Jak starý je vesmír? Jakou rychlostí se rozpíná? Začne se jednoho dne opět smršťovat? Tyto základní kosmologické otázky už dlouho čekají na uspokojivou odpověď.
Osud vesmíru je těsně spjat s budoucím vývojem velikosti rozpínání vesmíru.Jestliže se toto rozpínání dostatečně zpomalí, potom se vesmír jednou přestane rozpínat. Dnešní pozorování nás spíše vedou k závěru, že se vesmír bude rozpínat neustále.
Obrázek 2: Osud vesmíru
Tento
graf ukazuje časovou závislost velikosti vesmíru - jinými slovy ukazuje, jak
se rozpíná či smršťuje v čase (na x-ové ose je čas v miliónech let, na
y-ové je relativní velikost vesmíru). Rozdílné křivky „v budoucnosti“
(napravo v grafu), ukazují různé modely vývoje vesmíru - stále se
rozpínající vesmír a smršťující se vesmír.
Obrázek 3: Vzdalující se galaxie
Obrázek názorně vysvětluje, jak se mohou galaxie navzájem vzdalovat díky
rozpínání vesmíru.
Rozpínání vesmíru způsobuje, že se všechny galaxie od jednoho pozorovatele, například na Zemi, vzdalují. Čím dále od pozorovatele jsou, tím se vzdalují rychleji. Hubblův vztah, který zformuloval Edwin Hubble roku 1929, popisuje závislost mezi vzdáleností sledovaného objektu a jeho rychlostí vzdalování. Zákon zní:
v = H0 . D
Tento vztah říká, že se všechny galaxie v našem vesmíru vzdalují navzájem od sebe rychlostí v, která je úměrná jejich vzdálenosti D. H0 je potom základní vlastností vesmíru, Hubblova konstanta, která je důležitá k zodpovězení mnoha kosmologických otázek, a je vlastně mírou dnešního rozpínání vesmíru.
Stáří vesmíru t můžeme přibližně spočítat jako převrácenou hodnotu Hubblovy konstanty:
t = 1 / H0
Velikost H0 má velký význam pro určení stáří našeho vesmíru. Ale jak ji změříme? Abychom ji určili, musíme prostě změřit jednak rychlost vzdalování v a zároveň vzdálenost D jakéhokoli objektu, nejlépe galaxie, a vůbec nejlépe mnoha galaxií, a určit poté průměrnou hodnotu.
Rychlost vzdalování lze určit poměrně snadno: proměříme takzvaný červený posuv světla galaxie. Červený posuv je přímý důsledek pohybu objektu směrem od nás. Je to dopplerovský posuv světla každé galaxie, který se projevuje jako posunutí vlnových délek světla galaxie k červenému konci spektra.
Obrázek 4: Vzdalující se galaxie v červeném posuvu
Na
obrázku, získaném širokoúhlou planetární kamerou (WFPC2) Hubblova
teleskopu, vidíme mnoho galaxií, vzdálených od nás miliardy světelných
let. Mnohé rozmazané skvrny jsou také galaxie, obsahující milióny hvězd.
Všechny galaxie na obrázku se od nás velmi rychle vzdalují.