Od té doby, co jsme se na otázky z kosmologie dívali naposledy už je zase nějaký ten týden, proto je na čase se dnes podívat na dalších několik otázek, které mi přišly a pokusit se na ně co nejlépe zodpovědět. Nejzdržujme se tedy, a pojďme rovnou na to.

19. Mám jen jednu otázku, týkající se toho údajného nerozpadání skupin a kup galaxií, které by dle článku měly vydržet na věky, pokud tedy nedojde k tomu zmiňovanému Velkému rozervání. Nejsem si tím úplně jistý; řekl bych, že podobně jako můžou i planety v jedné hvězdné soustavě dostat gravitační kopanec a ze soustavy vypadnout, může se jistě to samé týkat i celých galaxií. Viz třeba ten případ M31 a Mléčné dráhy, pokud by se opravdu minuly a nesrazily. Možná by v takovém případě obě i nadále zůstaly součástí Místní skupiny, ale co LMC a SMC? K té otázce mne vedou blízké galaxie Maffei, ale přesto podle jejich vlastního pohybu k Místní skupině nepatřící. Co když kdysi byly její součástí a jen kvůli nějakému podobnému karambolu byly vyhozené pryč?

Skupiny a kupy galaxií skutečně za normálních okolností vydrží pohromadě navěky. Nicméně máte pravdu v tom, že je představitelný případ, kdy by nějaké těleso mohlo kupu galaxií či skupinu galaxií opustit. Na to by však muselo mít dostatečnou únikovou rychlost. A protože hmotnost a tím pádem ú gravitační účinky takové běžné skupiny či kupy galaxií jsou obrovské, musela by být patřičně velká i tato úniková rychlost. Pro představu, úniková rychlost z Mléčné dráhy je asi 550 km/s.

Pokud jde o Malé a Velké Magellanovo mračno, či M31, tak to jsou galaxie, které ani zdaleka nemají potřebnou únikovou rychlost, a tedy Místní skupinu galaxií neopustí, i pokud se s Mléčnou dráhou nesrazí. Magellanovy oblaky neuniknou už jednoduše proto, že jsou na Mléčnou dráhu gravitačně vázány, obíhají ji a časem je Mléčná dráha pohltí. Nové výzkumy dokonce ukazují, že to pohlcování už začalo a nezdá se, že by tyto dvě satelitní galaxie něco mohlo zachránit.

A čím hmotnější je daná skupina či kupa galaxií, tím pochopitelně i vyšší úniková rychlost a tím obtížnější by tedy bylo daný systém opustit. Místní skupina je docela malá. Ale třeba taková kupa galaxií v Panně je výrazně větší a hmotnější a tím pádem je i úniková rychlost ze systému větší. A to ani zdaleka není největší kupa galaxií v kosmu.

Pokud jde o ty opravdu velké kupy jako je třeba kupa galaxií v souhvězdí Vlasů Bereniky, na níž Fritz Zwicky poprvé spolehlivě prokázal existenci temné hmoty, proslulý Bullet Cluster, nebo ty největší kupy ve známém vesmíru jako je Pandora Cluster, či El Gordo, úniková rychlost z nich dosahuje závratných výšin a pro většinu objektů je téměř nemožné tyto systémy opustit.

I u menších systémů jako je naše Místní skupina je to obtížné, avšak snáze představitelné. Nejvíce třeba pro nějakou extrémně urychlenou hvězdu. V tuto chvíli existují jistá pozorování, která naznačují, že některé pozorované hvězdy mají rychlost dostatečnou k tomu, aby opustily Mléčnou dráhu. Nicméně jednak toto měření družice Gaia bylo zpochybněno, jednak by i tak v Místní skupině setrvaly.

Co se týče galaxie Maffei 1, tak ta patří do stejnojmenné skupiny galaxií, která je nejbližší skupinou galaxií k naší Místní skupině. Jde o poměrně hmotnou eliptickou galaxii, která je sice ani ne 10 milionů světelných let blízko, přesto byla objevena až v roce 1967. Dříve se myslelo, že by mohla být členkou Místní skupiny, ale tyto hypotézy byly založeny na nesprávném měření vzdálenosti galaxie.

Pozdější měření její vzdálenost revidovaly a zvýšily. Ukázalo se, že Maffei 1 členkou Místní skupiny není a ani nikdy nebyla, nicméně mohla ji v minulosti svou gravitací ovlivnit. I to se posléze ale ukázalo jako nepravděpodobné a na základě nových přesnějších měření vzdálenosti se zdá, že je Maffei 1 příliš daleko na to, aby mohla kdykoli v minulosti Místní skupinu jakkoli ovlivnit. A totéž platí i do budoucna.

Jsou tu jiné galaxie, u nichž by otázka na příslušnost k Místní skupině byla aktuálnější a relevantnější. Jde například o asi 4,5 milionu světelných let vzdálenou malou skupinu galaxií Antlia-Sextant, u níž se o příslušnosti k Místní skupině diskutuje.  Existují i některé izolované galaxie, třeba NGC 300. Tato spirální galaxie vzdálená asi 6,07 milionu světelných let nepatří ani do Místní skupiny ani do skupiny Sochaře, v jejímž směru zhruba leží, je totiž téměř o polovinu blíže.

Do vzdálenosti 10 milionů světelných let leží ještě někteří členové skupiny M94, skupiny M83 nazývané i jako skupina Centaurus A podle své nejslavnější galaxie, a skupiny M81. Nic však nenasvědčuje tomu, že by jakákoli z galaxií náležejících k těmto skupinám, nebo jakákoli izolovaná galaxie, dříve náležela m Místní skupině a časem ji opustila.

Nelze tedy zcela vyloučit, že by nějaký velmi urychlený objekt mohl Místní skupinu opustit, žádný takový nicméně zatím neznáme, a neznáme ani takový, který by naopak ze vzdálenějšího vesmíru přiletěl do Místní skupiny. V obou případech by totiž musel mít obrovskou rychlost, aby dokázal Místní skupinu opustit, nebo naopak opustit jinou skupinu galaxií a přiletět k nám.

I relativně malé seskupení galaxií jako je Místní skupina je velmi hmotné a pro jeho opuštění bychom potřebovali velmi vysokou únikovou rychlost. Byť tedy nemůžeme vyloučit, že nějaký objekt někdy Místní skupinu neopustí, zdá se, že všechny galaxie, které do Místní skupiny patří jsou k ní gravitačně vázány a bez ohledu na vzájemné srážky a interakce v Místní skupině i zůstanou.

20. Může černá díra o velikosti 1 cm pohltit naše Slunce?

Černé díry jsou obvykle dosti velké objekty. Známe supermasivní černé díry, jako je třeba Sagittarius A* v jádru Mléčné dráhy. Tyto černé díry mají obvykle hmotnost milionkrát či dokonce miliardkrát vyšší než Slunce. Běžnější jsou tzv. hvězdné černé díry, kterým takto říkáme proto, že vznikly z hvězd na konci jejich vývoje a proto, že dosahují hmotnosti podobné, jakou mají i běžné hvězdy.

Nedávno byly objeveny také první střední černé díry, jde o díry s hmotností mezi hvězdnými a supermasivními černými dírami, tedy díry o hmotnosti zhruba někde mezi 100 až 100 000 slunečními hmotnostmi. Tyto objekty dnes již pozorujeme poměrně běžně, třeba i díky gravitačním observatořím LIGO, které naši statistiku hvězdných a středních černých děr výrazně rozšířily.

V otázce zmíněná centimetrová černá díra se řadí do kategorie tzv. primordiálních černých děr. Jde o černé díry, které vznikly na samém počátku existence vesmíru, když byl vesmír ještě velmi horký a hustý, z tzv. primordiálního plazmatu. Nebo přesněji bychom měli říci, které měly vzniknout. Tento typ černých děr totiž je teoreticky předpovězený, ale zatím nikdo je nikdy nepozoroval. Takže reálně v tuto chvíli nevíme, zda existují.

Pokud existují, mohly by například vysvětlit část temné hmoty. Pro jejich velikost ale existují určité limity. Nesmí být moc malé, ani moc velké. Kdyby totiž měly méně než asi 100 miliard kilogramů, neměly by v tuto chvíli již existovat, vypařily by se totiž díky Hawkingovu záření. A naopak černé díry o hmotnosti asi 10²⁰ kg a vyšší by také neměly existovat, protože kdyby ano, už bychom je měli pomocí gravitačního čočkování detekovat.

Zbývá nám tedy poměrně úzký prostor pro rozumně veliké primordiální černé díry, po nichž stále pátráme. Prozatím ale neúspěšně, pokud nepovažujeme za úspěch nedávný náznak z měření gravitačních observatoří LIGO, kde ovšem bude ještě dlouho trvat, než se dozvíme, zda bylo měření reálné, pokud se to dozvíme vůbec někdy.

Pokud by existovala černé díra o průměru horizontu událostí 1 centimetr, měla by hmotnost 10²⁴ kg, což je více než výše uvedený limit, takže bychom už takovéto černé díry měli vidět. My je ovšem nevidíme, takže velmi pravděpodobně neexistují. Tedy ne, taková černá díra by Slunce pohltit nemohla z toho prostého důvodu, že taková černá díra neexistuje.

Kdyby ovšem teoreticky existovala, stejně by Slunce pohltit nemohla. Existují jisté modely hvězd, které mají ve svém nitru malou černou díru. Těmto hvězdám se říká někdy též Hawkingovy hvězdy, neboť právě Hawking o nich uvažoval. Tyto hvězdy by měly v nitru určitou prázdnou oblast, z níž by černá díra vysála hmotu, ale jinak by tyto hvězdy fungovaly normálně, podobně jako jakékoli jiné hvězdy, takže by na první (i druhý či třetí) pohled byly nerozlišitelné od běžných hvězd.

Důležité je ještě podotknout, že lidé mají mnohdy o gravitaci a černých dírách dosti zkreslenou představu. Z hlediska gravitace je jedno, zda hmotu tvoří černá díra, kupa uhlí, kupa hnoje nebo obří diamant. Gravitační účinky jsou vždy stejné. Kdyby bylo Slunce nahrazeno černou dírou o stejné hmotnosti, nebo třeba kusem křídy o stejné hmotnosti, z hlediska gravitace by celá soustava fungovala dál jako předtím a my bychom nepoznali rozdíl.

Protože si ale lidé mnohdy myslí, že na tom, z čeho je hmota složena záleží, vznikají pak tyto představy o černých dírách pohlcujících Slunce a podobně. Pochopitelně, že v těsné blízkosti černé díry by účinky byly jiné než v těsné blízkosti Slunce, ale pokud jde o velkou vzdálenost, v jaké obíhá třeba naše Země, je to skutečně jedno. Kdyby centrální těleso bylo stejně hmotné, ale jinak velké, z pohledu gravitace by se pro nás nic nezměnilo.

Na závěr ještě připomenu, že v tuto chvíli je situace taková, že americké gravitační observatoře LIGO zachytily jeden podezřelý signál, který by mohl odpovídat primordiálním černým dírám. Jde o událost z listopadu 2025, kterou lze teoreticky vysvětlit jako srážku neutronových hvězd, ale tyto by musely být velmi málo hmotné. Proto se mnozí obracení právě k vysvětlení skrze primordiální černé díry. Problém je, že signál může být způsoben i pozemským šumem a bude velmi těžké někdy zjistit, zda jde skutečně o mlé černé díry, či naopak o šum.

21. On (A. Friedman) nikdy neřekl – vesmír se musí rozpínat. On jen nastínil takovou matematickou možnost. A jiní pak řekli, ano, my máme rudý posuv a ten se dá vysvětlit jedině tak, že se rozpíná prostor! A v roce 1931 toto bylo přijato jako platná (a „prověřená“) teorie o rozpínání. Co ale tehdy neudělali, nezeptali se sami sebe, zda se tento rudý posuv nedá interpretovat ještě i jinak. Samozřejmě že dá, máme tady gravitační a Dopplerův posuv, ani jeden však nemůže vysvětlit onen pozorovaný rudý posuv. A já se nyní ptám, skutečně už neexistuje čtvrtá možnost?

Alexandr Fridman (někdy i v češtině Friedmann, nebo Friedman, ale nejpřesnější přepis ruského originálu je Fridman) byl ruský fyzik a matematik, který publikoval Fridmanovy rovnice, které odvodil z obecné relativity. Tyto rovnice popisují kosmickou expanzi pro homogenní a izotropní vesmír v kontextu obecné relativity. Je tedy sice pravda, že sám Fridman netvrdil na 100 % jistě, že se vesmír rozpíná, ale z jeho rovnic toto plyne a on sám byl o rozpínání vesmíru přesvědčen.

Ostatně, krátce po zveřejnění jeho práce také Hubble a Humason přišli se svými měřeními, která rozpínání vesmíru potvrdila. A další měření toto prokazují znovu a znovu. To, že se vesmír rozpíná je tedy prověřená teorie bez uvozovek. Navíc prověřená teorie s uvozovkami je nesmysl sám o sobě, neboť teorie je ve vědě něco, co je prověřeno velmi dobře. Teorie je tedy například obecná relativita, kvantová mechanika, evoluce atd. Kdyby to nebylo prověřeno, šlo by o hypotézu, nikoliv teorii.

Zajímalo by mě ale, jak víte, že se nezeptali sami sebe, zda ony výsledky nejdou interpretovat i jinak. Samozřejmě, že to totiž udělali a je hrubý omyl si myslet, že nikoli. Snaha interpretovat kosmologický rudý posuv jinak, než jako rozpínání vesmíru bylo za posledních sto let nepočítaně. Všechny ovšem žalostně selhaly. Máte úplnou pravdu v tom, když říkáte, že gravitační rudý posuv toto nevysvětluje. Jiná možnost, na jejíž existenci se ptáte ovšem skutečně existuje.

Jde o hypotézu, nebo spíše skupinu hypotéz které operuje s tzv. unaveným světlem. Tuto hypotézu navrhl koncem 20. let minulého století americký astrofyzik a kosmolog švýcarského původu Fritz Zwicky. Tento známý vědec přišel s myšlenkou, že pokud by fotony v průběhu času pravidelně ztrácely energii, například srážkami s jinými částicemi, pak by se vzdálenější objekty jevily červenější než objekty bližší.

Model unaveného světla je poměrně propracovaný a bývá vnímán jako nejlepší alternativa k teorii Velkého třesku, popřípadě dříve k teorii ustáleného stavu. Jenže bohužel se ukazuje, že tento model nefunguje. Nedokáže totiž vysvětlit například dilataci času u kosmologických zdrojů záření, tepelné spektrum reliktního záření.

Navíc je tu jeden velký problém, a to je povrchový jas blízkých, a naopak vzdálených objektů. Jde o test modelu unaveného světla, který navrhl už Richard Tolman ve 30. letech minulého století. Ve statickém vesmíru s mechanismy modelu unaveného světla by měl být povrchový jas hvězd a galaxií konstantní, tedy čím dále je objekt, tím méně světla z něj přijímáme, ale současně se zmenšuje jeho zdánlivá plocha, takže přijaté světlo dělené zdánlivou plochou by mělo být konstantní.

V rozpínajícím se vesmíru se povrchový jas objektů snižuje se vzdáleností. Jak se pozorovaný objekt vzdaluje, fotony jsou emitovány sníženou rychlostí, protože každý foton musí urazit vzdálenost, která je o něco delší než předchozí foton, zatímco jeho energie se o něco snižuje kvůli rostoucímu rudému posuvu ve větší vzdálenosti. V rozpínajícím se vesmíru se také objekt jeví větší, než ve skutečnosti je, protože byl k nám blíže, když fotony začaly svou cestu.

To způsobuje rozdíl v povrchovém jasu objektů mezi statickým a rozpínajícím se vesmírem. Tento test byl mnohokrát proveden a jednoznačně z nej vyplývá, že unavené světlo nemůže kosmologická pozorování vysvětlit a správně je standardní kosmologie. Navíc kdyby bylo unavené světlo správně, měli bychom vidět vzdálené objekty jako rozmazané, což se také neděje.

Sečteno a podtrženo. Unavené světlo nedokáže současná kosmologická měření vysvětlit. Zatím se stále zdá, že standardní kosmologický model je správně a nejlépe odpovídá pozorované realitě.

22. Je skutečně možné, aby vesmír ležel uvnitř černé díry?

Tato otázka se objevuje v diskuzích o kosmologii tak často, že mi bylo jasné, že se jí nevyhneme ani v našem seriálu. Přitom je to na první pohled trochu zvláštní. Pokud totiž něco spadne do černé díry, už nikdy se to nemůže dostat zpět. Naproti vesmír začal svou existenci Velkým třeskem, kdy se hmota naopak tvořila. Zdálo by se tedy, že se černé díry a Velký třesk, potažmo vesmír jako celek zásadně liší a že vesmír je spíše opakem černé díry a že v podstatě obě situace nemohou být sobě vzdálenější.

Při druhém pohledu si ale, pokud se nad tímto problémem zamyslíme podrobněji, můžeme povšimnout jistých podobností mezi oběma stavy. Byť sice neznáme kvantovou gravitaci, takže nemůžeme říci přesně co bylo na samém počátku vesmíru, ani co je v nitru černých děr, přesto i z toho co víme vyplývají mezi vnitřkem černých děr a počátkem vesmíru jisté zajímavé paralely. Proto je zcela legitimní se ptát, zda by oba jevy mohly být nějakým způsobem fyzikálně propojeny.

Celý problém má navíc i jednu velmi zajímavou konsekvenci, o které se příliš často nehovoří. Pokud by totiž náš vesmír byl vnitřkem černé díry, pak je tu možnost, že by vznikl vytvořením černé díry v nějakém jiném starším vesmíru. A to není celé. Pokud připustíme tuto možnost, je zde i varianta, že by mohl fungovat jakýsi přirozený výběr mezi vesmíry. Že by tedy úspěšnější byly ty vesmíry, které by dokázaly vytvořit více černých děr a tím více dceřiných vesmírů, jako jakýchsi svých potomků. Není proto divu, že tuto hypotézu mají rádi (evoluční) biologové. Tímto zdravím kolegu Tomáš Petráska.

Předně je třeba zdůraznit, že černé díry patří mezi nejzáhadnější objekty v našem vesmíru. Ano, jejich popis z hlediska fyziky je poměrně jednoduchý, stačí nám totiž pouhé tři parametry. Ale to platí pro jejich vnější popis. To, co se děje pod horizontem událostí, v místě odkud nemůže uniknout ani světlo samotné, zůstává dodnes velkou otázkou. Máme sice nějaké představy, ale na přesné zodpovězení bychom potřebovali pokročilejší fyzikální teorie, především kvantovou gravitaci.

V tom vnitřek černých děr připomíná samotný počátek vesmíru. Lze tady snadno najít paralely, takže není divu, že už mnohé lidi napadlo, zda by spolu tyto dva jevy mohly souviset. A mnozí to už i velmi pečlivě a intenzivně zkoumali. Přestože souvislost černých děr a počátku vesmíru nemusí být zcela přesná a pravdivá, lze se zvážením této myšlenky mnohé naučit. Proto není dobré ji hned zavrhnout.

Černé díry poprvé předpověděli, dávno před obecnou relativitou John Michell a Pierre Simon de Laplace. Moderní pojetí vychází z Einsteinovy obecné relativity, přičemž klíčové práce v oblasti černých děr přinesli Karl Schwarzschild, Roy Kerr, nebo Roger Penrose. Jak jsme si už řekli, černá díra má kolem sebe oblast známou jako horizont událostí, odkud nemůže uniknout nic, ani světlo ne.

Zakřivení prostoročasu je zde totiž natolik extrémní, že bychom pro opuštění díry potřebovali nadsvětelnou rychlost. Přesto se ukazuje, že ani černé díry nejsou věčné. Mohou se totiž pomalu vypařovat skrze tzv. Hawkingovo záření. Popis tohoto záření by vydal na dlouhý samostatný článek, takže si to nechme na jindy, jen řekněme, že černé díry mohou zaniknout.

Náš vesmír jako celek se také řídí obecnou relativitou, ale jsou zde některé dosti zásadní rozdíly oproti černým dírám. Tak například je vesmír ve velkém rozměru homogenní a izotropní. To znamená, že vypadá na všech místech stejně a také vypadá stejně ve všech směrech. To platí na velkém rozměru, pokud bychom uvažovali třeba Zemi a její okolí, pak to pochopitelně není dodrženo.

Ve velkých rozměrech ale preferovaný směr ani místo neexistuje, vše je s přesností na 99,9 % stejné. Ať už byste si vybrali jakékoli místo, a to si označili, vždy v něm bude stejné množství hmoty a energie. Tomu se říká kosmologický princip a je to jeden z nejdůležitějších principů ve fyzice vůbec. To pro černé díry a jejich okolí pochopitelně neplatí.

Dále také víme, že vesmír jako celek nemůže být statický. Již v roce 1922 bylo ukázáno, že vesmír se musí buď rozpínat nebo smršťovat. Možná se divíte, že jsou reálné obě možnosti, ale pomůžeme si zde matematikou. Druhá odmocnina ze čtyř je buď plus dva, nebo minus dva. Obě varianty jsou přípustné a nejinak je tomu i u vesmíru. Abychom zjistili, jak to je, nezbývá než se podívat na objekty v kosmu a provést měření.

Jak by tedy mohl homogenní a izotropní rozpínající se vesmír souviset se statickým řešením obecné relativity, které se vyznačuje tím, že jde o nesmírně koncentrovaný soubor hmoty a energie, jenž přitahuje veškerou hmotu do centrální oblasti? Ano, mluvím o černých dírách. A pozor. Nejen hmotu, dokonce i samotný prostoročas teče směrem do horizontu událostí černé díry. Zdá se, že nijak. Ale, jak víme, zdání může klamat.

Rozpínající se vesmír má kritickou hustotu. Když je hustota vesmíru nižší než tato kritická hodnota, bude se vesmír rozpínat navždy. Pokud je naopak vyšší, expanze dosáhne určité maximální fáze a pak se zastaví, a vesmír se začne smršťovat. A když se vesmír smrští, bude se jeho konečný stav blížit jednak stavu počátečnímu ve Velkém třesku, ale jednak i stavu hmoty pod horizontem událostí v černé díře.

Pokud si vezmeme pozorovatelný vesmír s průměrem 93 miliard světelných let a spočítáme veškerou hmotu ve vesmíru (včetně té temné), můžeme určit, jak velká by byla černá díra, která by měla hmotnost stejnou jako všechna hmota v našem vesmíru. A ukazuje se, že by byla obrovská. Její Schwarzschildův průměr by byl 30 miliard světelných let. To je sice poměrně blízko 93 miliardám světelných let, ale přitom i dost daleko od tohoto rozměru.

Uvažujme dále. Pokud obrátíme směr toku času u rovnic, které popisují černé díry, dostaneme bílé díry, objekty, které jsme už rozebírali v prvním díle našeho seriálu. Bílá díra je objekt, který do okolí hmotu, energii, čas a prostor. Napadá vás v minulosti vesmíru něco, co by mohlo bílou díru připomínat? Jestliže říkáte Velký třesk, máte pravdu a nejste jediní.

Nicméně, přestože je líbivé zde hledat souvislost, analogie je jen volná. Předně se ukazuje, že Velký třesk zas tak podobný stavu hmoty uvnitř černé nebo bílé díry nebyl. Pravděpodobně mu předcházela kosmická inflace a teprve když se zastavila, začal horký Velký třesk, jak ho známe. To se zásadně liší od černé nebo bílé díry. Navíc náš vesmír neobsahuje jen hmotu a temnou hmotu, ale i temnou energii, které způsobuje zrychlování rozpínání vesmíru. Opět zásadní odlišnost obou konceptů.

Přesto ale i tak existují některé další zajímavé možnosti, jak Velký třesk a černé díry přiblížit. Tak například si můžeme všimnout podobnosti mezi Hawkingovým zářením černých děr a temnou energií, potažmo inflatonovým polem, což jsou formy energie, které stály za rychlým rozpínáním prostoru. Hawkingovo záření by tak mohlo souviset s kosmologií.

Černé díry se zmenšují díky Hawkingovu záření, a naopak se zvětšují, kvůli hmotě a energii, kterou pohlcují. Pokud byste byli pozorovatel uvnitř horizontu událostí černé díry a nějakým způsobem byste dokázali přežít, je možné, že byste kromě změny velikosti horizontu černé díry dokázali pozorovat i změny energie, které jsou vlastní jejich struktuře prostoru.

Pokud se temná energie našeho vesmíru v čase nějak mění, je hypoteticky možné, že by to mohlo poukazovat na to, že se mění velikost horizontu událostí naší mateřské černé díry, v níž je náš vesmír. Ať už se ta velikost horizontu zvětšuje nebo zmenšuje, to je jedno. Položme si ale otázku. Je to skutečně možné? A co bychom měli vidět, kdybychom byli uvnitř horizontu událostí?

Astrofyzik Andrew Hamilton z University of Colorado se v roce 2010 zabýval tím, co by se stalo, kdybychom spadli pod horizont událostí černé díry. Připomeňme ještě, že všechny realistické černé díry mají rotaci. Pokud byste do takové černé díry spadli, dokázali přežít a nebýt roztrhání slapovými silami, co byste měli pozorovat?

Ukazuje se, že při pádu do černé díry nakonec uvidíte něco, co se velmi nápadně podobá kosmické inflaci, o níž se domníváme, že byla na počátku našeho vesmíru. Mezi zrodem našeho vesmíru třeba právě z extrémně hmotné černé díry, která existovala před naším vesmírem a vznikem menších černých děr v našem vlastním vesmíru, z nichž by se mohly tvořit další dceřiné vesmíry, by tedy mohla existovat souvislost.

Jak jsme si už řekli, každá realistická černá díra rotuje. Existují i jisté náznaky, že by i náš vesmír mohl rotovat, nejde však o nic určitého. Pokud by například teleskop Nancy G. Roman zjistil, že je temná energie anizotropní, tedy není ve všech směrech stejná, mohlo by to naznačovat, že náš vesmír je vnitřkem rychle rotující obří černé díry. Čím rychleji totiž černá díra rotuje, tím větší jsou různé s tím související asymetrie.

Nutné je ovšem zdůraznit, že tyto myšlenky jsou, alespoň prozatím, velmi spekulativní a neexistuje pro ně žádný přímý důkaz, kromě nepřímých náznaků, a i ty lze vysvětlit jinak. Z mého textu by mohlo vyplývat, že jde o nadějný a populární směr, ale existuje poměrně dost kosmologů, kteří s tímto mají zásadní problémy. Mým záměrem nebylo ukázat, že to takto musí nepochybně být, ale spíše naznačit, že existují některé důvody tyto ideje okamžitě nezavrhovat a zkoumat je.

Černé díry a Velký třesk mají některé vlastnosti, v nichž se podobají, naopak ale také jiné vlastnosti, v nichž se odlišují. Na položenou otázku musíme odpovědět tak, že ano, je to možné. Ale je třeba též dodat, že to není jisté. Nevíme, zda to tak je, či nikoli. To věda v současnosti nemůže rozhodnout. Má ale smysl se touto myšlenkou dále zabývat a zkoumat ji. A snad jednou bude naše věda a naše znalosti na lepší úrovni a budeme umět tuto otázku zodpovědět přesněji.

23. Nechci se do toho moc ponořovat, nejsem teoretický fyzik a ani jím už nebudu, ale všechny tyto teorie zřejmě platí za předpokladu, že uznáme jako nosnou, primární teorii, tu o velkém třesku? Zajímá mne, zda by platilo to stejné, kdyby byla vybrána jako nosná a elementární, jiná teorie, třeba ta, že žádný velký třesk nebyl. Jen tím poukazuji na protiteorii Freda Hoyla, o stacionárním vesmíru. Nesleduji problematiku pravidelně, jen jsem někde zaznamenal, že prý proti teorii velkého třesku, mluví údajně doložené chyby v měření? Jak říkám, nechci se tím příliš zabývat, ale je možné, že by se něco jevilo jinak v teorii stacionárního vesmíru, případně nějaké jiné, pokud by byla?

Teorie ustáleného stavu, kterou máte na mysli není jen teorií Freda Hoyla, ale i Hermanna Bondiho a Thomase Golda. A mezi její pozdější význačné proponenty patřil třeba i Jayant Narlikar. Tato teorie byla docela dobrou a úspěšnou alternativou k Velkému třesku, ovšem v době před zhruba 70 roky. Pak ovšem přišlo měření reliktního záření a postupem času i další pozorování, které teorie ustáleného stavu, i přes některá vylepšení nedokázala vysvětlit.

Tato hypotéza je tak dnes (a poslední desítky let) na samém okraji zájmu a není moc kosmologů, kteří by se domnívali, že jde o správný model vysvětlující současná kosmologická měření. Naopak je obecná shoda mezi kosmology, že teorie Velkého třesku je tou správnou možností. Když říkáte, že toto platí pouze za předpokladu, že uznáme jako správnou právě tuto teorii, musíme konstatovat, že většina kosmologů se shodne, že žádná jiná možnost ani neexistuje.

Pochopitelně, jsou různé přístupy k tomu proč a jak vesmír vznikl a jak se vyvíjel v prvních okamžicích svého života. Ale ať už přijmeme jako správný inflační model, ekpyrotický model, konformní cyklický model, či jakýkoli jiný model, všechny mají jednu věc společnou, to, že se Velký třesk stal berou jako fakt. V současné kosmologii je velmi těžké najít funkční model, jenž by Velký třesk neobsahoval.

Takže možnost, že by Velký třesk nebyl a teorie Velkého třesku by neplatila dnes nikdo relevantní vůbec nebere vážně. I když se někdy v tisku, či televizi můžete setkat s tvrzeními, která o Velkém třesku pochybují, ve skutečnosti to pro vědce, kteří se tím zabývají vůbec není téma k diskuzi. Je to podobné, jako kdybyste se snažil třeba z biologie vyloučit evoluční teorii, či z geologie teorii deskové tektoniky. Nějaké modely tyto teorie neobsahující sice jsou, ale jsou na úplném okraji zájmu.

Slavný biolog Theodosius Dobzhansky kdysi řekl, že „Nic v biologii nedává smysl, dokud se na to nepodíváme optikou evoluce.“ Podobně by šlo tento výrok parafrázovat a říci: „Nic v kosmologii nedává smysl, dokud se na to nepodíváme optikou Velkého třesku.“ Existují sice různé modely počátku vesmíru, ale všechny mají jedno společné – obsahují Velký třesk. Ať už k němu došlo z různých příčin a různými mechanismy, Velký třesk je brán jako fakt.

Je těžké se vyjádřit k nějakým chybám měření, když není specifikováno, o jaké chyby by se mělo jednat. Nicméně obecně, existuje mnoho měření, která potvrzují to, že k Velkému třesku došlo. Mezi některými měřeními, či jejich interpretací samozřejmě mohou být určité rozpory, ale to Velký třesk nezpochybňuje. Jde o spor mezi různými modely počátku vesmíru, které však všechny, jak jsem již zmínil, Velký třesk obsahují.

Pokud se budeme bavit konkrétně, tak třeba tzv. Hubbleovo napětí, kdy máme dvě rozdílné hodnoty Hubbleovy konstanty ze dvou různých typů měření, znamená, že budeme možná muset upravit něco na našem chápání modelu toho, jak vesmír funguje. V žádném případě to ale jakkoli nezpochybňuje existenci Velkého třesku. Podobně je to i u dalších měření, třeba měření z JWST, která se týkají velmi vzdálených galaxií.

Závěr

Jsme na konči čtvrtého dílu našich otázek a odpovědí o kosmologii. Opět si dovolím zopakovat, že pokud máte nějaké další otázky, na které byste chtěli vědět odpověď, stačí napsat sem do komentáře.

Zdroje obrázků

• https://cdn.esawebb.org/archives/images/screen/weic2603c.jpg
• http://www.atlasoftheuniverse.com/localgrp.gif
• http://annesastronomynews.com/wp-content/uploads/2012/02/The-Coma-Cluster-by-Adam-Block.jpg
• https://cdn.eso.org/images/wallpaper4/eso0221a.jpg
• https://cdn.esawebb.org/archives/images/screen/weic2509a.jpg
• https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/96/EHT_Saggitarius_A_black_hole.tif/lossy-page1-960px-EHT_Saggitarius_A_black_hole.tif.jpg
• https://images.theconversation.com/files/507915/original/file-20230202-9534-an8nhr.jpg?ixlib=rb-4.1.0&rect=120%2C0%2C1080%2C720&q=75&auto=format&w=768&h=512&fit=crop&dpr=1
• https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/07/Low-Res_lmc-microlensing-scheme-star-3500px.jpg
• https://www.astronomy.com/wp-content/uploads/2025/09/Fridman_AA-e1757968143815.jpg
• https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/48/Tolman_surface_brightness_test.png
• https://cdn.esawebb.org/archives/images/screen/bullet-cluster.jpg
• https://www.esa.int/var/esa/storage/images/esa_multimedia/images/2022/04/black_hole_artist_s_impression/24046562-1-eng-GB/Black_hole_artist_s_impression_pillars.jpg
• https://res.cloudinary.com/jerrick/image/upload/d_642250b563292b35f27461a7.png,f_jpg,q_auto,w_720/bkx6tpotebhqvbyljuhp.jpg
• https://cdn.mos.cms.futurecdn.net/v2/t:0,l:240,cw:1440,ch:1080,q:80,w:1440/uoVABLPtXFtVAJ7kB4pMmG.jpg
• https://assets.nautil.us/11618_de4994a3a1ec0331d2c59d37631a4776.jpg
• https://smv.org/media/images/qyw_blackhole2.width-1200.png
• https://www.sciencealert.com/images/articles/processed/big-black-hole-1_1024.jpg
• https://www.joh.cam.ac.uk/sites/default/files/images/article_images/hoyle-bondi_and_gold_big.jpg
• https://todayinsci.com/D/Dobzhansky_Theodosius/DobzhanskyTheodosius300px.jpg