Velikost vesmíru

Se zájmem sleduji počátek mise teleskopu Jamese Webba. V této souvislosti přemýšlím nad obdobím, do něhož by mohl svou optikou nahlédnout. Jde o hranici pozorovatelného vesmíru, vzdálenou od nás zhruba 13 miliard světelných let, kde pozorujeme objekty staré asi 500 milionů let po velkém třesku. Jak to, že v tomto období po počátku vesmíru mohly být objekty od sebe vzdálené 13 miliard světelných let? Je to pouze důsledek inflace vesmíru krátce po jeho „počátku“? Přesněji – jak velký byl vesmír po inflaci?

Vít Němeček, Jablonec nad Nisou

Odpověď: V době 500 milionů let po velkém třesku si byly vesmírné objekty mnohem blíže než dnes. Protože se vesmír rozpíná, a podle současných poznatků se rozpínání stále zrychluje, vzdálenosti mezi galaxiemi se neustále zvětšují. Stejně jako rozměry vesmíru se prodlužuje i čas, který potřebuje světlo, aby k nám od vzdálené galaxie dorazilo. Proto galaxie, které pozorujeme ve vzdálenosti 13 miliard světelných let, k nám byly před 13 miliardami let prostorově mnohem blíž. Naopak „nyní“ (což je relativní pojem a berme jej pro jednoduchost vysvětlení jako čas zhruba 13,5 miliardy let po velkém třesku) je tato galaxie od nás ještě mnohem dál. Světlo, které vyletí z této galaxie „podle svých hodin“ v čase 13,5 miliardy let po velkém třesku, k nám nedorazí za 13 miliard let, ale mnohem později. Vesmír se totiž mezitím výrazně rozepnul (a dále rozepne), a proto jsou vzdálenosti mnohonásobně větší než krátce po velkém třesku. V důsledku rozpínání tak ve vesmíru existuje mnoho galaxií, ze kterých k nám světlo ještě vůbec nedoputovalo a už ani nedoputuje. Vyskytují se za tzv. hranicí pozorovatelného vesmíru, která má podle současných odhadů průměr 93 miliard světelných let. Jde o hranici, jež se v čase vyvíjela podle rychlosti, kterou se vesmír rozpínal. Před zmiňovanými 13 miliardami lety byla oblast velká přibližně 100 milionů světelných let. Objekt, který by od nás v té době byl ve vzdálenosti několika miliard světelných let, bychom již v důsledku rozpínání vesmíru nemohli nikdy spatřit ani sebelepším dalekohledem.

Co se týče období inflace vesmíru, tím se zpravidla označuje období krátce po velkém třesku (asi 10–36 až 10–32 sekundy), kdy se vesmír rozpínal exponenciálně. Období trvalo jen nepatrný zlomek vteřiny a způsobilo, že vesmír je na dvou libovolných velmi vzdálených místech v zásadě podobný. Samotné rozpínání však neskončilo a pokračuje dodnes, jen daleko pomalejším tempem. V době, kdy skončilo období inflace, byla hranice pozorovatelného vesmíru řádově jen jeden milimetr. V té době ale ještě neexistovaly žádné hvězdy ani galaxie. Ty se začaly formovat až mnohem později, několik stovek milionů let po velkém třesku, a právě na ně se mimo jiné zaměřuje vesmírný teleskop Jamese Webba.

Jiří Svoboda, Astronomický ústav AV ČR