V minulosti sme si ukázali, že hoci vesmír expanduje, tak našu nočnú oblohu to moc neovplyvní. Dôvodom je sila gravitácie miestnych galaxií, ktoré držia všetko po kope. No ak by sme sa pozreli za hranice okolitých galaxií, tak by sme videli, ako sa všetko od nás vzďaľuje. V súvislosti s touto témou je potrebné vysvetliť pojem viditeľný alebo pozorovateľný vesmír. V skratke to znamená, že je to všetko, čo môžeme vidieť. Viditeľný vesmír je oblasť vesmíru v tvare gule zahŕňajúca všetku hmotu, ktorú možno v súčasnosti pozorovať zo Zeme alebo z vesmírnych teleskopov, sond a ďalších špecializovaných zariadení. Čo sa nachádza za hranicou viditeľného vesmíru, nevieme.
Ako rýchlo expanduje vesmír?
V roku 1929 Edwin Hubble poskytol prvý pozorovací dôkaz o tom, že vesmír má konečný vek. Za pomoci najväčšieho ďalekohľady, aký v tom čase existoval, zistil, že čím je galaxia od nás vzdialenejšia, tým rýchlejšie sa zdá, že sa vzďaľuje, vysvetľuje portál hubblesite.org. To znamená, že vesmír sa rozpína rovnomerne vo všetkých smeroch. Hubble si všimol, že svetlo zo vzdialených galaxií sa zdalo byť natiahnuté na dlhšie vlnové dĺžky alebo sčervenané, čo je jav nazývaný červený posun.
Za pomoci takzvanej Hubbleovej konštanty je možné pretočiť kozmické hodiny a vypočítať vek vesmíru. Zaujímavosťou je, že odhady Edwina Hubbla naznačovali, že vesmír je mladší ako vek Zeme alebo Slnka. Hubble preto dospel k záveru, že fenomén červeného posunu je neznámou vlastnosťou vesmíru a nie meraním skutočnej vesmírnej rýchlosti. No astronómovia neskôr prišli na to, že červený posun je dôsledkom expanzie samotného vesmíru, ako to predpovedala Einsteinova teória špeciálnej relativity.
Na meranie červeného posunu, a teda aj rýchlosti objektu, astronómovia hľadajú vzory vo svetle vyžarovanom hviezdami, známe ako absorpčné čiary. Tie sa vždy vyskytujú na rovnakých vlnových dĺžkach, pretože ich vytvárajú prvky v atmosfére hviezd. Keď červený posun zmení vlnovú dĺžku všetkých svetelných a absorpčných čiar prichádzajúcich zo vzdialenej hviezdy, astronómovia môžu zmerať, o koľko sa posunul, aby mohli vypočítať, ako rýchlo sa hviezda od nás pohybuje.
Odhadnúť rýchlosť expanzie nie je jednoduché
Keď bol vypustený Hubblov vesmírny teleskop, tak v kozmológii zavládla kríza. Dôvodom je, že vesmír mohol byť podľa vtedajších odhadov starý niečo medzi 9,7 miliardami rokov až 19,5 miliardami. Znamenalo to, že niektoré hviezdy sú staršie ako vesmír!
No neskoršie pozorovania galaxie M100, ktorá sa od nás nachádza 56 miliónov svetelných rokov, túto neistotu v odhade veku vesmíru zredukovali. Inými slovami, tieto pozorovania spresnili odhady rýchlosti expanzie vesmíru. Koncom 90-tych rokov sa spresnená hodnota Hubbleovej konštanty znížila na chybu len asi 10 percent. No vďaka ďalším meraniam, napríklad explodujúcich hviezd, supernov a podobne, meranie Hubbleovej konštanty sa zlepšilo z 10-percentnej neistoty na začiatku 21. storočia na menej ako 2 percentá do roku 2019.
Ako sa meria rýchlosť expanzie?
Pri sledovaní rastu dieťaťa je možné označiť rám dverí s uvedením výšky, dátumu a času dieťaťa. To isté platí pre meranie rýchlosti rozpínania vesmíru. To znamená, že astronómovia môžu vypočítať vzdialenosť k akýmkoľvek objektom, ktorých jas je možné predpovedať. A ak viete predpovedať, ako vyžaruje jas svetla z hviezdy z určitej vzdialenosti, tak tým, ako sa znižuje, tak vieme odmerať aj to, ako rýchlo sa od nás konkrétny objekt vzďaľuje.
Astronómovia na základe toho došli k tomu, že vesmír sa rozpína pri konštantnej hodnote Hubbleovho teleskopu 73 plus alebo mínus 1 kilometer za sekundu za megaparsek. Pre tých, ktorí nevedia, tak megaparsek je jednotka vzdialenosti, ktorá sa rovná približne trom miliónom svetelných rokov. Ak by mal Hubblov parameter hodnotu 1 (km/s/Mpc), tak to znamená, že galaxia vzdialená od nás jeden megaparsek sa vplyvom rozpínania vesmíru vzďaľuje rýchlosťou 1 kilometer za sekundu.
