Vědci zkoumají temnou energii, která pohání zrychlující se rozpínání vesmíru

Vesmír se nejen rozpíná, ale toto rozpínání se navíc zrychluje – a za tímto jevem podle současného vědeckého konsenzu stojí záhadná entita zvaná temná energie. Ačkoli její přímé prokázání zůstává mimo dosah současných experimentálních metod, kosmologové odhadují, že právě temná energie tvoří přibližně 70 procent celkového obsahu vesmíru, zatímco zbytek připadá na běžnou hmotu a temnou hmotu.

Kořeny konceptu sahají paradoxně až k Albertu Einsteinovi, který jej zavedl v souvislosti se svou teorií obecné relativity zveřejněnou před více než sto lety. Einstein do svých rovnic doplnil takzvanou kosmologickou konstantu – matematický člen, který měl původně vyjadřovat sílu působící proti gravitaci a udržující vesmír ve stabilním, neměnném stavu. Tehdejší představa o statickém vesmíru se však ukázala jako mylná poté, co pozorování prokázala, že se galaxie od sebe vzdalují. Einstein svou konstantu později označil za největší omyl svého života a od konceptu ustoupil.

Ironií osudu se ale kosmologická konstanta o desítky let později vrátila zpět do hry, a to v mnohem významnější roli. Když astronomové zjistili, že vzdalování galaxií se nejen neděje konstantní rychlostí, ale naopak zrychluje, potřebovali vysvětlení, které by tento jev popsalo. Kosmologická konstanta se ukázala jako nejjednodušší a nejlépe fungující model, jak toto zrychlené rozpínání matematicky popsat, byť s opačným znaménkem, než Einstein původně navrhoval.

Právě kosmologická konstanta dnes představuje nejrozšířenější vysvětlení podstaty temné energie v rámci takzvaného standardního kosmologického modelu. Podle této teorie jde o vlastnost samotného prostoru – energii vakua, která je přítomna všude ve vesmíru a působí jako jakási odpudivá síla, jež přemáhá gravitační přitažlivost mezi galaxiemi na největších škálách. Čím více se vesmír rozpíná, tím více prostoru vzniká, a tím více se tak projevuje účinek této energie, což vede k neustálému zrychlování expanze.

Přestože je matematický popis temné energie poměrně dobře zvládnutý a shoduje se s astronomickými pozorováními, její fyzikální podstata zůstává jednou z největších nevyřešených otázek moderní kosmologie. Vědci si nejsou jisti, zda jde skutečně o konstantní vlastnost vakua, nebo zda se jedná o dynamickou veličinu, jejíž hodnota se v čase mění. Existují i alternativní teorie, které se snaží zrychlené rozpínání vysvětlit modifikací samotné obecné relativity na kosmologických škálách, aniž by bylo nutné existenci temné energie vůbec předpokládat.

Pozorovací důkazy o zrychlené expanzi vesmíru pocházejí především ze studia vzdálených supernov typu Ia, které slouží astronomům jako takzvané standardní svíčky umožňující přesně měřit vzdálenosti ve vesmíru. Další nezávislá potvrzení přinesla měření reliktního záření a rozložení velkoškálné struktury vesmíru, tedy toho, jak jsou galaxie a jejich kupy rozmístěny v prostoru. Všechna tato pozorování jsou vzájemně konzistentní a společně podporují obraz vesmíru, v němž temná energie hraje dominantní roli.

Zbývajících přibližně 30 procent obsahu vesmíru se dělí mezi temnou hmotu, která rovněž nebyla přímo detekována, ale jejíž existenci naznačuje gravitační vliv na pohyb galaxií, a běžnou baryonovou hmotu, t