Teleskop James Webb je výkonným časovým strojom, ktorý svojím infračerveným zrakom nazerá späť do obdobia pred viac ako 13,5 miliardami rokov, pozoruúc formovanie prvých hviezd a galaxií z temnoty raného vesmíru. Odhalenie šiestich starodávnych galaxií, ktoré sú vyspelejšie ako naša Mliečna dráha, skôr v tomto roku vyvolalo novú vlnu v našom chápaní evolúcie kozmu. Tieto galaxie existujú v období iba pár stoviek miliónov rokov po veľkom tresku a ich pokročilý vývoj spochybňuje existujúce modely formovania a vývoja galaxií.

Najzaujímavejšia otázka, ktorú tieto zistenia vyvolali, je, ako mohli tieto galaxie vyvinúť také zložité štruktúry v pomerne krátkom čase. Teórie formovania galaxií naznačujú, že galaxie postupne rastú akumuláciou plynu a menších galaxií počas miliárd rokov. Avšak zrelosť týchto galaxií naznačuje rýchlejšiu alebo alternatívnu evolučnú cestu, ktorá môže zahŕňať neznáme mechanizmy alebo podmienky vo vesmíre.

Kozmická mikrovlnná pozaďová žiara a tajomstvá vesmíru

Teleskop James Webb je tiež schopný študovať vlastnosti kozmickej mikrovlnnej pozaďovej žiary, ktorá je pozostatkom veľkého tresku. Ide o svetlo vyžiarené vo vesmíre veľmi presne 380 000 rokov po veľkom tresku, čo nie je veľmi dlhá doba. Vesmír má 13,8 miliárd rokov, takže môžeme vidieť, že ide o mikrovlnné žiarenie, pretože bolo výrazne natiahnuté expanziou vesmíru.

Problém so svetlom je, že v najskorších časoch bol vesmír taký horúci a hustý, že svetlo nemohlo cez neho prejsť, a preto bol neprehľadný. Nemôžeme použiť svetlo na to, aby sme sa vrátili späť pred tento bod. Technológia, ktorú používame na detekciu kolízií čiernych dier, by však mohla umožniť preskúmať priestor až k samotnému veľkému tresku.

Štúdiom kozmickej mikrovlnnej pozaďovej žiary môžu vedci získať náhľad do povahy tmavej hmoty a tmavej energie, čo sú dve z najväčších záhad v astrofyzike. Naše vesmírne chápanie nedáva zmysel, ak zohľadníme iba hmotu a energiu, ktorú môžeme vidieť, merať alebo zaznamenávať. Keď sa pozrieme do vesmíru, vidíme množstvo vecí, ktoré interagujú gravitačne, ale nie silno s hmotou, z ktorej sme vyrobení a z ktorej sú vyrobené hviezdy.

Nové teórie a alternatívne vysvetlenia

Je takmer isté, že ide o istý druh častice, ktorá dokonale zapadá do obrazu a ktorú pozorujeme vo viacerých rôznych pozorovaniach. Spôsob, akým sa galaxie otáčajú a interagujú, a dokonca aj to najstaršie svetlo vo vesmíre, prezrádza podpis tejto látky. Myslíme si, že tam vonku existuje nejaká častica – galaxie sú preplnené tmavou hmotou, pokiaľ môžeme povedať. Táto látka však interaguje veľmi slabo s bežnou hmotou, preto sa snažíme o jej priamu detekciu. Existuje päťkrát viac tmavej hmoty ako normálnej hmoty. Toto číslo predstavuje 25 % vesmíru, pričom približne 5 % tvorí normálna hmota a asi 70 % tmavá energia.

Einsteinova teória, ktorá funguje úžasne presne, hovorí, že ak do vesmíru umiestnite objekty, tie sa deformujú a natiahnu. Teória veľmi presne určí množstvo vložených vecí, ich natiahnutie a spôsob deformácie. Namerané údaje súvisia s rozšikaním vesmíru, zmenou tempa tohto rozširovania a jeho vývojom v priebehu času. Máme veľmi presné merania, vďaka ktorým môžeme použiť teóriu a zistiť jeho zloženie.

Euclid teleskop a nové objavy

Nový európsky teleskop Euclid, ktorý bol spustený minulý týždeň, môže priniesť riešenie, ako skúmať niečo, čo nemôžeme vidieť. Európska vesmírna agentúra spustila teleskop na šesťročnú misiu, aby osvetlila tmavú energiu a tmavú hmotu a vytvorila najrozsiahlejšiu mapu vesmíru, akú sme kedy mali.

Teleskop, vybavený senzormi schopnými zachytiť viditeľné a infračervené svetlo, sa pripojí k preslávenom teleskopu James Webb na Lagrangeovom bode 2. V tejto oblasti sú gravitačné sily planét a Slnka vyrovnané, čo udržiava vesmírnu loď v stabilnej polohe vzhľadom na Zem. Tu, chránený pred jasom hviezd v strede nášho slnečného systému, bude Euclid skúmať evolúciu temného vesmíru. Vytvorí trojrozmernú mapu vesmíru pozorovaním miliárd galaxií až do 10 miliárd svetelných rokov cez viac ako tretinu oblohy.

Kým tmavá energia urýchľuje rozširovanie vesmíru a tmavá hmota riadi rast kozmických štruktúr, vedci stále nie sú celkom istí ich podstatou. Pozorovaním vesmírnej evolúcie za posledných 10 miliárd rokov odhalí Euclid spôsob jeho rozširovania a formovanie štruktúr v priebehu kozmickej histórie. Z týchto zistení môžu astronómovia odvodiť vlastnosti tmavej energie, tmavej hmoty a gravitácie a odhaliť viac o ich presnej povahe.

Alternatívne teórie a pokračujúci výskum

Vzhľadom na súčasné medzery v našom chápaní tmavej hmoty, najmä s jej teoretickými nezhodami a absenciou priameho dôkazu podporujúceho akékoľvek kandidátske častice, sa oplatí zvážiť iné vysvetlenia. Neil deGrasse Tyson ponúkol jedinečnú perspektívu na túto otázku. Tyson predpokladá, že to, čo považujeme za tmavú hmotu, by mohlo byť v skutočnosti bežná hmota, ale z úplne iného vesmíru. Táto myšlienka naznačuje scenár, kde náš vesmír môže koexistovať s paralelnými vesmírmi, a hľadaná tmavá hmota, ktorú sa snažíme detekovať, môže byť jednoducho interakciami alebo efektmi hmoty v týchto susedných realitách.

Ak máme viacero vesmírov, ukáže sa, že gravitácia môže pretekať z jedného vesmíru do druhého a byť cníteľná inak. Ak máme iný vesmír susediaci s naším, mohlo by to byť tak, že miesta, kde vidíme dodatočnú gravitáciu, sú obyčajná gravitácia v paralelnom vesmíre, a my na to hľadíme záhadne. Je to ako slepec dotýkajúci sa slona. Nevidíme celého slona, možno je to len gravitácia v inom vesmíre, ktorú cítime a snažíme sa ju vysvetliť.

Táto teória, hoci je veľmi špekulatívna, zdôrazňuje dôležitosť pokračovania našich prieskumov a výskumov tajomstva tmavej hmoty. Ako sa usilujeme o lepšie pochopenie, musíme byť otvorení širokému spektru možností, nech sú akokoľvek mimoriadne.

Brian Cox zdieľal zaujímavé poznatky o koncepte večnej inflácie. Táto teória predpokladá, že náš vesmír je len jedným vreckom v obrovskom neustále sa nafukujúcom multivesmíre. Každý vesmírny vrecok by mohol mať rôzne fyzikálne vlastnosti a zákony. V kontexte tmavej hmoty je predstaviteľné, že to, čo pozorujeme, by mohlo byť rysom alebo efektom tohto širšieho kozmického krajinného obrazu.

Ak sa pozrieme na galaxie, sú v akýchsi prúdoch a riekach, ktoré prechádzajú oblohou v tvare nazývanom kozmická sieť, kde inflácia predpovedala ich existenciu ešte predtým, ako boli pozorované. Je to úžasná myšlienka a táto teória má rozšírenie nazývané večná inflácia, čo znamená, že inflácia v podstate pokračuje navždy a zastavuje sa v malých miestach. Môžeme si predstaviť, že táto tkanina vesmíru sa napína, spomaľuje a zastavuje v malých miestach, pričom každé z týchto miest je v podstate veľký tresk a vesmír – náš vesmír je len jedným z nich.

Vzniká obraz nekonečného fraktálneho vesmíru s prakticky nekonečným množstvom veľkých treskov, čo sa nazýva inflačný multivesmír.

Pokračujúci výskum a budúce misie

Hoci hypotéza tmavej hmoty zostáva otvorená na preskúmanie pre svoje nedokonalosti a nedostatok priameho dôkazu pre akúkoľvek kandidátnu časticu, existuje mnoho vedeckých projektov, ktoré sa snažia preniknúť hlbšie do týchto kozmických záhad. Misia Euclid nie je v tomto úsilí sama.

Napríklad teleskop Roman Space, inovatívne observatórium pod záštitou NASA, sa pripravuje čeliť záhadám tmavej energie a tmavej hmoty. Táto misia je navrhnutá nielen na osvetlenie týchto záhadných aspektov nášho vesmíru, ale aj na hľadanie a zachytenie obrázkov exoplanét, čím posúva naše chápanie týchto vzdialených svetov. Okrem týchto skúmaní sa teleskop Roman Space ponorí do množstva tém v infračervenej astrofyzike.

Zatiaľ čo pokračujeme v boji s komplexnosťami teórií tmavej hmoty a tmavej energie, vedecká komunita robí pokroky pomocou viacerých misií a observatórií, ako sú Euclid a teleskop Roman Space, aby osvetlili tieto skryté aspekty nášho vesmíru.