Vesmír

Pohled do nejvzdálenějších částí vesmíru prostřednictvím Hubbleova teleskopu

Vesmír je označení pro veškerý (časo-)prostor a hmotu a energii v něm. V užším smyslu se vesmír také někdy užívá jako označení pro kosmický prostor, tedy část vesmíru mimo Zemi.

Různými názory na svět a jeho vznik se již od pradávna zabývala filosofie a různá náboženství. V dnešní vědě se zkoumáním vesmírem jako celkem zabývá hlavně kosmologie a astrofyzika.

Podle některých vědeckých teorií je tento „náš“ vesmír součástí systému většího počtu vesmírů zvaného multivesmír (někdy též mnohosvět). V mnoha dílech sci-fi a fantasy literatury je některá z těchto teorií platná a navíc je znám způsob, jak se mezi vesmíry pohybovat. Jiné vesmíry mohou mít zcela odlišné fyzikální zákony než ten náš.

Universum - C. Flammarion, Woodcut, Paris 1888, Coloration : Heikenwaelder Hugo, Wien 1998

Vznik a stáří vesmíru

Hlavní článek: Velký třesk

Jedním ze zásadních kosmologických objevů učiněných v 20. století bylo pozorování expanze vesmíru (podrobněji viz Hubbleův zákon). Extrapolace tohoto pozorování do minulosti vede k závěru, že vesmír vznikl před konečně dlouhou dobou, a nedlouho po svém vzniku byl malý a horký. To je základem dnes ve vědě všeobecně uznávané teorie Velkého třesku.

Pro samotný počátek vesmíru v časech srovnatelných s Planckovým časem existuje větší množství různých hypotéz. Předpokládá se, že vzhledem k vysoké hustotě energie, velmi malým rozměrům vesmíru a vysokému zakřivení prostoročasu bude pro popis potřebná dosud neexistující kvantová teorie gravitace. Přímočaře použitá obecná teorie relativity předpovídá na začátku vesmíru singularitu.

Přibližně 10^-35 s od počátku prošel vesmír obdobím velmi rychlého rozpínání, kosmické inflace. Na konci inflace existovala většina hmoty ve vesmíru ve formě kvark-gluonového plazmatu. S pokračující expanzí a tím i poklesem teploty se kvarky začaly vázat do podoby dnes běžné (baryonové) hmoty. S další expanzí a ochlazováním se vytvořily elementární částice a jádra atomů vodíku, deuteria a helia. S dalším ochlazováním jádra s elektrony vytvořila atomy a vesmír se tak stal průhledným pro záření. Toto záření je dosud pozorovatelné jako tzv. reliktní záření.

Pozvolna se z původních gravitačních nehomogenit vytvořily struktury, které dnes ve vesmíru pozoroujeme, jako galaxie, hvězdy a mlhoviny. Většina hmoty (energie) se ovšem ukrývá v podobě přímo nepozorované temné hmoty, resp. temné energie.

Soudobá měření, např. reliktního záření projektem WMAP, umožnila určit u řady výše zmíněných parametrů vývoje vesmíru hodnoty s chybou několika málo procent (citováno z [1]):

celková hustota hmoty a energie	1,02 ± 0,02 hustota
stáří vesmíru	13,7 ± 0,2 miliardy let
doba oddělení reliktního záření od hmoty	379 ± 8 tisíc let po Velkém třesku
od té doby se vlnová délka reliktního záření prodloužila	1089 krát
současná teplota reliktního záření	2,725 K
složení vesmíru	73,0 % temná energie, 22,6 % temná hmota, 4,4 % běžná hmota, méně než 1,5 % lehká neutrina

Poznámka: uvedené chyby odpovídají přesnosti měření. Kromě toho je možné, že nějakými závažnými chybami trpí model vývoje vesmíru použitý k výpočtu hodnot.

Rozměry vesmíru

Dosud není jasné, zda má vesmír konečnou nebo nekonečnou velikost a objem.

Nicméně veškerý pozorovatelný vesmír, zahrnující všechna místa, která nás mohla kauzálně ovlivnit, má jistě konečnou velikost. Současná vzdálenost k hranici pozorovatelného vesmíru se odhaduje na 78 miliard světelných let (7,4 × 10²³ km).

Poznámka čtenáře - tvrzení, že současná velikost vesmíru by měla být 78 miliard světelných let by ale znamenalo, že by se vesmír musel rozpínat rychlostí v průměru až 3x převyšující rychlost světla.

Ve skutečnosti se jak v odborné tak v populární literatuře slovo vesmír užívá často právě pro pozorovatelný vesmír. Z hlediska vědecké metodiky je v principu nepozorovatelná část vesmíru pro vědu irelevantní.

Složení

Námi pozorovatelnou hmotu tvoří 4%, které jsou rozděleny asi na 1 % svítící objekty hvězdy, pulsary a supernovy a na 3 % další menší nesvítící objekty jako hvězdný prach a plyn, nesvítící hvězdy, planety, planetky.

Už v roce 1933 získal švýcarsko-americký astronom Fritz Zwicky data svědčící o existenci temné hmoty. Dlouhou dobu byl jeho objev ignorován, až teprve s rozmachem měření rudého posuvu a z následných rotačních charakteristik spirálních galaxií se usoudilo, že jsme schopni pozorovat šestkrát méně hmoty, než je třeba, aby se pozorované vzdálené hvězdokupy udržely v gravitační poli jádra galaxie. Temná hmota které je 23% se neskládá z běžných částic, má gravitační sílu, ale s elektromagnetickým zářením téměř neinteraguje.

Největší část vesmíru tvoří temná energie (energie vakua), která tvoří celých 73 % energie vesmíru.

Správnější název je „skrytá“ hmota a energie, užívá se ale i nesprávně názvů tmavá, tajemná, černá.

Někteří vědci věří ještě v teorii multivesmíru, která poukazuje na možnost, že vesmírů, jaký se snažíme poznat, existuje velké množství a my jsme pouze jedním z nich.

Počet galaxií, hvězd a planet v pozorovatelném vesmíru

Počet galaxií se podle pozorování odhaduje na 10 miliard. Galaxie samy tvoří obrovské kupy a ty pak nadkupy. Musíme si uvědomit, že když pozorujeme vzdálené galaxie, díváme se ve skutečnosti do dávné minulosti. Je to dáno tím, že rychlost světla je sice obrovská, není ale nekonečná. Hubbleovým vesmírným teleskopem se díváme do doby před 13 miliardami let. Je možné, že v současném vesmíru existují stovky miliard galaxií.

Počet všech hvězd je už těžké spočítat. V každé galaxii jsou stovky až tisíce miliard hvězd. Naše galaxie, zvaná Mléčná dráha, jich má přibližně 300 miliard ±100 miliard.

Existují různé názory na to, zda jsme jedinou formou života ve vesmíru, případně jak častý život je. Pro odhad počtu obyvatelných planet byly vytvořeny různé vzorce, ovšem se spornou platností.

Objekty ve vesmíru

• galaxie, tvoří kupy galaxií a ty pak nadkupy
• mlhovina
• hvězda
• dvojhvězda
• hvězdokupa
• červený obr
• kvasar
• pulsar (neutronová hvězda)
• bílý trpaslík
• černá díra
• černý trpaslík
• supernova
• temná hmota
• temná energie
• umělé kosmické těleso

Externí odkazy

Obrázky, zvuky či videa k tématu vesmír na Wikimedia Commons

• • Lokální šablona odkazuje na jinou kategorii Commons než přiřazená položka Wikidat:
    • Lokální odkaz: space
    • Wikidata: Universe
• Kniha online o vesmíru
• Popis vesmíru na serveru Aldebaran