Jenže ve 20. století se začal objevovat problém. Vesmír se nechoval tak, jak by měl.
Galaxie rotovaly příliš rychle. Kupy galaxií držely pohromadě mnohem silněji, než dovolovala jejich viditelná hmota. A světlo se při průchodu vesmírem ohýbalo výrazně víc, než odpovídalo množství pozorovatelných hvězd a plynu.
Od té chvíle stojí moderní kosmologie před nepříjemnou otázkou: je něco špatně s gravitací — nebo většina hmoty ve vesmíru zůstává neviditelná?
A nový výzkum teď přinesl jednu z největších zkoušek této otázky v historii.
Problém, který fyzika nikdy úplně nevyřešila
Když astronomové poprvé začali přesně měřit pohyb galaxií, výsledky nedávaly smysl.
Podle známé fyziky by se okraje galaxií měly pohybovat pomaleji než oblasti blízko středu, podobně jako se vzdálenější planety pohybují pomaleji kolem Slunce. Jenže galaxie se tak nechovají. Vnější části rotují příliš rychle.
Totéž platí pro celé kupy galaxií. Podle množství viditelné hmoty by se mnohé z nich měly dávno rozpadnout. Místo toho zůstávají pevně gravitačně svázané.
Existují dvě hlavní vysvětlení.
První říká, že vesmír obsahuje obrovské množství neviditelné temné hmoty, která vytváří dodatečnou gravitaci. Druhá možnost tvrdí, že samotné zákony gravitace na extrémně velkých vzdálenostech nefungují tak, jak si myslíme.
A právě tuto druhou možnost se nyní pokusili vědci důkladně otestovat.
Test na miliardách světelných let
Tým kosmologů analyzoval pohyb obrovských kup galaxií vzdálených 5 až 7 miliard světelných let od Země. Celý soubor zahrnoval téměř 700 tisíc galaxií — jednu z největších struktur použitých pro podobný experiment.
Vědci sledovali takzvaný kinematický Sunjajevův–Zeldovičův efekt. Zní to složitě, ale princip je překvapivě elegantní.
Celý vesmír je zaplněný reliktním zářením — slabým světlem pocházejícím z velmi raného období po velkém třesku. Když toto záření prochází horkým plynem kolem galaktických kup, jeho vlastnosti se nepatrně změní podle pohybu dané kupy.
Právě z těchto změn dokázali vědci vypočítat rychlost pohybu obrovských struktur vesmíru.
A následně zjistit, jak silně mezi nimi působí gravitace.
Newton pořád funguje. A to je problém
Pokud by gravitace na obrovských kosmických škálách fungovala jinak než předpokládá Newton nebo Einstein, měla by se její síla se vzdáleností měnit jiným způsobem. Jenže přesně to vědci nepozorovali.
Naopak se ukázalo, že gravitace mezi galaktickými kupami slábne způsobem velmi dobře odpovídajícím klasickým teoriím gravitace. A právě tím se situace ještě více komplikuje.
Protože pokud gravitace funguje správně i na gigantických vzdálenostech, zůstává nejpravděpodobnějším vysvětlením existence obrovského množství neviditelné hmoty.
MOHLO BY SE VÁM LÍBIT
85 procent vesmíru možná stále neumíme vidět
Podle současných odhadů tvoří běžná hmota — hvězdy, planety, plyn, prach i lidé — jen asi 15 procent celkové hmoty vesmíru. Zbytek připadá na temnou hmotu.
Problém je v tom, že ji nikdo nikdy přímo nepozoroval. Nevydává světlo, neodráží ho a prakticky nereaguje s běžnou hmotou jinak než gravitací.
Fyzikové tak už desítky let hledají něco, co možná tvoří většinu kosmu, ale stále neví, z čeho se skládá. A právě proto jsou podobné experimenty tak důležité. Nejde jen o Newtona. Jde o otázku, zda dnešní fyzika správně chápe samotnou strukturu vesmíru.
Největší záhada možná stále čeká před námi
Nový výzkum tedy nepřinesl dramatické „přepsání fyziky“. Ve skutečnosti ukázal pravý opak: gravitace se i na extrémních škálách chová překvapivě poslušně.
Jenže právě to posouvá pozornost zpět k temné hmotě. A tím se celý problém stává ještě podivnější. Pokud je gravitace správně, znamená to, že většina hmoty ve vesmíru opravdu existuje v podobě, kterou neumíme přímo vidět ani zachytit.
Lidstvo tak možná žije v kosmu, jehož dominantní část zůstává stále prakticky neznámá.
A to je možná ještě fascinující představa než myšlenka, že Newton mohl být po staletích vyvrácen.
Zdroje: Science Alert, BBC, Space, img ai generated leonardo ai
