrin je srovnatelné množství, ale hmotnost neutrin je velmi malá. Pokud by měla nulovou klidovou hmotnost, mohla by se šířit rychlostí světla, pak by se nemohla shlukovat, což je vlastnost temné hmoty. Dynamická hmotnost neutrin není nulová. Výsledky posledních měření ukazují nenulovou klidovou hmotnost neutrin, ale tak malou (asi 100 miliardkrát menší než hmotnost protonu), že to nestačí na vysvětlení pojmu temná hmota. Supersymetrická teorie vytvořila teoretický pojem neutralino jako nejlehčí supersymetrickou částici (LPS) o předpokládané hmotnosti asi 100 protonů. Pokud je těchto LPS částic dostatek, může to vysvětlit pojem temné hmoty. Zprovoznění částicového urychlovače, LHC (Large Hadron Collider - velký srážeč hadronů) může tuto otázku pomoci odpovědět. Hadrony jsou těžké částice, jako jsou např. proton a neutron. Neutralina, neutrina a další obdobné částice málo reagují s hmotou.

Protohvězdy - špatně zjistitelný shluk prachu, který ještě nezahájil termonukleární reakci vedoucí ke vzniku hvězdy. Vznikajících hvězd je příliš málo, nemohou být podstatou temné hmoty.

Hnědý trpaslík - typická hmotnost je asi 10 krát vyšší než hmotnost Jupitera. Představují jakýsi přechod mezi hvězdou a velkou planetou, byly zaregistrovány, ale jsou málo početné a jejich celková hmotnost ve vesmíru je velmi malá.

Bílý trpaslík - například průvodce hvězdy Siria je bílý trpaslík Sirius B. Velikost je srovnatelná ze Zemí a hmotnost se Sluncem. Typická hmotnost je rovna asi polovině hmotnosti Slunce a maximálně do 1,4 hmotnosti Slunce. Pokud tuto hmotnost vývoj hvězdy v závěru překročí, dojde k výbuchu supernovy typu Ia. Hustota jejich povrchových vrstev se pohybuje řádově 109 kg/m3,
hustota v jejich středu se pak pohybuje až okolo 1,5.1010 kg/m3. Celková hmotnost bílých trpaslíků je malá, vznikají jen z nejzářivějších hvězd, kterých je málo. Celkem mohou tvořit jen zlomky hmotnosti zářících hvězd.

Temná energie (asi 73% vesmíru) je energie, která je odpovědná za dnešní zrychlování rozpínání se vesmíru. Toto zrychlování bylo objeveno při proměřování vlastností reliktního záření - zbytkového záření z dob Velkého třesku. Zdroj temné energie byla mohla být energie vakua. Energie vakua naměřená a vypočtená z kvantové teorie pole je o 120 řádů menší než by bylo potřeba, aby se projevily důsledky její existence při rozpínání vesmíru. Temná hmota a energie jsou vzájemně propojené a jsou pravděpodobně na sobě nezávislé. Temná energie se na rozdíl od temné hmoty neskládá z žádných částic, tj. ani z těch dnes známých, ani z těch dnes neznámých. Temná energie je energie obsažená v samotném vakuu. Vakuum je stav, v němž nejsou přítomny žádné částice. V principu v něm ale mohou být přítomna fyzikální pole. Gravitační pole univerzálně prostupuje vesmírem. Energie gravitačního pole má původ v tzv. kosmologické konstantě. V gravitačním poli je přítomna také této konstantě odpovídající energie, která neklesá, ale naopak roste se vzdáleností. Na vzdálenostech až do rozměrů kup galaxií je energie pocházející od kosmologické konstanty zanedbatelná. Na vzdálenostech ještě větších se stává důležitá. Za nepřítomnosti temné energie a při nulové energii vakua by se vesmír rozpínal pravidelnou rychlostí. Vzdálené galaxie se však rozpínají rychleji. Energie k tomu se bere z kosmologické konstanty, jinak řečeno z energie vakua. Hmota a energie spolu souvisí Einsteinovým vztahem E =
mc2. Po přepočtení temné hmoty dostaneme množství temné energie - uvedených 73% složení vesmíru. Problém tohoto modelu je v tom, že množství temné hmoty a energie by muselo být naprosto přesně vyladěno, jinak by se vesmír rychle rozepnul nebo vrátil do blízkosti počátku Velkého třesku. A takové velmi přesné vyladění nelze od přírody očekávat. Dynamické účinky temné hmoty je možno pozorovat od velikosti galaxií až po rozměry řádu desítek miliónů světelných let. Dynamické účinky temné energie se pozorují až na rozměrech miliard světelných let nebo větších.

Grafitové vousy - předpokládá se, že hvězdy s uhlíkovou atmosférou by mohly být pozůstatky velmi hmotných a horkých hvězd s teplotou povrchu až 200 000 K. Supernova Ia by mohla vyprodukovat "grafitové vousy" a rozptýlit je do okolního vesmíru. Supernovy typu Ia patří mezi nejjasnější objekty ve vesmíru a umožňují určit jeho rozměry a rozpínání. Celý mezihvězdný prostor však může být zaplněn malými uhlíkovými vlákny ("grafitovými vousy"), které tlumí světlo vzdálených hvězdných objektů. Objev grafitových vousů - formy uhlíku v minerálech uvnitř uhlíkatých meteoritů (chondritů) z období vzniku Sluneční soustavy (asi 4,5 miliardy let) byl uveřejněn 29. února 2008 v Science. Mezihvězdná "grafitová mlha" původem z hvězd a supernov by mohla ovlivnit průchod světla kosmickým prostorem. Pokles (infračerveného) světla supernov typu Ia vedl k závěru, že rozpínání vesmíru je rychlejší a k vysvětlení tohoto jevu byla zavedena temná energie. Pokud existuje grafitová mlha, nebylo by možná pojmu temná energie třeba.

Gama záblesk - uvolní se nesmírné množství energie, což na Zemi pozorujeme jako záblesk v gama oboru. Jde co do svítivosti nejvýraznější fyzikální jev doposud známý v astronomii. Trvá řádově od zlomku sekundy do 100 sekund a bývá doprovázen následným několikadenním dosvitem rentgenového a ultrafialového záření, nebo viditelného světla. Záblesky gama záření mohou vzniknout nesmírně daleko. Byl pozorován gama záblesk, který se odehrál téměř před 9,5 miliardami let, dříve, než vznikla Sluneční soustava. Gama záření se pohybuje v podstatě rychlostí světla ve vakuu a trvá krátce, takže pokud ho pozorujeme, tak už jsme to vlastně přežili. Najednou víme něco, co jsme před tím nevěděli, ale velmi pravděpodobně (a více méně periodicky) to působilo velmi dlouho.

Podle http://gnosis9.net/view.php?cisloclanku=2005020015 neutronová hvězda (typu magnetar) SGR 1806-20 vzdálená od Země zhruba 30 000 až 50 000 světelných let vyslala záblesk gama záření, který zasáhl Zemi 27.12.2004. Celkem se nic tímto zářením nestalo. Pozorování bylo uveřejněno až s odstupem asi 2 měsíců. Takovéto neutronové hvězdy mohou být pozůstatek výbuchu supernov. Za 0,1 sekundy vydala tato hvězda energii, kterou vydá Slunce za 150 000 let. Kdyby takový výbuch nastal ve vzdálenosti 3 000 světelných let, byla by vážně narušena ozonosféra a ekosystém Země. S odstupem několika dnů by k Zemi dorazily husté spršky kosmického záření, které by zničily život na zemi. Energetické částice (nejspíš protony s rychlostí blížící se rychlosti světla) s energií řádu trilionu elektrovoltů (1018 eV) by vyvolaly spršku energetických mionů pronikajících až k zemskému povrchu. Celková dávka radiace by 100 krát převýšila smrtící dávku pro lidi. Kosmické záření mohlo v minulosti způsobit některé z velkých vymírání života na Zemi, spíše se uvažuje o spolupůsobení s dalšími faktory (asteroidy a vulkanická činnost). Jsou takové hvězdy schopné výbuchu supernovy blízko naší Sluneční soustavy?

V podstatě ano. Eta Carinae je velmi velká a jasná hvězda o hmotnosti asi 100-150 krát větší než hmotnost Slunce a její jasnost dosahuje až 5 000 000 násobku jasnosti Slunce. Vzdálenost od Sluneční soustavy je přibližně 7 500 světelných let. Pistolová hvězda se nachází v souhvězdí Střelce, přibližně 25 000 světelných let od Země. Její stáří (asi 2 miliony let) a budoucnost nejsou jisté, předpokládá se ale že skončí jako supernova nebo hypernova za 1 až 3 miliony let.

Objekty této zářivosti jsou obvykle 80-150 krát větší než Slunce a jejich životnost se pohybuje okolo 3 milionů let. Podle odhadů má naše galaxie 10 až 100 hvězd s ještě vyšší svítivostí, jejich přímá detekce je však znemožněna kvůli mezihvězdnému prachu a mohou tak být identifikovány jen v infračervené oblasti.

Podle http://technet.idnes.cz/cerne-diry-mozna-funguji-jako-urychlovace-castic-fbg-
/tec_vesmir.asp?c=A070324_140035_tec_vesmir_vse
z 28.3.2007 vzniká gama záření v centru naší galaxie. Příčinou jsou srážky vysokoenergetických protonů, urychlovaných supermasivní černou dírou nacházející se v nitru Mléčné dráhy, jejíž hmotnost by se měla rovnat hmotností asi 2,6 milionů Sluncí.

Černé díry samy produkují tepelné záření při svém kvantovém vypařování (Hawkingovo záření). Část hmoty z akrečních disků, které se kolem nich při pohlcování okolního materiálu vytvářejí, je vyvrhována zpět do vnějšího prostředí v podobě proudů částic a záření. Centrum Mléčné dráhy se od ostatních galaxií nijak zásadně neliší, roku 2004 astronomové toto vysokoenergetické gama záření skutečně zpozorovali. Kolem centrální černé díry naší galaxie se udržuje silné chaotické magnetické pole, kde dochází k urychlování protonů a dalších částic nalézajících se v okolí černé díry na rychlosti blízké rychlostem světla. Toto silné magnetické pole působí až do vzdálenosti 10 světelných let. Průměr disku naší galaxie je přibližně 28 000 pc (přes 91 000 světelných let) a Slunce je asi ve 2/3 vzdálenosti od jádra galaxie, takže je dostatečně daleko od tohoto magnetického pole. Vysokoenergetické protony se pohybují téměř světelnými rychlostmi, ale jejich pohyb je tak nahodilý, že jim trvá několik tisíc let, než opustí sféru působení magnetického pole černé díry. Poté, co vletí do mezihvězdného prostoru, srážejí se s atomy vodíku z ohromných plynových mračen, která pomalu obíhají kolem černé díry. Při srážkách vznikají částice zvané piony (druh mezonu), které se ale rychle rozpadají za vzniku intenzivního gama záření šířícího se pak dál do všech směrů. A to je nejlepší vysvětlení, jaké jsem našel.

Zdá se, že máme vcelku štěstí, naše Galaxie je velká, spirálního typu a obsahuje těžké prvky, podle http://www.ispace-portal.cz/kovy-brani-vzniku-gama-zablesku-v-nasi-galaxii.html je pravděpodobnost výskytu gama zářičů mnohem větší v malých, deformovaných a na kovy chudých galaxiích.

SGR (Soft Gamma Repeater) - zdrojem jsou magnetary (může se jednat o zbytky supernov v jiných galaxiích), které emitují v nepravidelných intervalech rozsáhlé záblesky měkkého gama a tvrdého rentgenového záření. Galaxie jsou velmi daleko - Velký Magelleanův oblak je nám nejbližší malá galaxie vzdálená 170 000 světelných let.

Superstrunový popis černé díry. Podle teorie superstrun (Sjednocování fundamentálních interakcí. Supergravitace. Superstruny.) jsou černé díry jakýmsi obrovským "spletencem" strun či bran. Informace o hmotě (jejíž částice mají strunovou stavbu) padající do černé díry je uložena ve vlnách a excitacích těchto strun, přičemž při kvantovém vypařování může být případně vyzářena zpět. Ztráta informací v černé díře se považuje za klíčový problém, protože pak by nebylo možno odlišit příčinu a následek jevů. Což nelze připustit.

Superstruny - nejelementárnějšími stavebními kameny přírody nejsou částice ale malinké a tenounké struny.(http://www.ispace-portal.cz/superstruny-a-gravitacni-vlny.html). Vesmír by mohl být zaplněn strunami, které jsou pozůstatky po velkém třesku a které se expanzí vesmíru roztáhly do nesmírných velikostí. Některé z těchto strun tvoří uzavřené smyčky, které vibrují, uvolňují gravitační vlny, pomalu se rozpadávají a nakonec mizí. Craig Hogen, fyzik z Washingtonské univerzity, pro server Science Daily vysvětluje: "Jsou natolik lehké, že kosmické struktury prakticky neovlivňují. Ale jen svým rozpadem vytváří přímo moře gravitačních vln."

Už delší čas se připravuje vesmírný projekt jménem LISA. Fyzici si od něj slibují detekcí gravitačních vln, které už mnoho desetiletí bezvýsledně hledají.

Podobný experiment nazývaný LIGO probíhá v současnosti i na Zemi. Ovšem Hoger upozorňuje, že LIGO se soustřeďuje jen na vyšší frekvence, na kterých zachytit projevy kmitů strun je mnohem snazší. Zachycení nižších frekvencí bude těžší, protože jejich signál může splývat se šumem pozadí.

Čerenkovův detektor - detektor částic využívající kužele Čerenkovova záření za nabitou částicí pohybující se v daném prostředí nadsvětelnou rychlostí, to je rychlostí větší, než rychlost světla v daném prostředí, nikoli větší rychlostí, než je rychlost světla ve vakuu. To je nejvyšší možná rychlost, kterou hmotné těleso nemůže dosáhnout (jen se přiblížit). Einsteinova teorie relativity (1905) je na tom založená a nebyly nalezeny výjimky. Takže Čerenkovovo záření a cestování v čase je úplná mimoňovina.

Teorie černých děr je založená na Einsteinově obecné teorii relativity, novodobé teorii gravitace. Podle ní každé těleso, které se stlačí pod určitou minimální velikost, takovou černou díru vytvoří. Černé díry vznikají kolapsem hvězd, pokud je na konci své životní pouti hvězda dostatečně hmotná, tlak pocházející z pohasínajících termonukleárních reakcí uvnitř ní nebude s to čelit gravitaci, hvězda se stane nestabilní a zhroutí se. Černá díra vytváří tzv. horizont událostí. Je to oblast prostoru představující hranici, za níž se nemůže nic dostat ven, ani světlo. Světlo se šíří konečnou rychlostí (ve vakuu nejvyšší možnou rychlostí c = 299 972 457 m/s) a jeho pohyb je gravitací ovlivňován, ani světlo se zpoza horizontu událostí ven nedostane.

Černé díry svou gravitací působí na okolí. Kolem nich vznikají tzv. akreční disky tvořené hmotou, jež kolem černé díry krouží, vysílá rentgenové záření a nakonec do ní padá. Akreční disky se utvářejí například v důsledku přítomnosti další hvězdy, z níž díra nasává hmotu, která se kolem černé díry kupí. Obří akreční disky vznikají rovněž v centrech galaxií obývaných supermasivními dírami s hmotnostmi několika milionů či miliard Sluncí.

Zdroje rentgenového záření odpovídající černým dírám se v naší Mléčné dráze našly, a jsou poměrně dobře prozkoumány. Množství černých děr hvězdných a vyšších velikostí (hmotností) nepředstavuje ani zlomek toho, aby mohly představovat hledanou temnou hmotu. Černé díry menší, než hvězdné velikosti, musely vzniknout při Velkém třesku (primordilání černé díry). Je jich zřejmě také málo a nestačí na vysvětlení temné hmoty.

Červí díry představují jakési tunely novou dimenzí, které mohou spojovat buďto dvě oblasti ve vesmíru (i v odlišných časech), nebo dokonce dva odlišné vesmíry. Obojí je zatím spíše pro spisovatele science fiction. Představa červí díry se vykládá na červu v jablku. Červ se nachází na slupce na dvojrozměrné ploše, kde cesta na druhou stranu je delší, než skrz jablko v třírozměrném prostoru. Červí díry by umožnily cestovat na obrovské vzdálenosti v kratším čase, je to jakýsi stroj času. Červí díra nemá horizont událostí. Neliší se pozorováním akrečních disků a jiných jevů. Jinými slovy to znamená, že to, co do červí díry spadne, se z ní může po nějakém čase opět vynořit.

V 70. letech minulého století teoretický fyzik Stephen Hawking zjistil, že i černé díry mohou vyzařovat. Hawkingovi se podařilo do Einsteinovy obecné teorie relativity zakomponovat kvantově-mechanické efekty. Kvantovou mechaniku (popisuje děje v atomu) a obecnou teorii relativity (popisující gravitaci a svět ve velkých měřítcích) se pokoušejí teoretici spojit. Z černé díry uniká energie záření (gravitační, elektromagnetické, neutrinové) i poté, kdy nemá žádný moment hybnosti ani rotační energii. Černé díry se vypařují velmi pomalu - černá díra o hmotnosti dvou Sluncí by se znatelně vypařila za 1067 let, což je asi
1057 déle, než je odhadovaná existence vesmíru. Méně hmotné černé díry se vyzařují rychleji - někdy se jim říká bílé díry. Vyzařování dává možnost rozhodnout, zda daný objekt je černou nebo červí dírou.

Informační paradox - Hawking se v roce 2004 pokusil matematicky dokázat, že všechny informace se v černé díře neztrácí.

Tunelová díra - byla objevena 1. dubna někdy v polovině devadesátých let minulého století. Tunelová díra je něco mezi černou dírou a červí dírou.

Na jednom místě Země (třeba v Praze) se ztratí člověk, peníze a všechny informace a souvislosti. Někde na druhém konci Země (například na Bahamách nebo Seychelách) se objeví člověk, všechny souvislosti zmizí a peníze nejsou k nalezení. Místo toho se na tam objeví televizní štáb a naši tajní agenti monitorují situaci. Napínají jako struny nervy našich daňových poplatníků a pak nic. Rozplyne se to do čtyřrozměrného prostoročasu. Podle teorie superstrun do pětirozměrného prostoru.

Hyperonová hvězda je jádro hvězdy po supernově, když jeho hmotnost byla vyšší než 2 hmotnosti Slunce a přitom nižší než Tolman-Oppenheimer-Volkoffova mez, tedy 3-5 hmotností Sluncí. Hustoty hyperonové hvězdy by se měly pohybovat mezi 1015-1017 kg.m³, (což je horní hranice pro hustotu neutronové suprakapaliny, hlavní složky neutronových hvězd) a 1017-1019 kg.m³, kdy už by pokračovalo další hroucení a hyperonové plazma by se dále rozpadlo na kvarky a objekt by se stal kvarkovou (podivnou) hvězdou nebo preonovou hvězdou, což jsou poslední fáze před zhroucením do černé díry, kde hmota ztrácí individualitu. Hyperonové hvězdy jsou složeny z hyperonů, nejtěžších částic s hmotností až 3000× větší než elektron. (Částice nejvyšší hmotnosti jsou jsou v kosmického záření.) V podmínkách hyperonovové hvězdy jsou hyperony stabilní. Hyperony spolu s nukleony patří mezi baryony, částice skládající se ze tří kvarků.

Kvarky - hypotetické částice, z kterých jsou složeny hadrony (elementární částice se silnou interakcí). Umožňují popsat systematiku všech dosud známých hadronů. Baryon je složen ze 3 kvarků, mezon z kvarku a antikvarku. Kvarky mají netradiční hodnoty známých kvantových čísel, například třetinový elektrický náboj. Každý z typů kvarků (vůní) se vyskytuje ve třech barvách (červené, modré, zelené). Pokusy separovat kvarky jsou zatím neúspěšné. Předpokládá se, že kvarky a leptony jsou základní částice hmoty v současné etapě rozvoje vesmíru.

http://www.ispace-portal.cz/kosmicke-paprsky-a-cerne-diry.html
http://www.astro.cz/clanek/1448
http://www.ispace-portal.cz/jsou-cerne-diry-branami-do-jinych-vesmiru.html
http://www.ispace-portal.cz/kovy-brani-vzniku-gama-zablesku-v-nasi-galaxii
.html

http://www.scienceworld.cz/sw.nsf/ID/F11338DAF37A0377C1256ED90040B3C5?
OpenDocument&cast=1

http://www.osel.cz/index.php?clanek=695
http://hledani.gnosis9.net/view.php?cisloclanku=2007100001
http://encyklopedie.seznam.cz/heslo/137899-magnetar
http://encyklopedie.seznam.cz/heslo/445481-gama-zablesk
http://encyklopedie.seznam.cz/heslo/177878-supernova


Pardal

Prevzaté z: Gnosis9.net

 


Autori: 
Rubriky: 
jún 12, 2008 23:53 popoludní
  • krát komentár

0 krát komentár

 

 

Top