Kolik je hvězd? Je vesmír nekonečný? – Filip
Znáte to, hvězd je plná obloha, a přitom většina z nich je lidskému oku neviditelná. Některé hvězdy září tak slabě, že je oko prostě nevidí. Jiné hvězdy jsou schované za prachovými oblaky, kterých je ve vesmíru také plno, a proto se jejich světlo na těchto oblacích rozptýlí nebo pohltí, a my je také nevidíme.
Některé hvězdy jsou naopak velmi jasné, ale většina jejich záření leží mimo viditelnou oblast elektromagnetického spektra (světlo s vlnovými délkami přibližně mezi 380 nm a 750 nm), a tak jsou pro lidské oko neviditelné.
Jak se zjišťuje počet hvězd?
Když chceme spočítat hvězdy, které ukrývá vesmír, uchýlíme se proto k moderním přístrojům, jako jsou teleskopy a družice, které měří i tu oblast elektromagnetického spektra, která je pro nás neviditelná.
Problém s počítáním hvězd je ten, že nemůžeme postupovat tak, jak bychom postupovali například při počítání ovcí ve stádu, tedy postupné přičítání každé jedné ovce. Tímto postupem se nikam nedostaneme. Musíme na to jít jinak. Proto si představme, jak bychom počítali zrnka písku na pláži.
Počet hvězd jako zrnka písku na pláži
Začneme tím, že zjistíme, jakou velikost má jedno zrnko písku. Řekněme, že běžné zrnko písku je kulička s průměrem 0,5 mm. Pomocí středoškolské matematiky spočítáme jeho objem. Nyní jsme schopni určit, kolik zrnek písku bude v jednom metru krychlovém. Vyjde nám přibližně 1.5×1010 zrnek písku.
Při výpočtu jsme se ale dopustili chyby, protože jsme předpokládali, že kulová zrnka písku úplně vyplní prostor. Tak tomu ale není, což si můžete snadno vyzkoušet i doma: Vezměte si hrnek, do kterého nasypte malé skleněné kuličky.
Jelikož kuličky nevyplní prostor úplně, vejde se do hrnku ještě voda. Když změříte její objem a poté objem prázdného hrnku, jste schopni spočítat, že skleněné kuličky vyplnily prostor zhruba ze 64 %. Podobně to bude i se zrnky písku. Ovšem tento faktor zaplnění prostoru náš výsledek příliš neovlivní, dostaneme hodnotu přibližně 1.0×1010 zrnek písku.
Kolik hvězd má Mléčná dráha a celý vesmír?
Podobný přístup volí astronomové, když zjišťují celkový počet hvězd ve vesmíru. Jako vhodnou jednotku (zrnko písku) použijeme naši galaxii – Mléčnou dráhu, jelikož hvězdy v ní jsme schopni zaznamenat a spočítat nejlépe, například pomocí Hubbleova vesmírného teleskopu nebo družice GAIA.
Z měření vyplývá, že naše galaxie obsahuje okolo 1011 až 1012 hvězd. Z jiných pozorování víme, že viditelný vesmír obsahuje řádově 1011 až 1012 galaxií. To znamená, že vesmír, který jsme schopni pozorovat, obsahuje okolo 1022 až 1024 hvězd.
Je vesmír nekonečný?
A to nás hezky přivádí k druhé otázce ohledně konečnosti nebo nekonečnosti vesmíru. Je-li nekonečný vesmír realitou, pak je rozumné předpokládat, že i počet hvězd v něm je nekonečný. V tom případě je náš výpočet špatně.
Je-li vesmír konečný, pak ta jeho část, kterou jsme schopni pozorovat, obsahuje výše zmíněných 1024 hvězd. Největším problémem moderní kosmologie je, že na otázku o konečnosti nebo nekonečnosti vesmíru nedokáže s jistotou odpovědět. Většina vědců se ovšem přiklání k nekonečnému vesmíru.
Pozorovatelný vesmír a jeho neustálé rozpínání
Tu část, ze které na Zemi stihlo dorazit světlo od vzniku vesmíru před 13,8 miliardami let, označujeme jako pozorovatelný vesmír. Ten hranici má a jeho průměr je nějakých 93 miliard světelných let (světelný rok je jednotka vzdálenosti, nikoliv času).
Velikost pozorovatelného vesmíru souvisí s konečnou rychlostí světla (zhruba 300 000 km/s) a stářím vesmíru. Proto bychom mohli očekávat, že tento průměr bude 2 × 13,8 miliard světelných let, tedy vzdálenost, kterou světlo stačilo urazit od Velkého třesku ze dvou protilehlých stran směrem k nám. Ve skutečnosti je tento průměr větší, protože od Velkého třesku se vesmír neustále rozpíná.
Na dotazy čtenářů ABC odpovídají vědci ze spolku Zeptej se vědce: Ing. Vít Svoboda, Dr. sc. (Působil na ETH Zürich, Institutu Maxe Borna a JILA – spojený výzkum University of Colorado, Boulder a NIST. Na VŠCHT Praha vede výzkum ultrarychlé spektroskopie a femtochirality.)
Odborná spolupráce: Mgr. Pavel Váňa, Luděk Vašta, Markéta Brůnová, Jaroslava Hlaváčová
Své otázky pro vědce posílejte s označením ZEPTEJ SE VĚDCE na abc@cncenter.cz.
