Velmi krátce po velkém třesku se existující časoprostor tvořený extrémně hustým a horkým plazmatem vzdouval a třepotal v rytmu kvantových fluktuací. Miliardy let poté daly tyto nepatrné zárodky nehomogenity vzniknout obřím galaktickým kupám čítajícím na stovky či tisíce galaxií, které jsou k sobě vázány mocnou silou té nejslabší ze všech sil – gravitací. Ale po loňských měřeních detektoru Planck přišlo řádné rozčarování. Výsledky měření se neshodovaly s teoretickou předpovědí založenou na prvotních kvantových fluktuacích. Vypadá to, že ve vesmíru chybí až 40 % galaktických kup, jež by tam podle teorie měly být. Někteří teoretičtí fyzici navrhovali pozměnit standardní model kosmologie, aby byly nesrovnalosti vysvětleny. Ale možná to nebude třeba – sladění obou veličin je možná už na dohled. A mohlo by se ukrývat v přesnějším měření hmotností galaktických klastrů.

„Nesoulad, který jsme objevili ve výsledcích Planckova měření fluktuací reliktního záření, pozůstatku po velkém třesku, když jsme jej porovnali s výsledky astronomických pozorování, nás zaskočil,“ říká astrofyzik David Spergel z Princetonské univerzity v New Jersey, který se účastnil rovněž předchozího měření pomocí sondy Wilkinson Microwave Anisotropy Probe.

Někteří odborníci navrhovali revizi našeho pohledu na povahu neutrin. Šestého února publikoval fyzik Wayne Hu a jeho kolegové z University of Chicago v Illinois článek, ve kterém navrhuje řešení: Pokud je hmotnost tří známých typů neutrin znatelně větší, než se předpokládá, nebo jestli existuje čtvrtý zatím neobjevený typ neutrina, tato nadbytečná hmotnost by mohla ovlivňovat nárůst prvotních fluktuací. Více by je zarovnala, což by vysvětlilo menší množství klastrů, které dnes pozorujeme.

Nedávno se objevily dvě nové práce, které tvrdí, že na vysvětlení nesouladu nepotřebujeme žádnou exotickou fyziku. Obě studie rozebírají efekt gravitačního čočkování – techniku, jež pomáhá astronomům měřit hmotnost galaktických kup pomocí množství zkreslení procházejícího světla ze vzdálených zdrojů, nacházejících se z našeho pohledu za nimi. „Myslíme si, že jsme našli řešení,“ tvrdí Anja von der Linden, astrofyzička z Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology, který je součástí Stanfordské univerzity v Kalifornii. Jako jedna z mnoha vědců se účastní projektu „Weighing the Giants“ (vážení gigantů) za využití dalekohledu Subaru a Kanadsko-francouzsko-havajského teleskopu (oba se nalézají na havajské sopce Mauna Kea).

Zaměřili se na 22 galaktických kup, které předtím zaznamenal i detektor Planck (v jeho případě šlo o celooblohové měření). Vyšlo jim, že průměrný galaktický klastr dosahuje hmotnosti 10^15 sluncí, neboli tisícovky hmotností naší Galaxie, což je přibližně o 43 % víc, než jak vycházely výsledky Planckova měření.

Další studie nazvaná CLASH (Cluster Lensing and Supernova Survey with Hubble) za pomoci HST měřila hmotnosti 25 kup a vyšly jim přibližně o 30 % vyšší hodnoty než v původních měřeních detektoru Planck.

Nesrovnalosti Planckových měření zřejmě zapříčinil Sunjajev-Zeldovičův efekt (zmiňovaný v tomto článku). Jde o výsledek vzájemného ovlivnění vysoce energetických elektronů s fotony reliktního záření prostřednictvím inverzního Comptonova rozptylu. Nízkoenergetické mikrovlnné fotony reliktního záření získávají energii při průletu horkým mezigalaktickým plynem v kupě a tuto změnu lze rozpoznat ve spektru.

Planck detekoval fotony mikrovlnného kosmického pozadí, ovšem některé z těchto mikrovln před dopadem na jeho detektor prošly oblastmi galaktických kup. Tam se dostaly do kontaktu s vysokoenergetickými elektrony oblaků horkého plynu uvnitř klastrů. Když dojde k takovéto srážce, foton si odnáší víc energie, než původně měl. O kolik víc, to záleží na hmotnosti galaktické kupy – větší a hmotnější kupy obsahují více horkého plynu. Nejde však o přímou úměrnost. Přesný vztah zatím zůstává záhadou, ale přesnějších výsledků bychom se snad mohli dočkat v druhé půli letošního roku.

Mnoho astrofyziků je přesvědčeno, že je potřeba měřit účinky gravitačního čočkování ještě jinými detektory. Jeden z takových programů – Dark Energy Survey pomocí optických teleskopů na observatoři Cerro Tololo v Chile, dokončil 9. února první tří měsíce pozorování. Měřil stovky kup a výsledky by měly být publikovány rovněž ve druhé půli roku. Příští rok začne pozorování pomocí japonského detektoru Hyper Suprime-Cam, jenž se stane součástí teleskopu Subaru na sopce Mauna Kea.

Zdroje informací:
http://www.nature.com/

Zdroje obrázků:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/50/Planck_satellite.jpg
http://www.nature.com/polopoly_fs/…/landscape_630/WEB_MACS_J1206.jpg
http://www.nature.com/…/lensing2.jpg_gen/derivatives/landscape_630/lensing2.jpg