Reliktové žiarenie

V prvej polovici 20. storočia sa viedla polemika medzi zástancami teórie veľkého tresku a stáleho stavu. Hoyle, autor teórie stáleho stavu, sa v jednej rozhlasovej relácii vyjadril: „Keby mal vesmír svoj počiatok v horúcom veľkom tresku,“ ironizoval, „potom by sa po takomto výbuchu musel zachovať nejaký relikt. Nájdite mi fosíliu tohto veľkého tresku!" Výraz, ktorým chcel znevážiť danú teóriu, sa odvtedy iróniou osudu neprestal používať. A z výzvy určenej jej zástancom, aby našli relikt po veľkom tresku, sa zrodil nejeden dôkaz, ktorý potvrdil opodstatnenosť tejto teórie. V roku 1948 americký kozmológ George Gamow so svojimi spolupracovníkmi Ralphom Alpherom a Robertom Hermanom dospeli k záveru, že ak sa kedysi naozaj odohral veľký tresk, Hoyleova fosília musí existovať. Vypočítali, že veľký tresk vyprodukoval neuveriteľné množstvo tepelnej energie potrebnej na vznik vodíka a hélia. Podľa ich predpovede sa vytvorilo 80 percent vodíka a 20 percent hélia, čo je pomer, ktorý presne zodpovedá výsledkom analýzy Fraunhoferových identifikačných svetelných odtlačkov, pozorovaných vo svetle pochádzajúcom z najstarších galaxií. Dôvodili, že intenzívne teplo, v ktorom sa vytvorili spomínané prvky, celkom nezaniklo ani po miliardách rokov. Keďže vesmír sa po veľkom tresku rozpínal na všetky strany, uvažovali, že toto slabé žiarenie pozadia bude možné zaregistrovať všade, kam sa len pozrieme, teda vesmír je ním takpovediac vyplnený. Podľa ich výpočtov jeho teplota klesla na veľmi nízke hodnoty, niečo medzi 5 až 0 stupňov Kelvina (absolútna nula, čo je najnižšia možná teplota,t.j. minus 273 stupňov Celzia). Čiže vlnová dĺžka žiarenia sa rozpínaním vesmíru zväčšuje, posúva sa do červenej oblasti (redshift) a to znamená zmenšenie energie. Išlo by o jediné rovnomerne rozšírené žiarenie, ktoré dokáže zaznamenať dostatočne citlivý detektor, nech by sme ho nasmerovali kamkoľvek. Každé iné žiarenie, ktoré vzniklo po veľkom tresku, malo svoj konkrétny počiatok vo vesmíre, takže sa šírilo len od tohto bodu. Oproti tomu žiarenie pochádzajúce z výbuchu, z ktorého sa zrodil celý vesmír, nemalo svoj pôvod v nijakom podobnom bode. Pri celkovom dynamickom rozpínaní vesmíru sa muselo rozšíriť rovnomerne. V šesťdesiatych rokoch kolektív vedcov na Princetonskej univerzite v New Jersey, na čele s Robertom Dickeom, sa pokúšal nájsť žiarenie kozmického pozadia. Svoj pokus pripravovali pomaly a metodicky.

Potrebovali náležite vybavené prístroje, schopné takéto slabé žiarenie pozadia rozpoznať od každého iného. Pracovali s takzvaným „studeným zdrojom“, ktorý mal známu teplotu a s ktorým sa porovnávala teplota hľadaného žiarenia. Robert Dicke a jeho spolupracovníci boli presvedčení, že sa im už podarilo pripravit' na zamýšľaný experiment takmer ideálne podmienky. Nechtiac a náhodou ich však predbehli výskumníci z Bellovej telefonickej spoločnosti, Arno Penzias a Robert Wilson. Pokúšali sa vyčistit' príjem na jednom zo svojich prijímačov, čiastočne sa tak pripravujúc na prenos vysielacieho signálu cez satelit Telstar. Narazili na izotropné žiarenie, ktoré považovali za nežiadúce šumy gigantickej lievikovej antény. Aparatúru vybavili studeným zdrojom, aby zistili teplotu všadeprítomného šumu. Dozvedeli sa, že Dicke a jeho spolupracovníci patria k popredným odborníkom na kozmické žiarenie, a tak im zavolali, či by im nevedeli poradiť. Arno Penzias s Robertom Wilsonom, dvaja technici Bellovej telefonickej spoločnosti pracujúci vo výskume, si dôkladne zaznamenali všetky parametre rušivého šumu. Len čo sa Dickovi kolegovia z jeho odpovedí dovtípili, o čom je reč, stíchli. Áno, porovnávali ho so studeným zdrojom. Áno, vykazoval stále teplotu 3 stupne Kelvina, t.j. iba 3 stupne nad absolútnou nulou. Áno, prichádzal zo všetkých strán. Keď Dicke položil slúchadlo, vyhlásil: „Nuž, chlapci, vypálili nám rybník.“ Objav, ktorý im mohol zabezpečiť Nobelovu cenu, urobil niekto druhý. Dvaja iní, mimoriadne schopní vedci, ktorí v telefonickej spoločnosti pracovali vo výskume, čistou náhodou natrafili na to, po čom pátral vedecký kolektív Princetonskej univerzity - Hoyleovu fosíliu veľkého tresku. A Nobelovu cenu napokon získali Penzias s Wilsonom v roku 1978.
Precíznymi meraniami urobenými satelitom COBE (Cosmic Background Explorer) v roku 1989 sa získalo spektrum, ktoré je charakteristické pre žiarenie čierneho telesa s teplotou 2,735 K. Rýchlosť satelitu okolo Zeme, Zeme okolo Slnka, Slnka okolo stredu galaxie a napokon aj rýchlosť pohybu Mliečnej dráhy vo vesmíre spôsobuje, že sa teplota javí o niečo vyššia v smere pohybu. Tento efekt sa nazýva dipólová anizotrópia a priviedol astronómov k záveru, že lokálna grupa galaxií sa pohybuje rýchlosťou okolo 600 km/s. Satelit COBE niesol prístroje schopné merať aj malé fluktuácie v intenzite pozaďovej radiácie. Jedine takéto nehomogenity by pripúšťali zrod galaxií a hviezd, pretože ak by nejestvovali mierne teplotné rozdiely, nemal sa vesmír prečo tak rozdielne vyvíjať vo svojich rôznych častiach.

Začiatkom roku 1992 fyzik George Smoot vyhotovil mapu raného vesmíru na základe údajov z COBE. Boli na nej hľadané nehomogenity. No a to bol posledný zo série mnohých dôkazov správnosti teórie veľkého tresku, ktorú započal belgický kňaz a fyzik Lemaitre svojím vnuknutím o praatóme. Literatúra:
David Filkin, Vesmír Stephena Hawkinga

Ďalšie zdroje - Internetové stránky:
Encyclopedia Britannica
European Southern Observatory.