Před 70 lety publikovali američtí vědci teorii velkého třesku

Po objevu rozpínání vesmíru, který učinil v roce 1929 astronom Edwin Hubble, se začal George Gamow zabývat vznikem chemických prvků ve vesmíru. Hypotézu horkého počátečního vesmíru vypracoval se svým doktorandem Ralphem Alpherem.

Práce amerických fyziků byla zveřejněna 1. dubna 1948 ve sborníku Physical Review pod názvem The Origin of Chemical Elements (Původ chemických prvků).

Jako autoři jsou uvedeni Alpher, Hans Bethe a Gamow, Bethe se na ní ovšem nijak nepodílel. Jeho jméno bylo přidáno, aby doplnilo další dvě jména připomínající písmena řecké abecedy, vznikla tak práce známá také jako „Alfa-Beta-Gama model“.

Je otázkou, zda tato ukázka Gamowova smyslu pro humor (šlo o nápad tohoto vědce původem z Ukrajiny) přijetí tezí u některých lidí neuškodila, zvlášť když se navíc čirou náhodou zveřejnila na apríla. Kupříkladu britský astronom Fred Hoyle je ve své době odmítl a ironicky pojmenoval „velký třesk“. Určitě nečekal, že se termín vžije, a navíc vážně myšlen.

Teorie o velkém třesku (přesněji o prvotním výbuchu) z roku 1948 byla každopádně potvrzena roku 1965 Američany Robertem Wilsonem a Arno Penziasem.

Alpher tvrdil, že velký třesk vytvořil vodík, hélium a další prvky ve správném poměru vysvětlujícím jejich zastoupení v raném vesmíru. Alpherova a Gamowova teorie navrhovala, že se těžší jádra tvořila postupným zachytáváním neutronů.

Na základě práce Hoyla, Betheho, Williama Alfreda Fowlera a dalších se nakonec zjistilo, že těžší prvky vznikají hvězdnou nukleosyntézou ve hvězdách.

Jak si konkrétně vznik vesmíru představit? „Velký třesk nebyl žádný velký třesk. Nic se netřáslo, nic netřesklo,“ vysvětlila pro Novinky astronomka a astrofyzička Lenka Zychová.

„Žádné počáteční záblesky ani ohlušující rány, jak bývá někdy ilustrován. A to z jednoho prostého důvodu – neexistoval prostor, kterým by se exploze nesla, nebo ve kterém by onen třesk nastal. Při samotném velkém třesku totiž vznikl a expandoval samotný prostor,“ řekla.

„Zkusme si přiblížit, co se před 13,7 miliardami lety událo. Během velmi krátkého okamžiku nastala prudká expanze prostoru, která jej zvětšila zhruba 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000krát. Vesmír byl tehdy velmi horký a tvořily jej pouze nejelementárnější částice, látka byla ve stavu takzvaného kvark-gluonového plazmatu,“ pokračovala odbornice.

Po této prchavé, 10-37 s trvající době se inflace (inflace je teorie z oboru kosmologie, podle které v raném vesmíru nastala fáze, kdy se prostor exponenciálně rozpínal – pozn. red.). zastavila, ale expanze vesmíru pokračovala dále. Jak vesmír expandoval, hmota postupně chladla.

Za asi 380 tisíc let dle Zychové klesla energie částic natolik, že elektrony začaly formovat atomární obaly. Tím daly průchod fotonům, částicím elektromagnetického záření, které do té doby byly svázány uvnitř látky vyplňující tehdejší vesmír.

Načež vzniklo světlo. „Respektive konečně mohlo záření putovat vesmírem,” poznamenala.

Jak vypadal vesmír před velkým třeskem a jakou měl formu?

„To nevíme. Když obrátíme běh vesmíru, je jasné, že když se vesmír rozpíná, musel mít kdysi menší rozměry. Musel existovat jako jakýsi bod, který má nekonečně velkou hustotu a nekonečně malé rozměry. Jenže to nedává z fyzikálního hlediska smysl. A co bylo předtím? Předtím čas nehrál roli, zřejmě ani neexistoval,“ uvedla Zychová.

Různá pozorování ale potvrzují, že k inflaci, stejně tak k dalšímu vývoji, popsanému v teorii velkého třesku, došlo.

„To ale neznamená, že mají fyzici hotovo. Ba naopak, vyvstala celá řada nových otázek. Například bylo zjištěno, že se vesmír ve své expanzi urychluje. Jak je to možné? Co je za to zodpovědné, jaká síla?“ táže se.

Není bez zajímavosti, že nedávno radioteleskop v západní Austrálii zachytil důkazy existence nejstarších hvězd. Ty vznikly už v samých temných počátcích vesmíru, právě bezprostředně po velkém třesku.

Vědci potvrdili, že slabé známky plynného vodíku, které přístroje zachytily, naznačují, že tyto hvězdy existovaly už „pouhých” 180 miliónů let po velkém třesku – v době, kdy byl vesmír starý jen dvě procenta svého současného věku. [celá zpráva]