Zrychluje se ještě rozpínání vesmíru? Spor Yonsei a Southamptonu o supernovy

Spor mezi týmy z jihokorejské Yonsei University a britské University of Southampton se dotýká jedné z nejzásadnějších otázek moderní kosmologie: zrychluje se rozpínání vesmíru stále, nebo část tohoto dojmu vzniká kvůli dosud nedostatečně zohledněnému zkreslení měření supernov typu Ia?

Jednoznačný verdikt zatím neexistuje. Yonsei tvrdí, že jasnost supernov ovlivňuje stáří hvězdného prostředí, z něhož pocházejí, a že tento efekt přetrvává i po běžných korekcích. Southampton, jehož tým zahrnuje také nositele Nobelovy ceny Adama Riese a Briana Schmidta, naopak tvrdí, že význam tohoto efektu byl nadhodnocen a že zrychlování vesmíru zůstává nejlepším vysvětlením dostupných dat. 813

Co tvrdila Yonsei v roce 2025

Supernovy typu Ia astronomové používají jako takzvané standardní svíčky. Jejich pozorovanou jasnost lze porovnat s očekávanou skutečnou jasností, a odhadnout tak vzdálenost objektu. Z kombinace vzdáleností a rudého posuvu pak vzniká obraz historie rozpínání vesmíru.

Problém nastává v případě, že se skutečná jasnost supernov systematicky mění podle stáří hvězdné populace. V takovém případě mohou supernovy vypadat, jako by byly dál nebo blíž, než ve skutečnosti jsou, a tím zkreslit odhad vývoje rozpínání.

Studie týmu Yonsei zveřejněná v listopadu 2025 uváděla silnou souvislost mezi jasností supernov typu Ia po standardizaci a stářím hvězd v jejich hostitelských galaxiích. Podle autorů se stáří těchto populací mění s rudým posuvem, což do odhadovaných vzdáleností vnáší významný systematický posun. Po započtení této korekce tým nenašel přesvědčivý důkaz současného zrychlování a navrhl, že vesmír mohl vstoupit do fáze zpomalujícího se rozpínání.

Pokud by se tento výsledek potvrdil, měl by zásadní dopad na standardní kosmologický model ΛCDM. V něm je pozdní zrychlování rozpínání spojováno s kosmologickou konstantou Λ, tedy s nejjednodušší podobou temné energie. Přechod k současnému zpomalování by mohl znamenat, že temná energie v čase slábne či se vyvíjí, případně že je třeba zásadně přehodnotit interpretaci supernov nebo samotný popis gravitace.

Proč Southampton závěr Yonsei odmítá

Southamptonský tým napadl dva hlavní pilíře analýzy Yonsei.

1. Stáří galaxie není totéž co stáří progenitoru

Yonsei používá stáří hvězdné populace hostitelské galaxie jako ukazatel stáří hvězdy nebo bílého trpaslíka, který nakonec explodoval. Southampton ale upozorňuje, že jde o dvě odlišné veličiny. Galaxie obsahuje hvězdy vzniklé v různých obdobích, takže její průměrné stáří nemusí přímo určovat stáří konkrétního progenitoru supernovy. 18

Podle této námitky nelze automaticky předpokládat, že změna průměrného stáří galaxií s rudým posuvem odpovídá stejně velké změně stáří progenitorů supernov.

2. Chybějící korekce podle hmotnosti galaxie

Southampton dále tvrdí, že analýza Yonsei nezahrnula běžnou korekci podle hmotnosti hostitelské galaxie, známou jako mass step. Tato korekce se v moderních analýzách supernov používá proto, že jejich jasnost souvisí s vlastnostmi prostředí, které mohou souviset také se stářím hvězd.

Když tým Southamptonu aplikoval tuto korekci na stejná data, nalezl mnohem slabší vztah mezi stářím galaxie a takzvaným Hubbleovým reziduem. Jde o rozdíl mezi naměřenou a očekávanou jasností supernovy po standardizaci. Závěr týmu zněl, že samotná korekce na stáří nestačí k odstranění důkazu kosmického zrychlování.

Protiútok Yonsei

Yonsei s touto odpovědí nesouhlasí. Ve své novější analýze tvrdí, že Southampton spojil supernovy z příliš širokého rozsahu rudých posuvů, přibližně od z = 0,04 do z = 0,42.

V tomto intervalu se průměrné stáří hostitelských galaxií mění asi o 3 miliardy let. Podle Yonsei může seskupení objektů s tak rozdílným stářím před provedením regrese způsobit, že vztah mezi stářím a zbytkovou jasností bude vypadat uměle plošší, než ve skutečnosti je. 2

Yonsei zároveň tvrdí, že Southampton zacházel jako s příliš nezávislými se dvěma veličinami, které spolu matematicky souvisejí:

• se sklonem vztahu mezi stářím a jasností,
• s mírou, v níž se stáří progenitorů mění s rudým posuvem.

I kdyby se podle Yonsei stáří progenitorů vyvíjelo méně než průměrné stáří celých galaxií, strmější vztah mezi stářím a jasností by mohl udržet celkovou korekci významnou. Tým také zpochybňuje, zda způsob, jakým Southampton zacházel s hmotností galaxií a prachem, nemohl věkový signál uměle potlačit. 35

O co se spor skutečně vede

Nejde pouze o jednoduchý souboj tvrzení „vesmír zrychluje“ proti tvrzení „vesmír zpomaluje“. Jádrem sporu je otázka, zda byla data o supernovách dostatečně očištěna od rozdílů ve hvězdných populacích a vlastnostech jejich prostředí.

Southampton tvrdí, že:

• stáří galaxie nelze přímo použít jako stáří konkrétního progenitoru,
• standardní korekce podle hmotnosti galaxie absorbuje velkou část zdánlivé závislosti na stáří,
• zbývající korekce je příliš malá na to, aby změnila kosmologický závěr.

Yonsei naopak tvrdí, že:

• stáří galaxie je oprávněným nepřímým ukazatelem vlastností hvězdných populací,
• analýza v příliš širokém rozsahu rudých posuvů podhodnocuje sklon vztahu mezi stářím a jasností,
• korekce na stáří může zůstat významná, i když se stáří progenitorů vyvíjí méně než stáří hostitelských galaxií. 2

Dokud nebudou k dispozici větší, homogennější a nezávisle analyzované vzorky, žádná z obou stran nepředložila výsledek, který by definitivně vyvrátil zavedenou kosmologii.

Co do debaty přinášejí data DESI

Výsledky projektu Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) poskytují důležitý kontext, ale spor o supernovy samy o sobě neřeší. DESI měří mimo jiné baryonové akustické oscilace neboli BAO – charakteristický otisk raného vesmíru, který umožňuje mapovat vztah mezi kosmickými vzdálenostmi a rudým posuvem jiným způsobem než supernovy.

Některé kombinace dat DESI s měřením reliktního mikrovlnného záření a se vzorky supernov typu Ia dávají přednost modelům, v nichž se temná energie v čase mění. V jedné kombinaci DESI a dat kosmického mikrovlnného pozadí byla preference vůči modelu ΛCDM uvedena na úrovni 3,1 sigma. Po přidání různých vzorků supernov se statistická významnost mění podle toho, který vzorek je použit.

To však není nezávislý důkaz, že se vesmír dnes skutečně rozpíná pomaleji. BAO popisují historii kosmických vzdáleností a převedení těchto měření na tvrzení o vyvíjející se temné energii závisí na zvoleném modelu i na kombinaci dat. Novější analýzy popisují tuto preferenci jako mírnou nebo neprůkaznou a některé nenacházejí statisticky významnou výhodu dynamické temné energie oproti ΛCDM. 17

Jak by se dal spor rozhodnout

Čistým testem by bylo porovnat supernovy v galaxiích s co nejpodobnějším stářím hvězdných populací, ale v různých rudých posuvech. Tím by se snížila potřeba velké, teoreticky předpokládané korekce na stáří.

Pomoci mohou také:

• větší a jednotně vybírané vzorky supernov,
• spektroskopická měření jejich hostitelských galaxií,
• přesnější rozlišení mezi stářím celé hvězdné populace a skutečným stářím progenitoru,
• nezávislé testy vlivu hmotnosti, prachu a lokálního prostředí,
• nová pozorování observatoří Vera C. Rubin Observatory a kosmického teleskopu Nancy Grace Roman Space Telescope.

Současný stav

Nejopatrnější shrnutí zní: kosmické zrychlování zůstává standardním výkladem, ale spolehlivost korekcí supernov typu Ia na stáří a prostředí je stále předmětem aktivního výzkumu. Southampton považuje korekce použité Yonsei za příliš velké. Yonsei naopak tvrdí, že protiargument podhodnotil sklon věkové závislosti a nezohlednil správně matematickou vazbu mezi vývojem stáří progenitorů a vztahem mezi stářím a jasností. 18

Data DESI současně ponechávají otevřenou možnost, že temná energie není dokonale konstantní. To je ale něco jiného než důkaz, že vesmír již přešel ze zrychlování do zpomalování. Rozhodnout mohou až přesnější měření supernov a nezávislé kosmologické testy.