Hovorí sa, že s každou vyriešenou záhadou vystane niekoľko ďalších záhad. Toto pravidlo platí aj v astronómii a v astrofyzike. Čo najviac trápi astrofyzikov v súčasnosti?Tmavá energia
Čo tvorí tmavú energiu, ktorá tvorí skoro ¾ nášho vesmíru? Čo o tejto energii vlastne vieme? Odpoveď je v súčasnosti jasná a to skoro nič! Tmavá energia bola objavená pred viac ako 14 rokmi ako vysvetlenie neustále sa zrýchľujúceho rozpínania vesmíru. To, že sa vesmír rozpína bolo objavené v polovici dvadsiateho storočia astronómom Edwinom Hubblom. V tom čase sa usudzovalo, že pokiaľ sa vesmír rozpína, tak by sa malo začať aj postupne spomaľovať. Merania pomocou vzdialených supernov však odhalili presne opačný trend. Zaujímavé na tom je to, že by určitú úlohu mohla hrať veľmi diskutovaná kozmologická konštanta, ktorú Albert Einstein zahrnul do svojej všeobecnej teórie relativity. On sám však pred smrťou prehlásil práve túto kozmologickú konštantu na úplný nezmysel. Zatiaľ to však vyzerá, že to asi taký veľký nezmysle nebol. Ako sa však tmavá energia prejavuje v našom vesmíre? Celkom jednoducho, drží vesmír v tzv. kritickej hustote, ktorá ho udržuje v stave v akom ho poznáme a vylučuje jeho budúce zmrštenie. Vyzerá to, že vďaka tmavej energii sa bude vesmír rozpínať naveky. A čo detekcia tmavej energie. Tak o tej zatiaľ môžeme iba snívať.
Tmavá hmota
Existencia divnej tmavej hmoty bola navrhnutá už v polovici dvadsiateho storočia. Ako jedno z jej prvých nepriamych pozorovaní bolo pozorovanie kopy galaxii v súhvezdí Vlasy Bereniky. Výpočty naznačovali, že kopa galaxií musí byť ťažšia ako je súčet hmotností všetkých v nej pozorovaných galaxií. Podobne nesúhlasili merania rotácie galaxií uskutočnené v 70 rokoch dvadsiateho storočia, ktoré podľa pozorovaní vôbec nezodpovedali nám známej fyzike. Všetko bolo preto vysvetľované pomocou záhadnej látky, ktorá bola nazvaná ako tmavá hmota. Tmavá hmota tvorí zhruba 23 % hmotnosti vesmíru a prejavuje sa len svojou gravitačnou interakciou. Je to vlastne lepidlo, ktoré drží galaxie a kopy galaxií po kope. Zatiaľ najúspešnejšia teória hovorí, že za povahu tmavej hmoty sú zodpovedné slabo interagujúce častice (Weakly Interacting Massive Particles – WIMP), ktoré súčasnou technikou nedokážeme detegovať priamo. Hlavná záhada týchto častíc sa týka ich fyzikálnych vlastností. Doteraz nevieme nič ani o ich teplote. Štandardná teória založená na štúdiu trpasličích galaxii naznačuje, že sa jedná o veľmi studené častice. Samozrejme či je to naozaj tak, alebo sú častice teplejšie, nevieme.
Chýbajúce baryóny
Baryóny sú častice, ktoré tvoria všetku hmotu s ktorou sa bežne stretávame. Patria sem protóny, neutróny, elektróny….. Táto hmota pritom tvorí približne 5 % hmotnosti vesmíru. Problémom je ale, že zhruba polovicu baryonickej hmoty nevieme detegovať, jednoducho povedané, táto hmota nám chýba. Ak sa pozeráme na vzdialené objekty, tak tento problém nie je až tak viditeľný. Vysvetlením chýbajúcej baryonickej hmoty by mohlo spočívať v tom, že chýbajúce baryóny sa nachádzajú v plyne medzi galaxiami. Tento plyn sa volá WHIM (warm-hot intergalactic medium) a je pozorovaný iba röntgenovej časti spektra v srdci kôp galaxií a vo veľkoškálovej štruktúre vesmíru. Galaxie totiž nie sú vo vesmíre usporiadané náhodne a svojim usporiadaním pripomínajú penu v kúpeli. Tam kde sa pretínajú bubliny, tam sa nachádzajú galaxie, pričom steny bublín vytvárajú akúsi kozmickú sieť a práve táto sieť by mohla byť odpoveďou na chýbajúce baryóny.
Čo spôsobuje výbuch supernovy
Supernovy pozorujeme a delíme ich na rôzne typy. Ale otázka, prečo vlastne vybuchujú v skutočnosti nepoznáme. Študovať hviezdne vnútro a kroky, ktoré veddú k následnej explózii hviezdy, ktorá je svojou intenzitou schopná prežiariť celú galaxiu je neľahká úloha. Vďaka moderným superpočítačom sa simuláciami približujeme k realite, ale deje vedúce k samotnému výbuchu sú nám stále utajené. Jedným z problémov je aj to, nevieme dopredu odhadnúť, kde sa supernova objaví, takže nám chýbajú pozorovania prekurzora tesne pred výbuchom. Záhada sa týka hlavne supernov typu Ia, ktoré považujeme za štandardné sviečky, ktoré vyžiaria zhruba rovnaké množstvo energie. Vďaka nim sme schopný vo vesmíre určovať vzdialenosti. Pre ich vysvetlenie existujú dve hlavné teórie. Jedna teória predpokladá zrážku dvoch bielych trpaslíkov a druhá teória hovorí o pretekaní hmoty z „obyčajnej hviezdy“ na bieleho trpaslíka v jej blízkosti. V oboch prípadoch konečná hmotnosť presiahne tzv. Chandrasekharovu hranicu (približne 1,4 hmotnosti Slnka) a dôjde k zrúteniu do seba s výbuchom supernovy a následným vznikom neutrónovej hviezdy. Jedna zo štúdií využívajúca ďalekohľad Chandra sa prikláňa k teórii prítomnosti „obyčajnej hviezdy“, nakoľko v rtg spektre bol pri pozostatku Tychovej supernovy pozorovaný útvar, ktorý mohol byť pred výbuchom supernovy hviezdnym sprievodcom, ktorý bol pri výbuchu rozmetaný. Jedno pozorovanie bohužiaľ nestačí k definitívnemu rotlúsknutiu tejto záhady.
Reionizácia
Dnes sme skalopevne presvedčený, že vesmír vznikol pri Veľkom tresku, ktorý sa odohral zhruba pred 13,7 miliardami rokov. Udalosti, ktoré následne nasledovali nie sú rozhodne objasnené. Jednou z takýchto nejasností je aj éra reionizácie. Vieme, že zhruba 400 000 rokov po veľkom tresku sa protóny a neutróny ochladili natoľko, že medzi nimi prevládla príťažlivá sila nad kinetickým pohybom a tak sa sformovali prvé atómy neutrálneho vodíka. O niekoľko miliónov rokov niečo spôsobilo, že sa vesmír opäť ionizoval. To znamená, že neutrálny vodík bol zbavený elektrónov. V tom čase už ale bola expanzia vesmíru natoľko výrazná, že vodíkové jadrá nemali šancu zachytiť späť elektróny. Zmes častíc bola navyše natoľko riedka, že vesmír bol prestupný aj pre fotóny, ktoré sa skôr na elektrónoch iba rozptyľovali. Takto ionizovaný je vesmír dodnes, ale nie je jasné čo reionizáciu spôsobilo.
Čo je zdrojom nejenergetickejšieho kozmického žiarenia
Každú minútu je Zem bombardovaná množstvom nabitých subatomárnych častíc z ktorých 89 % tvoria protóny alebo jadrá vodíka bez elektrónového obalu. Zvyšok častíc tvoria exotickejšie častice ako sú jadrá hélia, častice antihmoty alebo obyčajné elektróny. Energia častíc je neskutočne vysoká. Tieto vysoko energetické častice prichádzajú odniekiaľ z galaxie. Ale nikto nevie odkiaľ. Čo je však záhadnejšie, detegujeme častice z mimogalaktických zdrojov, ktoré majú ešte niekoľkonásobne vyššie energie. Napriek tomu, že sme schopný takéto častice detegovať, ich pôvod je zastretý tajomstvom. Existuje niekoľko teórií zahrňujúcich tmavý hmotu, gama záblesky alebo hypernovy. Ani jednu z nich však nevieme potvrdiť a ani vyvrátiť.
Prečo je slnečná sústava zvláštna
Už viac ako 20 rokov objavujeme exoplanéty pri rôznych blízkych i vzdialených sústavách. Detegujeme rôzne typy exoplanét ako sú horúci Jupiteri, plynný obri, zamrznuté svety, horúce kamenné planéty. Rôznorodosť exoplanét je fascinujúca. Ale aby sme skúmali exotické svety, nemusíme ísť ďaleko. Stačí nám naša slnečná sústava. Jej sformovanie je záhadou. Simulácia procesu formovania planetárnych zárodkov naznačuje, že bola rovnaká pravdepodobnosť vzniku troch alebo piatich kamenných planét. Prečo teda máme nakoniec štyri kamenné planéty? Záhadou je aj čudne natočené magnetické pole planéty Urán a aj vzhľad planéty Merkúr, ktorá je z veľkej časti tvorená železným jadrom a len veľmi tenkou povrchovou vrstvou kamenia.
Ako sa zahrieva slnečná koróna
Slnko je k Zemi najbližšou hviezdou a svetlo z neho k nám letí niečo cez 8 minút. Vďaka tejto skutočnosti je teda Slnko najlepšie preskúmanou hviezdou. Slnko je kontinuálne pozorované solárnymi ďalekohľadmi a satelitmi, avšak aj tak sú nám niektoré z jeho vlastností a javov tu prebiehajúcich skryté. Medzi záhady patrí zahrievanie slnečnej koróny. Koróna je najvyššia časť slnečnej atmosféry a je viditeľná napríklad pri zatmeniach Slnka, resp. sa pozoruje pomocou korónografov. Jej teplota sa pohybuje od 500 000 do 6 000 000°C. Ako sa však zahrieva na tak extrémne teploty nie je dodnes jasné. V súčasnosti sa vedci prikláňajú k názoru, že transport tak ohromnej energie bude mať niečo s magnetickým poľom Slnka.
Zdroj: science.com, NG.cz
