WMAP, Lyman Page a moderní kosmologie

Sonda Wilkinson Microwave Anizotropy Probe.

Intenzivní výzkum reliktního záření, prováděný nejlépe z kosmického prostoru, patří již několik desetiletí do standardní výbavy moderní kosmologie. Proto se od konce 80. let v kosmickém prostoru vystřídaly tři „západní“ sondy. Zatímco však COBE většina lidí zná, jelikož byla první a Planck naopak proto, že z něj pochází nejnovější a nejpřesnější výsledky, americká sonda Wilkinson Microwave Anisotropic Probe (WMAP) stojí trochu v pozadí. A to je opravdu škoda, neboť WMAP je sondou neméně důležitou než COBE nebo Planck a její značný význam pro formování našich současných představ o vesmíru nelze opomenout. Připomeňme si proto dnes tuto důležitou fyzikální laboratoř i jednoho z jejích tvůrců Lymana Page.

Původ a cíle projektu

Sonda Cosmic Background Explorer.

Sonda Cosmic Background Explorer.
Zdroj: https://upload.wikimedia.org/

Když v prosinci 1993 skončila průkopnická mise COBE, která prokázala důležitost tohoto způsobu zkoumání vesmíru, logicky vyvstala poptávka po dalším, mnohem preciznějším přístroji určeném k měření reliktního záření. Proto v roce 1995 navrhli odborníci Microwave Anisotropy Probe (MAP), která je jako součást programu Explorer občas nazývaná i Explorer 80. Na rozdíl od jiných observatoří šly v tomto případě věci poměrně rychle, neboť hned o dva roky později byla sonda schválena a o další čtyři roky později startovala. A to stále pod názvem MAP, pojmenování WMAP, získala mise až roku 2003, k uctění památky fyzika Davida T. Wilkinsona, od té doby ji tedy známe jako Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP).

Nejdůležitější úkol nové družice, změření anizotropie reliktního záření, výstižně popisuje už její název. Přitom pomocí těchto teplotních odchylek v kosmickém mikrovlnném pozadí lze určit mnoho zajímavých parametrů našeho vesmíru, jako jsou geometrie či složení vesmíru nebo jeho vznik a vývoj. A skutečně, ověření teorie velkého třesku, patřilo k dalším cílům sondy.

Porovnání přesnosti měření sond COBE (vlevo) a WMAP (vpravo).

Porovnání přesnosti měření sond COBE (vlevo) a WMAP (vpravo).
Zdroj: https://www.researchgate.net/

Rozdíl v kvalitě přístrojů oproti COBE byl značný, nová americká mise byla 45 krát citlivější a disponovala 33 krát vyšším úhlovým rozlišením. Z historie fyziky přitom víme, že obvykle stačí zlepšit přesnost měření „jen“ desetkrát, abychom dosáhli významných objevů. A přesně takové se od MAP očekávaly. Laboratoř disponovala dále pěti frekvenčními pásmy a mohla proto napozorovat mapu reliktního záření až s detaily velkými 13 úhlových minut.

(W)MAP po technické stránce

Technický popis sondy WMAP

Technický popis sondy WMAP
Zdroj: https://upload.wikimedia.org/

Podíváme-li se na obrázek sondy WMAP, na první pohled nás zaujme rozsáhlý kruhový solární panel, jehož průměr je 5 metrů a který také chránil sondu před slunečním zářením. Přímo za panelem byly umístěny některé důležité technické komponenty jako setrvačníky nebo systém pro určování polohy. Následoval 33 cm dlouhý termoizolační válec, který měl za cíl co nejvíce tepelně izolovat z vědeckého pohledu nejdůležitější aparatury sondy.

Optický systém družice tvořila dvojice zrcadel Gregoryho typu o rozměru 140 na 160 centimetrů, umístěných zády k sobě. Sluneční štít dokázal ochladit tato zrcadla až na 60 K (minus 213 °C). Dvojice primárních zrcadel měla velkou výhodu v tom, že WMAP mohla ve stejný okamžik přijímat záření ze dvou odlišných míst na obloze a porovnávat rozdíly signálu z těchto rozdílných směrů. Poté přišel na řadu počítačový program, jenž měl za úkol složit získaná data dohromady a vytvořit mapu odchylek reliktního záření.

Boční pohled na sondu WMAP

Boční pohled na sondu WMAP
Zdroj: https://wmap.gsfc.nasa.gov/

Primární zrcadla odrážela záření na dvě metrová sekundární zrcadla. Signál pak přijímaly speciální diferenční radiometry citlivé na polarizaci. Celkové zorné pole observatoře bylo zhruba 12,3 čtverečních úhlových stupňů. Aby bylo pozorování přesnější a bylo možné lépe odlišit jednotlivé zdroje používala observatoř 5 různých frekvenčních pásem v rozsahu 23 – 94 Gh. I u WMAP bylo nutné chlazení přístrojů, nikoliv však na 0,1 K jako u Plancku, ale jen na příjemných 90 K (minus 183 °C).

Pro precizní sběr observačních dat byla pochopitelně nutná důkladná kalibrace přístrojů, která se prováděla pomocí planety Jupiteru a dipólu v reliktním záření způsobeného naším lokálním pohybem v kosmu. Získané údaje WMAP denně vysílala na Zemi prostřednictvím Deep Space Network. Pozice sondy se udržovala setrvačníky a gyroskopy, navigací podle hvězd a slunečními senzory. Pro citlivé manévrování potom sloužilo osm drobných trysek používajících jako palivo hydrazin.

Start a začátek letu

Start sondy WMAP

Start sondy WMAP
Zdroj: https://upload.wikimedia.org/

Po převozu do Kennedyho vesmírného centra procházela sonda několikatýdenním testováním a vzhledem k tomu, že se nevyskytly žádné problémy, mohlo se přikročit ke startu. Ten proběhl 30. června 2001 ze startovního komplexu 17B kosmodromu Cape Canaveral, z čehož už někteří čtenáři jistě správně usoudili, že nosnou raketou byla Delta II.

Vzlet naštěstí proběhl na výbornou a tak mohla sonda započít zhruba tříměsíční přeletovou fázi, v jejímž průběhu observatoř chladla a ověřovala se funkčnost jejích systémů. Když MAP dorazila 1. října do oblasti Lagrangeova bodu L2 soustavy Slunce – Země, stala se prvním zde lokalizovaným přístrojem zkoumajícím reliktní záření. Výhoda tohoto umístění spočívala ve snadnější tepelné stabilizaci a v nižším množství šumu než u dřívější COBE, která obíhala Zemi na poměrně nízké oběžné dráze.

Podobně jako například nově Webbův dalekohled, ani MAP nebyla pochopitelně umístěna přesně do bodu L2, ale kroužila kolem něj po orbitě s půlroční dobou oběhu. Stejnou dobu trvala teleskopu i vytvoření jedné kompletní celooblohové mapy reliktního záření. Původně se počítalo s misí v délce 27 měsíců, z čehož čtvrt roku sonda strávila přeletem, zatímco další 2 roky měla provádět vědecká měření. Očekávalo se tedy, že observatoř čtyřikrát oskenuje celou oblohu. Avšak nakonec se délka letu výrazně protáhla a WMAP skončila svou misi až v roce 2010.

David Todd Wilkinson

David Todd Wilkinson

David Todd Wilkinson
Zdroj: https://upload.wikimedia.org/

Jeden z nejvýznamnějších kosmologů minulého století se narodil v pondělí 13. května 1935 v malém městě Hillsdale ve státě Michigan. Celé vzdělání, až po zisk doktorského titulu z Michiganské univerzity absolvoval právě v tomto americkém státě. Od roku 1965 však zastával post profesora na slovutné Princetonské univerzitě a to až do své smrti.

Osobně se Wilkinson podílel na prvním pátrání po reliktním záření v 60. letech a právě této problematice posléze zasvětil většinu své další bohaté kariéry. Byl zásadní postavou balonových experimentů, které poskytly některé z prvních důležitých údajů o mikrovlnném záření pozadí. A především měl klíčový podíl i na dvou významných kosmologických sondách NASA – COBE a MAP.

Není proto příliš překvapivé, že po jeho předčasném skonu v září 2002 (bylo mu pouhých 67 let) sáhla americká vesmírná agentura počátkem roku 2003 k přejmenování již vypuštěné a pracující sondy z MAP na WMAP. Stalo se tak při příležitosti zveřejnění prvních vědeckých dat z mise, kterou Wilkinson vymyslel a vypiplal. Po zisku mnoha prestižních ocenění, která obdržel za svého života se tedy Wilkinson posmrtně dočkal rovněž pocty, kterou se může pochlubit jen velmi málo dalších světových fyziků. Není totiž mnoho vědců, po nichž se jmenuje některá z kosmických sond.

Vědecké výsledky WMAP

První data z nové mise byla zveřejněna 11. února 2003 a odborníkům nechybělo sebevědomí. A oprávněně, jak je nutno podotknout. Tým například představil mapu reliktního záření s dosud nebývalými detaily s komentářem: „Snímek obsahuje tak ohromující detaily, že se může jednat o jeden z nejdůležitějších vědeckých výsledků posledních let.“ Na základě porovnání s dalšími experimenty zkoumajícími reliktní záření a astronomickými přehlídkami oblohy pak fyzikové stanovili základní kosmologické parametry vesmíru v němž žijeme.

Mapa teplotních fluktuací ze sondy WMAP po jednom roce pozorování.

Mapa teplotních fluktuací ze sondy WMAP po jednom roce pozorování.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

Základní parametr, který zajímal patrně nejvíce lidí, představovalo stáří vesmíru, které WMAP určila na 13,7 miliardy roků. Hubbleovu konstantu neboli rychlost vzdalování objektů ve vesmíru stanovila sonda na 71 (km/s)/Mpc – porovnejte s 600 (km/s)Mpc, jež určil původní výzkum ve 30. letech minulého století. Průměrná hustota vesmíru se podle tohoto balíčku velmi blíží hodnotě znamenající jeho plochou geometrii. Rudý posuv v okamžiku vzniku nejstarších objektů je roven 17, rudý posuv reliktního záření pak 1 089. Stáří vesmíru, který lze již pozorovat teleskopy přijímajícími elektromagnetické vlnění je tak 379 000 let.

Hodnota Hubbleovy konstanty podle různých pozorování. Výsledky WMAP a Plancku jsou modrozelené respektive červené čtverečky.

Hodnota Hubbleovy konstanty podle různých pozorování. Výsledky WMAP a Plancku jsou modrozelené respektive červené čtverečky.
Zdroj: https://www.esa.int/

Mimochodem ještě před oddělením reliktního záření od látky se odehrála jiná zajímavá událost. V první etapě své existence byl vesmír vyplněn především zářením, až později převládla baryonová hmota. Hovoříme proto o éře záření, respektive hmoty. Okamžik, kdy se vliv záření a hmoty vyrovnal nastal ještě před oddělením reliktního záření a jeho rudý posuv je 3 233. Poté převzala vládu nad vesmírem na dlouhé miliardy let hmota. Bez zajímavosti není ani fakt, že výše zmíněné nové výsledky z WMAP pomohly eliminovat řadu modelů temné hmoty, zejména některé s tzv. teplou temnou hmotou.

Úhlové spektrum anizotropií reliktního záření. Červená křivka představuje předpověď současného kosmologického modelu, černé body výsledky sondy Planck včetně chyb měření. Z výšky a vzájemných poloh jednotlivých píků se určují klíčové kosmologické parametry našeho vesmíru.

Úhlové spektrum anizotropií reliktního záření. Červená křivka představuje předpověď současného kosmologického modelu, černé body výsledky sondy Planck včetně chyb měření. Z výšky a vzájemných poloh jednotlivých píků se určují klíčové kosmologické parametry našeho vesmíru.
Zdroj: https://map.gsfc.nasa.gov/

Další balíček dat, tentokrát z pozorování za období tří let zveřejnil vědecký tým v březnu 2006. Pokud jde o kosmologii, zůstaly charakteristiky vesmíru oproti datům za rok pozorování víceméně stejné, jedinou významnější odchylku snad můžeme najít u Hubbleovy konstanty s novou hodnotou 73,2 (km/s)/Mpc. Za naprosto zásadní lze však označit výsledek prokazující, že náš vesmír musí obsahovat temnou hmotu (ať už jde o cokoliv), což dává důležitou podporu pro podobné výsledky získané jinými cestami. K dispozici jsme tak dostali nové důkazy pro model ΛCDM (Λ označuje kosmologickou konstantu, CDM = cold dark matter, tedy chladná temná hmota) a inflační kosmologii.

Velmi důležité údaje jsme obdrželi koncem února 2008 po zveřejnění pozorování za pět let činnosti observatoře WMAP. Především došlo k dosti významnému zvýšení přesnosti získaných výsledků. Což bylo dáno pochopitelně dvěma roky sběru dat navíc, ale také lepšími metodami zpracování dat, lepším využitím přístrojů a rovněž účinnějším oddělením skutečného signálu od šumu. Pro určení kosmologických parametrů vesmíru se navíc nově užívala tři frekvenční pásma místo původních dvou. To vedlo k opětovné redukci velikosti Hubbleovy konstanty na 70,5 (km/s)/Mpc, hodnoty ostatních charakteristik se příliš nezměnily.

Složení vesmíru dnes a kdysi podle WMAP. Nahoře současné složení našeho kosmu, dole složení v době oddělení reliktního záření.

Složení vesmíru dnes a kdysi podle WMAP. Nahoře současné složení našeho kosmu, dole složení v době oddělení reliktního záření.
Zdroj: https://map.gsfc.nasa.gov/

Nově jsme se také dozvěděli velmi zajímavé informace o složení vesmíru. Právě z tohoto balíčku dat pocházejí mnohdy i dnes citované, ve světle hodnot z Plancku již poněkud zastaralé, informace o zastoupení jednotlivých složek v poměru 72 % temné energie, 23 % temné hmoty a 5 % běžné hmoty. Ještě o něco zajímavější je ale poměr jednotlivých součástí vesmíru v době oddělení reliktního záření. Tehdy zcela dominovala temná hmota s 63 % hmoty/energie vesmíru, druhou nejzastoupenější složkou byly fotony s 15 %, následovaly atomy s 12 % a neutrina s 10 %. Kde je temná energie ptáte se? Už tehdy se pochopitelně ve vesmíru nacházela, ale nezastávala žádnou důležitější úlohu.

Rudý posuv reliktního záření zůstal i podle nových dat stejný, zato se však musela upravit velikost rudého posuvu pro okamžik vyrovnání vlivu záření a hmoty na 3 253. V neposlední řadě se podařilo stanovit některá omezení pro inflační kosmologický model a též pro ovlivnění reliktního záření reliktními gravitačními vlnami. Pokud jde o první hvězdy, měly vzniknout asi 500 milionů let po velkém třesku.

Poměrně těsně před koncem práce observatoře WMAP, v lednu 2010, zveřejnil vědecký tým data za sedm let pozorování. Tentokrát byl kladen důraz především na některé dříve zjištěné odchylky od standardního kosmologického modelu. Šetření dopadlo dobře, ukázalo se totiž, že velká většina odchylek není statisticky významná a zbývající nesrovnalosti pravděpodobně způsobily nekosmologické efekty.

Mapa reliktního záření s prvními náznaky naměřené polarizace.

Mapa reliktního záření s prvními náznaky naměřené polarizace.
Zdroj: https://map.gsfc.nasa.gov/

Sedmileté pozorování rovněž v zásadě potvrdilo výše uvedený současný poměr jednotlivých složek vesmíru, v mírně upravených hodnotách – 72,8 % připadá na temnou energii, 22,7 % na temnou hmotu. Na běžnou baryonovou hmotu tedy připadá 4,5 %. Z ostatních charakteristik vesmíru nám trochu narostl jeho věk na 13,75 miliardy let. Většina dalších hodnot zůstala plus minus stejná.

Mapa anizotropie reliktního záření ze sondy WMAP v Mollweidově zobrazení.

Mapa anizotropie reliktního záření ze sondy WMAP v Mollweidově zobrazení.
Zdroj: https://apod.nasa.gov/

Finální soubor dat obsahující výsledky devíti let práce spatřil světlo světa v prosinci 2012. Jestliže se někdy ukazuje mapa reliktního záření pořízená sondou WMAP, používá se obvykle právě mapa z tohoto balíčku výsledků. Další zjištění nejsou v kontextu minulých objevů nikterak překvapivá. Složení vesmíru, raného i současného, odpovídá předchozím datům, stejně tak zakřivení kosmu odpovídající plochému vesmíru.

Vývoj vesmíru podle WMAP v jednom obrázku. Zcela vlevo je jasně viditelný velký třesk, kousek dále reliktní záření. Přes první hvězdy a galaxie se tak dostáváme až k dnešku, který představuje sonda WMAP. Snímek poměrně hezky ukazuje, že období oddělení reliktního záření od látky je nejstarší doba z níž můžeme získat elektromagnetický signál.

Vývoj vesmíru podle WMAP v jednom obrázku. Zcela vlevo je jasně viditelný velký třesk, kousek dále reliktní záření. Přes první hvězdy a galaxie se tak dostáváme až k dnešku, který představuje sonda WMAP. Snímek poměrně hezky ukazuje, že období oddělení reliktního záření od látky je nejstarší doba z níž můžeme získat elektromagnetický signál.
Zdroj: https://cdn.mos.cms.futurecdn.net/

Věk vesmíru opět o něco málo stoupl na 13,77 miliardy let a udávaná hodnota již v podstatě téměř přesně odpovídá pozdějším zjištěním sondy Planck. Naopak znovu klesla hodnota Hubbleovy konstanty na 69,3 (km/s)/Mpc. Rovněž se zkrátilo trvání doby tzv. temného věku vesmíru, tedy období na jehož konci prostoročas ozářily první hvězdy a galaxie. Ten měl oproti dřívějším údajům hovořícím o půl miliardě let skončit již po 400 milionech roků.

Abychom si tedy stručně shrnuli základní zjištění. WMAP pořídila do té doby nejpřesnější mapy reliktního záření a teplotních fluktuací v tomto záření. Spektrum reliktního záření odpovídá záření absolutně černého tělesa nejlépe ze všech známých zářičů ve vesmíru. WMAP rovněž poskytla přesvědčivé důkazy pro současnou verzi teorie velkého třesku včetně inflačního modelu a upřesnila některé důležité informace o našem vesmíru. Zejména jde o poměr mezi běžnou hmotou, temnou hmotou a dominantní temnou energií. Dále pak provedla první velmi přesné určení stáří vesmíru.

Konec mise

Sonda Planck

Sonda Planck
Zdroj: https://www.esa.int/

V posledním období měření již v blízkosti bodu L2 soustavy Slunce – Země obíhala další sonda určená k výzkumu reliktního záření, evropská observatoř Planck, o níž jsme si více řekli v minulém článku. Navíc WMAP v té době již značně přesluhovala. Připomeňme, že původně se počítalo se dvěma roky pozorování a nakonec jich po několikerém prodloužení mise bylo více než devět. Vzhledem k tomu bylo jasné, že se čas této důležité sondy chýlí ke konci.

A skutečně, 20. srpna 2010 byla získána poslední vědecká data, 8. září byla sonda nasměrována na parkovací dráhu kolem Slunce a 20. října mise oficiálně skončila. Kde je sonda dnes? No přeci odešla do křemíkového nebe. Že neexistuje? To je zcela absurdní představa. Kam by odešly všechny kalkulačky?

David Nathaniel Spergel

David Nathaniel Spergel
Zdroj: https://www.astro.princeton.edu/

„Konec WMAP je okamžikem smutku, radosti i spokojenosti. Smutku z toho, že končí dlouhá cesta. Radosti z pomyšlení na potěšení z práce s mými kolegy a spokojenosti při ohlédnutí na úspěšnou devítiletou misi,“ prohlásil David N. Spergel, jeden z hlavních vědců projektu a šéf astrofyzikální sekce Princetonské univerzity. Gary F. Hinshaw, fyzik z Marshallowa střediska NASA řekl: „WMAP otevřela okno do nejranějšího vesmíru, což jsme si před jedinou generací sotva dokázali představit. Vědecký tým je stále velmi zaneprázdněn analýzou kompletního souboru dat za devět let pozorování, netrpělivě očekávaného fyzikální komunitou.“

Význam sondy a ocenění

Charles Leonard Bennett

Charles Leonard Bennett
Zdroj: https://api.hub.jhu.edu/

WMAP jakožto klíčový prvek zformování moderního kosmologického modelu ΛCDM získala mnoho pozitivních reakcí již v době svého fungování. Tak například časopis Science ji vyhlásil jako nejvýznamnější průlom roku 2003. Vědecké práce založené na pozorování této observatoře patří dodnes mezi nejcitovanější v oblasti kosmologie i fyziky vůbec. V několika seznamech publikací od roku 2000, respektive 2003, držely odborné texty postavené právě na výzkumu WMAP přední příčky.

Gary F. Hinshaw

Gary F. Hinshaw
Zdroj: https://expert.sites.olt.ubc.ca/

Ani nejvýznamnější odborníci stojící za projektem nepřišli zkrátka. Charles L. Bennett z univerzity Johnse Hopkinse, David N. Spergel a Lyman A. Page z Princetonské univerzity obdrželi v roce 2010 Shawovu cenu za astronomii. Hned po dvou letech získal Bennett s týmem WMAP také Gruberovu cenu za kosmologii, přičemž toto ocenění získal již podruhé, první obdržel roku 2006 za podíl na sondě COBE. Page získal stejnou medaili samostatně roku 2015, společně s ním komise vyznamenala ještě Jeremiaha Ostrikera a Johna Carlstroma, oba ovšem za jiný, s WMAP nesouvisející výzkum. Bennet sám obdržel v roce 2017 medaili Isaaca Newtona udělovanou britským fyzikálním institutem.

A konečně, v roce 2018 obdržel tým sondy WMAP také Průlomovou cenu za fyziku. Tu uděluje nadace miliardáře Jurije Milnera, finančně jde proto o nejzajímavější ze všech zmíněných ocenění. V oficiálních materiálech jsou za tým sondy kromě trojice Page, Bennett a Spergel jmenováni zejména Norman Jarosik a výše citovaný Gary Hinshaw.

Lyman Alexander Page

Lyman Alexander Page na Princetonské univerzitě

Lyman Alexander Page na Princetonské univerzitě
Zdroj: https://web.astro.princeton.edu/

Jeden z hlavních odborníků zodpovídající za sondu WMAP, americký fyzik Lyman A. Page se narodil 24. září 1957 v San Franciscu ve státě Kalifornie, kde také strávil první roky svého života. Fyziku ovšem začal studovat na úplně opačném konci Spojených států, v roce 1978 obdržel bakalářský titul na Bowdoin College ve státě Maine. Doktorát obhájil na již výrazně slavnější univerzitě – Massachusettském technologickém institutu (MIT), ovšem až v roce 1989. Poslední dva roky 70. let totiž strávil na Antarktidě jako součást výzkumného týmu zabývajícího se kosmickým zářením.

Prakticky ihned po dokončení studií přešel na Princetonskou univerzitu, slavnou to instituci na níž vyrostlo či pracovalo mnoho významných kosmologů. Dodnes zde zastává post profesora fyziky a ředitele fyzikálního oddělení univerzity. Kromě již výše zmíněných ocenění je též členem Americké fyzikální společnosti, Americké akademie věd a umění nebo Národní akademie věd.

Ačkoliv se dříve zabýval kosmickým zářením, hlavní oblastí jeho zájmu se brzy stalo reliktní záření, jehož zkoumání věnoval většinu svého úsilí. Podílel se na důležitých balonových experimentech, projektu Atacama Cosmology Telescope (ACT) v horské poušti severního Chile a pochopitelně byl zcela klíčovým fyzikem právě pro misi WMAP. Lyman Page nedávno vydal zajímavou knihu a protože v loňském roce vyšla pod názvem „Malá kniha kosmologie“ také v češtině, podíváme se na ni v další části textu trochu blíže.

Malá kniha kosmologie

Přebal originálního vydání Pageovy knihy

Přebal originálního vydání Pageovy knihy
Zdroj: https://i.gr-assets.com/

„Existují spekulace, divoké spekulace a kosmologie,“ praví známé fyzikální heslo z první poloviny minulého století. Ve své době zastávala kosmologie pozici nechtěné a přehlížené vědy, a na kosmology nahlíželi fyzikové z jiných oborů jako na blázny ničící si zbytečně pověst a kariéru.

Změnila se od té doby situace a postavení kosmologie mezi ostatními obory fyziky, ale i vědy celkově? Co dnes víme o vesmíru? Jak jsme to zjistili? Proč je vesmír takový jaký je? A jsou naše informace skutečně spolehlivé? Na tyto, ale i mnohé další důležité otázky se pokouší odpovědět známý kosmolog a astrofyzik Lyman Alexander Page, profesor fyziky na univerzitě v Princetonu, v nové publikaci nazvané „Malá kniha moderní kosmologie“.

V českém překladu ji vydalo v roce 2021 nakladatelství Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy v Praze. O překlad se postaral Jiří Podolský, profesor fyziky a popularizátor vědy z Ústavu teoretické fyziky MFF UK. Originál vydalo nakladatelství Princetonské univerzita jako autorovu popularizační prvotinu v roce 2020.

Malá kniha kosmologie v češtině

Malá kniha kosmologie v češtině
Zdroj: https://obalky.kosmas.cz/

Pokud se zajímáte o soudobou kosmologii, jen těžko si můžete vybrat lepšího průvodce. Lyman Page je totiž nejen odborníkem v oblasti reliktního záření a jedním z klíčových vědců sondy WMAP, ale též velmi dobrý popularizátor. Publikace je psaná velmi pěkně a nepříliš náročně, Page se snaží veškeré složitější koncepty důkladně vysvětlit na názorných analogiích. I přes poměrně malý počet stran (168) vysvětluje autor zásadní poznatky o vesmíru velmi srozumitelně. Nicméně alespoň základní znalosti fyziky a astronomie se jistě budou čtenáři hodit. Už proto, že posledních několik stran textu je věnováno odbornějším dodatkům, kde si na své přijdou i lidé s poněkud hlubším vhledem do dnešní fyziky.

Autor ji rozděluje na pouhých devět částí. Po předmluvě a poděkování si v první kapitole zopakujeme základní poznatky o naší Galaxii, celém pozorovaném vesmíru a našem místě v něm, stejně jako dosavadní historii výzkumu.  Následuje pojednání o vzniku a vývoji našeho kosmu. Zde se také dozvíme z čeho je vesmír složen.

Pageova kniha vyšla také v polštině

Pageova kniha vyšla také v polštině
Zdroj: https://s.lubimyczytac.pl/

Dále už se Page pouští do svého hlavního tématu, reliktního záření a jeho měření. Představuje podrobně způsoby jak můžeme zkoumat reliktní záření a jeho vlastnosti. Ve čtvrté kapitole potom ukazuje aplikace těchto experimentů, dozvíme se proč je reliktní záření důležité a co všechno nám může prozradit o našem vesmíru, jeho složení, vlastnostech i strukturách. Následuje barevná příloha, po níž se v poslední kapitole podíváme na samotné hranice moderní kosmologie. Tady jsou nám předloženy některé nové myšlenky či dosud nepotvrzené hypotézy, které dnes kosmologie intenzivně zkoumá. Autor tedy naznačuje, kam by se mohla kosmologie v dalších letech posunout.

Zajímavostí je, že se Page rozhodl ze své knihy téměř zcela vypustit jména všech vědců. Popíše a vysvětlí tedy důležité myšlenky, avšak bez zmínek o jejich autorech. Pokud hledáte knihu, která vám dá nahlédnout i do historie kosmologie, budete možná zklamaní. Osobně však tento přístup naopak velmi oceňuji. Věda se totiž až často představuje pouze jako souboj silných osobností, což vede k mnoha nepříjemnostem, kdy běžní lidé věří osobám, které se sice tváří jako odborníci a dokáží se hlasitě ke všemu vyjádřit, reálná kompetence jim však chybí.

Jiří Podolský, fyzik z Ústavu teoretické fyziky Matematicko-fyzikální fakulty UK, který přeložil Pageovu knihu do češtiny.

Jiří Podolský, fyzik z Ústavu teoretické fyziky Matematicko-fyzikální fakulty UK, který přeložil Pageovu knihu do češtiny.
Zdroj: http://utf.mff.cuni.cz/

Skvělé jsou také dodatky vysvětlující více do hloubky některé důležité koncepty a barevná příloha mezi čtvrtou a pátou kapitolou. Myslím, že si čtení užijete i bez dodatků, vše podstatné totiž skutečně autor popíše přímo v textu. Na druhou stranu však čtyři krátké doplňkové příspěvky umožní lepší pochopení souvislostí a další rozvinutí některých dříve zmíněných myšlenek. Jejich odborná úroveň je jen mírně vyšší než u hlavní části knihy. Mohu však vřele doporučit čtení v klidu a bez zbytečného vyrušování, některé popsané principy jsou totiž dosti zásadní a hluboké, možná se tedy budete chtít chvíli zastavit a zamyslet.

Za hendikep této knihy považuji její přílišnou stručnost. Některé koncepty, které Page v textu jen naznačuje by mohly dostat větší prostor. Na druhou stranu nejsou pro hlavní sdělení zcela zásadní a ambici knihy pro první seznámení s moderní kosmologií naplňuje dílo zcela dostatečně. Mrzí mne rovněž, že svazek vyšel pouze v paperbacku, při přenášení v batohu se tak kniha nevyhnula mírnému poškození. U takto tenké publikace však považuji paperbackové vydání za přijatelné.  Nakonec bych si dovolil ještě zmínit překlad Jiřího Podolského, který je, až na jednu či dvě drobné chyby, výborný. Je vidět, že Jiří Podolský již přeložil celou řadu popularizačních knih.

Český trh sice není knihami o kosmologii, přesycený, přesto se jich několik najde. Mezi nimi zaujímá Malá kniha kosmologie přední pozici. Jde o velmi kvalitní dílo, které s klidným svědomím mohu doporučit všem zájemcům o astrofyziku, kosmologii či vědu obecně. Navíc k přečtení ani nepotřebujete více než jen základní znalosti fyziky a astronomie. Velkým bonusem je i osoba Lymana Page, není zcela obvyklé, aby špičkový vědec dokázal současně dobře popularizovat vědu. Tento fakt je tudíž zárukou prvotřídních a aktuálních informací, což bohužel o všech dalších publikacích se stejnou tématikou nelze říci.

 

Použité a doporučené zdroje

Zdroje obrázků

Print Friendly, PDF & Email

Kontaktujte autora: hlášení chyb, nepřesností, připomínky
Prosím čekejte...
Níže můžete zanechat svůj komentář.

5 komentářů ke článku “WMAP, Lyman Page a moderní kosmologie”

  1. PetrDub napsal:

    Konečně jsem si našel čas a přečetl si tento článek. Jako obvykle skvělé a poutavé čtení, tentokrát prakticky bez nároků na nějaké fyzikální znalosti :-). Pobavila zmínka o současnosti WMAP – ano „duše“ sondy nepochybně v křemíkovém nebi je (spolu s dušemi kalkulaček), „tělo“ sondy stále obíhá kolem Slunce po své dráze podobně, jako na kalkulačky padá prach v nepoužívaných šuplících pracovních stolů. Díky moc.

  2. PetrV napsal:

    Díky za článek. Knihu od si seženu.
    JWST sice nebude sledovat celou oblohu, ale kombinace dat z něj a WMAP by mohla osvetlit mnohé.
    Netušíte jak zjišťovali naznaky polarizace? Viz obrázek.

Zanechte komentář

Chcete-li přidat komentář, musíte se přihlásit.