Úvod do Kosmologie pro učitele

Prokázání evoluce vesmíru

Zásluhou prudkého rozvoje radioastronomie po druhé světové válce byly  objeveny úplně nové kosmické objekty, především velmi aktivní rádiové galaxie, kvasary a pulsary.
Systematickým hledáním a katalogizací rádiových galaxií zseukázal, že nejsou v prostoru rozloženy uniformně. Nacházejí se především ve velkých vzdálenostech a v hojné míře tedy existovaly jen v raném vesmíru.

V roce 1963 Schmidt identifikoval první kvasar 3C 273. Ukázalo se, že jeho spektrální čáry vykazují obrovský rudý posuv, což znamená, že to je relativně malý objekt s obrovskou svítivostí,nacházející se velice daleko.

Důsledkem těchto nových objevů bylo zjištění, že v mladém vesmíru byly galaxie i jiné astronomické objekty daleko aktivnější než v dnešní době. Tento evoluční efekt byl v plném souladu s teorií velkého třesku a současně zasadil tvrdou ránu Hoyleho představě stacionárního, neměnného vesmíru.

Dalším dokladem Velkého třesku se stalo zachycení reliktního záření. Již v roce 1948 učinili Alpher, Gamow a Herman teoretickou předpověď existence rádiového reliktního záření coby „ozvěny horkého velkého třesku. Vesmír byl po svém zrodu zaplněn hmotou v plazmatickém stavu. Jak se však rozpínal, rychle chladnul.

Zhruba 400 tisíc let po velkém třesku teplota klesla natolik, že vznikly neutrální atomy. Od toho okamžiku mohly reliktní fotony volně putovat „průhledným vesmírem. Zachovaly si své původní Planckovo spektrum (záření absolutně černého tělesa),jen jeho teplota díky expanzi vesmíru dnes klesla na pouhých několik kelvinů.
Toto reliktní mikrovlnné záření přicházející rovnoměrně z celé oblohy bylo experimentálně prokázáno Penziasem a Wilsonem (1965).

Ukázalo se, že je velice izotropní, planckovské a má teplotu T = 2,7 K. Objev se stal triumfem teorie velkého třesku, zatímco pro model stacionárního vesmíru byl fatální.
Pečlivé studium reliktního záření je nesmírně důležité. V roce 1989 například družice COBE změřila jeho nepatrné anizotropie řádu 10−5, jež v plném souladu s teorií velkého třesku odpovídají „zárodkům dnešních kup galaxií a pozorovaných vesmírných objektů".

/auth/el/1441/podzim2015/FY2BP_KOSM/54761504/videakosmo/Asf_wmap.avi  v animaci sledujete fluktuace reliktního záření.

Fluktuace zjištěné v reliktním záření jsou prazárodky budoucích vesmírných struktur staré jen 400 000 let. Z nich se později vyvinuly galaxie a galaktické kupy. Nejčastěji jsou zastoupené fluktuace o velikosti jednoho prostorového stupně. To podle kosmologických modelů odpovídá plochému vesmíru. Ze zastoupení jednotlivých fluktuací se dá určit procentuální složení hmoty-energie ve vesmíru i další důležité kosmologické parametry. Klip byl vytvořen na základě měření sondy WMAP, která startovala v roce 2001 a pořídila mapu fluktuací s přesností 0,3°. Na klipu vidíte na počátku mapu fluktuací reliktního záření, následuje zoom do oblasti o velikosti zhruba 1°. Tato oblast se začne vyvíjet v čase. Vidíme vznik prvních supermasivních hvězd, později galaxií a kup galaxií. Animace končí pohledem na časový vývoj oblasti od zárodečných fluktuací až po pozorování sondou WMAP. Zdroj: NASA