Úvodní strana  >  Články  >  Vzdálený vesmír  >  Astronomové mají problém s výskytem lithia v mladém vesmíru

Astronomové mají problém s výskytem lithia v mladém vesmíru

Vývoj vesmíru od Velkého třesku po současnost
Autor: Dana Berry

V uplynulých desetiletích se vědci potýkali s problémem, který se týká teorie Velkého třesku (Big Bang Theory – BBT). Z této teorie vyplývá, že by ve vesmíru mělo být třikrát více lithia, než kolik jej ve skutečnosti pozorujeme. Proč je zde takový nesoulad mezi předpovědí a pozorováním? Než se ponoříme do tohoto problému, vraťme se poněkud zpět v čase.

Teorie Velkého třesku je dobře podporována četnými důkazy a předpoklady. Je široce akceptována jako vysvětlení vzniku vesmíru. Tři klíčové složky důkazů pro podporu teorie Velkého třesku jsou: 1) pozorování kosmického mikrovlnného pozadí – reliktní záření; 2) naše zlepšující se chápání velkorozměrové struktury vesmíru; 3) hrubá shoda mezi vypočteným a pozorovaným množstvím primordiálních lehkých jader. Avšak teorie Velkého třesku stále přináší drobné pochybnosti.

Problém chybějícího lithia se soustřeďuje do období nejranější etapy vývoje vesmíru: od 10 sekund do 20 minut po Velkém třesku. Vesmír byl tehdy mimořádně horký a rychle se rozpínal. Jednalo se o počátek fotonové éry. V tomto okamžiku vznikala atomová jádra v důsledku nukleosyntézy. Avšak extrémní teplota dominující vesmíru bránila atomovým jádrům spojovat se s elektrony a vytvářet atomy. Vesmír tvořila plazma z atomových jader, elektronů a fotonů.

V tomto období vznikla ve vesmíru pouze lehká jádra včetně většiny hélia a malého množství dalších lehkých nuklidů, jako je deuterium a naše známé lithium. Těžší chemické prvky vznikaly teprve tehdy, až se objevily první hvězdy a převzaly hlavní roli probíhající tvorby atomů.

Problémem tedy je, že podle našich poznatků o Velkém třesku by mělo být ve vesmíru třikrát větší množství lithia, než v současné době můžeme pozorovat. Naše pozorování prvotního hélia a deuteria souhlasí s předpovědí podle teorie Velkého třesku. Až dosud vědci nebyli schopni rozřešit nesrovnalost v množství lithia. Avšak nový článek čínských vědců může tuto záhadu rozluštit.

Jeden z předpokladů nukleosyntézy při Velkém třesku je, že veškerá atomová jádra jsou v termodynamické rovnováze a že jejich rychlosti odpovídají tzv. klasickému Maxwellovu-Boltzmannovu rozdělení. Avšak Maxwellovo-Boltzmannovo rozdělení popisuje, co se stane v případě ideálního plynu. Skutečný plyn se může chovat poněkud odlišně, a to je to, co astronomové navrhují: atomová jádra v plazmě na začátku fotonové periody vesmíru se chovaly nepatrně jinak, než jsme si doposud představovali.

Rozdělení primordiálních lehkých chemických prvků v raném vesmíru Autor: Hou et al. 2017
Rozdělení primordiálních lehkých chemických prvků v raném vesmíru
Autor: Hou et al. 2017
V připojeném grafu podle modelu čínských autorů předpovídají tečkované čáry například nižší množství izotopu berylia. A to je klíčové, protože berylium se rozpadá právě na lithium. Rovněž důležité je, že výsledné množství lithia a dalších lehkých atomových jader nyní odpovídá množství předpověděnému na základě Maxwellova-Boltzmannova rozdělení. Tato grafika ukazuje rozdělení primordiálních lehkých chemických prvků v raném vesmíru v závislosti na uplynulém čase a klesající teplotě. Teplota je znázorněna na horní vodorovné ose, plynutí času v dolní části grafu. Zastoupení jednotlivých prvků je zakresleno křivkami podle stupnice vlevo. To je významný okamžik pro zapálené kosmology.

Co tohle všechno znamená? Astronomové nyní mohou mnohem přesněji předpovědět množství tří primordiálních atomových jader v mladém vesmíru: hélia, deuteria a lithia. Bez jakéhokoliv nesouladu a bez chybějícího lithia. Jestliže autoři publikovaného článku mají skutečně pravdu, pak učinili pokrok v potvrzení teorie Velkého třesku a udělali další významný krok k pochopení vzniku našeho vesmíru.

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] universetoday.com
[2] svs.gsfc.nasa.gov

Převzato: Hvězdárna Valašské Meziříčí



O autorovi

František Martinek

František Martinek

Narodil se v roce 1952. Na základní škole se začal zajímat o kosmonautiku, později i o astronomii. V roce 1978 nastoupil na Hvězdárnu Valašské Meziříčí na pozici odborného pracovníka, kde v různých funkcích pracoval až do konce února 2014. Věnoval se především popularizační a vzdělávací činnosti. Od roku 2003 publikuje krátké články o novinkách v astronomii a kosmonautice na stránkách www.astro.cz. I po odchodu do důchodu spolupracuje s valašskomeziříčskou hvězdárnou a podílí se na přípravě obsahu stránek www.astrovm.cz. Ve volném čase se věnuje rekreační turistice.

Štítky: Mladý vesmír, Velký třesk, Lithium


16. vesmírný týden 2021

16. vesmírný týden 2021

Přehled událostí na obloze a v kosmonautice od 19. 4. do 25. 4. 2021. Měsíc na večerní obloze bude dorůstat od čtvrti k úplňku. Mars je večer nad západním obzorem. Do středy jsou nad ránem jsou dobré podmínky pro pozorování komety C/2020 R4 (ATLAS). Ráno nad jihovýchodem jsou nízko nad obzorem Saturn a Jupiter. Na Zemi se vrátila tříčlenná posádka v lodi Sojuz MS-17. K ISS má odstartovat čtyřčlenná posádka v lodi Crew Dragon. Vrtulníček Ingenuity úspěšně otestoval nový palubní software a na pondělí je v plánu pokus o vzlet. OSIRIS-REx naposledy vyfotila místo odběru vzorků z planetky Bennu. Před 50 lety vynesla raketa Proton-K první orbitální stanici Saljut.

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

A přece se točí

Další informace »