„Zákony přírody nelze zrušit,“ říká astrofyzik Tomáš Gráf

Od nepaměti není pro lidstvo větší záhady než vesmír. Na světelné body na obloze se ptali naši předkové už od starověku, ale skutečně pohlédnout do vesmíru se daří lidstvu teprve od časů Galileových. V minulém století jsme zaznamenali obrovské úspěchy v dobývání kosmu, první družice, první kosmonauti, první kroky člověka na Měsíci, ale také projekt Voyager a další sondy mířící až k nejvzdálenějšímu okraji sluneční soustavy. Přesto navzdory mnohým poznatkům se vesmír jeví záhadnější než dříve. Může vůbec lidský mozek odhalit záhady přírody, vesmíru? To byla jedna z otázek pro Tomáše Gráfa, vedoucího Hvězdárny a planetária Johanna Palisy v Ostravě. V pořadu Před půlnocí z 29. března se ho ptala Šárka Bednářová.

Známá teorie velkého třesku, podle níž vesmír vznikl před 13,7 miliardami let, je mezi vědci všeobecně přijímána, nebo jsou tam stále velké pochyby?
V současné době je to standardní teorie, protože vysvětluje velké množství pozorovaných faktů. A dokonce v jedné etapě byly podle této teorie předpovězeny určité jevy (reliktní záření), které byly později pozorovány.
Jinou otázkou je, jak se dál bude tato teorie modifikovat, jak moc blízko se dostaneme v pozorování dávných končin vesmíru. Není totiž přesně jasné, jak vesmír vypadal těsně po svém vzniku. To bude popsatelné až teorií, která spojí teorii popisující gravitaci a teorii popisující mikrosvět, tedy kvantovou mechaniku. Potom se snad může stát, že se nejtěsnější okamžiky po velkém třesku popíší přesněji. A možná z toho pak vyplynou zase nějaké předpovědi pozorovatelných skutečností. Teorií lze totiž vytvářet mnoho, ale za standardní, vítěznou, je považována právě ta, která vysvětlí nejvíce pozorovaných faktů.

Ale jak už jste řekl, stále neznáme tvar a velikost vesmíru, nevíme, co bylo před jeho zrodem, a ani nevíme, jestli náš vesmír je jediným vesmírem. Máme vůbec kapacitu mozku na to, abychom to zodpověděli?
To nedokážu říct. Je to vidět na vývoji. Velmi dlouhou dobu lidé považovali vesmír za něco statického, neměnného. A to nejen ve smyslu nekonečnosti prostoru, ale i ve smyslu času – prostě trval odedávna a bude trvat stále. Docela revoluční myšlenkou pak bylo právě to, že se vesmír rozpíná. Nebyla to ovšem myšlenka teoretika, ale vyšlo to z pozorování Edwina Hubbela v první polovině 20. století.
Vesmír se rozpíná od svého počátku, ovšem jeho expanze se zrychluje. Tento poznatek přinesla pozorování velmi vzdálených supernov provedená teprve před dvanácti lety. Tato informace je dnes považována za standardní. A s tím souvisí to, že je ve vesmíru zřejmě přítomná takzvaná temná energie, která působí proti gravitaci. Dnes přitom pozorujeme její účinky, ale pravou podstatu neznáme.

Můžou vědci potvrdit, že se rychlost rozpínání vesmíru zvyšuje a že nelze vyloučit, že se vesmír roztrhá na kusy?
Nevím, jestli se roztrhá na kusy. Ale může se stát, že náš horizont, který můžeme pozorovat, bude natolik velký a vzdálenosti objektů ještě větší, že už žádné nedohlédneme. To znamená, že na našem horizontu události už nebude žádná jiná galaxie než ta naše. To jsou ale obrovská časová měřítka. Navíc není z pozorování docela jasný vývoj, jak se bude akcelerace rozpínání vesmíru dál zrychlovat.

Sluneční soustava a naše Země možná zanikne dřív než celý vesmír? Životnost sluneční soustavy se uvádí asi 7 miliard let.
To jsou časová měřítka nesrovnatelná s délkou lidského života. Ale naše Slunce skutečně bude existovat asi 7 miliard roků. Potom v něm začnou probíhat procesy, které povedou k tomu, že se na Zemi výrazně zvýší teplota tak, že tady život v podobě, v jaké ho známe, nebude možný.

V souvislosti s životností naší planety se objevily obavy, že by mohl explodovat největší urychlovač částic na světě, který je poblíž Ženevy. Může dojít při srážce atomů k nějaké apokalypse, k vytvoření černé díry, která by pohltila Zemi?
Je to velmi, velmi nepravděpodobné, nemožné. Tyto informace souvisejí s tím, o co se tam bude část vědců pokoušet. Oni totiž budou zkoumat takzvané kvark-gluonové plazma, což je stav látky, ve kterém se látka nacházela těsně po velkém třesku. Je to hezká symbióza, kdy kosmologům a astrofyzikům mohou pomoci částicoví fyzikové, protože o stavu látky za takto vysokých energií se toho zatím moc neví.

Čili urychlovač má simulovat velký třesk?
Tak to určitě ne.

Co si myslíte o možnosti existence života jinde ve vesmíru? Je ta pravděpodobnost velká?
Na tom je nejkrásnější, že to nevíme. Je to teprve patnáct let, co byla objevena jiná planetární soustava. Do té doby jsme to jen předpokládali. K dnešku víme o 450 planetách mimo sluneční soustavu, některé planetární soustavy jsou vícenásobné. A už teď se ukazuje, že představa, že všechny planetární soustavy musí být podobné té naší, je mylná. Je to docela slušná „zoologická zahrada“ planetárních soustav.

Americký astronom Carl Sagan říkal, že život ve vesmíru je poměrně rozšířený, ovšem v úplně odlišných formách než v těch pozemských?
Jsou určité indicie z vlastností prvků, že rozvinutější život je možný pouze na uhlíkové bázi. Já vidím problém v něčem jiném. I kdyby ve vesmíru mimozemský život vznikl, vzdálenosti ve vesmíru mohou být úžasně velké, takže i sebeinteligentnější civilizace by neměly po dobu své existence čas na to se kontaktovat.

Takže když sonda Voyager dorazí k jiné obydlené planetě s naší zprávou, že existuje nějaká Země, nemusíme už v tu chvíli dávno existovat?
My dva určitě ne a naše děti také ne. I kdyby se sonda vydala směrem, kde může narazit na nejbližší hvězdu, potrvá to desetitisíce let i déle. A i když nese nějaké poselství, nemusí tam být nikdo, kdo by ho přečetl.
Zatím se člověk snaží usilovně najít stopy života na tělesech sluneční soustavy. Je nový směr v astrobiologii, která už se stala uznávanou vědou, který nezaměřuje pozornost už jen na Mars, ale i na velké ledové měsíce velkých planet. Pod ledovou krustou se totiž může nacházet voda v tekutém stavu, což je prostředí, které může být docela přijatelné pro nižší formy života.
A stále pokračují výzkumy Marsu, které prokázaly určitou šanci, že před 3 miliardami let (tehdy byl Mars trochu jinou planetou než dnes, měl především hustější atmosféru) mohly být na Marsu primitivní organismy.

Četla jsem, že i na plynných obrech, jako je Jupiter, by mohl být život?
To je velmi málo pravděpodobné. Jedná se spíše o jeho měsíce, například Europa je takovým kandidátem. A když jste na to narazila, je s tím spojen jeden dost zásadní problém: lidé zatím nemají dokonalou metodiku, jak zkoumat toto prostředí, aniž by tam zanesli nějaké pozemské organismy. Tento problém ostatně právě řeší astrobiologie.

Jupiter je údajně jakýmsi kosmickým štítem pro Zemi, protože ji chrání před ničivým vesmírným „bombardováním“. Lze říci, že kdyby nebylo Jupiteru, život na Zemi by nevznikl?
Nevím, jestli je to možné říct takto ostře. Docela jistě určité okolnosti sehrály velmi důležitou roli, a to nejen existence velmi hmotné planety, protože sluneční soustava mohla vypadat celá úplně jinak. Ovšem podmínky na Zemi samotné, především zemskou rotaci, dlouhodobě stabilizovala přítomnost Měsíce.
Měsíc vznikl gigantickou srážkou tělesa o velikosti Marsu se Zemí. To je zvláštní věc. Na takovéto srážky se díváme většinou negativně, na druhou stranu, kdyby takto Měsíc nevznikl, tak bychom se tady nebavili.

Není to vlastně zázrak, že naše planeta prožívá tak dlouhé období relativního klidu ve vesmíru, který je vlastně plný nebezpečí?
Nebezpečí srážek s nějakými tělesy je tady pořád. Naštěstí častější jsou srážky s málo hmotnými tělesy, protože je jich ve sluneční soustavě mnohem více. A s určitou periodicitou (za 1 - 10 milionů let) dojde k nějaké katastrofické srážce. Teď máme relativní štěstí, ovšem musíme si uvědomit, že délka období, co je člověk člověkem, je z astronomického hlediska poměrně krátká.

Kdysi jsem dostala do rukou knihu o černých dírách. Jedna obrovská černá díra se skrývá přímo ve středu naší Mléčné dráhy. Co vlastně o černých dírách spolehlivě víme? Spekuluje se o tom, že mohou mít podíl na vzniku a emisi života ve vesmíru?
Zatím se rozlišují dva základní typy. Jsou to černé díry, které vzniknou zánikem velmi hmotných hvězd. Takových kandidátů na černou díru je v naší Galaxii kolem dvaceti. Mluvíme o „kandidátech“, protože černá díra má tak silné gravitační pole, že nemůžeme přijímat žádné záření, protože z ní téměř žádné nevychází. Ovšem vedle ní se dějí velice silné energetické procesy a v okamžiku, kdy je složkou dvojhvězdy, sledování těchto procesů dává velmi silný důkaz o tom, že se tam nachází černá díra.
Jak jste naznačila, existuje ještě jedna třída černých děr, kterým se říká supermasivní černé díry. Ty se vyskytují v centrech především spirálních galaxií, protože ty na to mají dostatečnou hmotnost. Jedna z nich je i v centru naší Galaxie – nachází se ve směru souhvězdí Střelce. Důkazy o tom, že tam existuje, plynou z fyzikální procesů v těsném okolí supermasivní černé díry, které emitují vysoce energetické záření.

Albert Einstein svoje bádání nazýval „nahlédnout do boží mysli“. Mohl podle vás nastavit tyto přesné parametry vesmíru, řekněme, bůh?
Nevím, jestli bůh, nebo někdo, koho si takto pojmenujeme. Dozajista ale platí zákony přírody, které nás omezují a které, i kdybychom měli ten sebelepší parlament, bychom nemohli zrušit. Jsou to tedy především přírodní zákony, které udělaly vesmír, jaký je. Kdyby hodnoty některých konstant byly trošičku jiné, vesmír by vypadal docela jinak. Ostatně část kosmologů hledá právě takovéto nuance a ukazuje se, že v určitých momentech je vesmír docela přesně vyladěn na to, aby tady člověk mohl existovat. Ale můžeme to i celé obrátit: jsme takoví, jací jsme, právě proto, že vesmír má takové vlastnosti, jaké má.

Jak se jako astronom díváte na možnost, že bůh stvořil Zemi za šest dní?
To je velmi obrazná záležitost a samotná existence boha ten problém nijak neřeší. Logicky další otázkou totiž je, kdo stvořil boha a odkud se vzal. Je to řetězec záhad a otázek. Některé z nich možná navždy zůstanou bez odpovědi.

Co vás osobně přivedlo ke studiu astronomie a vesmíru?
Někdy na střední škole za mnou přišel spolužák s tím, že z oborů, o které se zajímá, škrtá astronomii a že už se bude zabývat jen pavouky a že má doma nějaké knihy o pozorování proměnných hvězd. Ty jsem si půjčil a tím to začalo. Svou roli v tom také sehrála aktivní podpora rodičů. Potom jsem studoval nikoliv astrofyziku, ale odbornou fyziku v Brně, běžné studium jsem měl pak zaměřené na astrofyziku a teoretickou fyziku. V současnosti se živím především popularizací astronomie.

Co je na studiu astronomie to vůbec nejtěžší?
Teoretická fyzika a vyšší matematika, alespoň pro mě.

Jste vedoucím Hvězdárny a planetária Johanna Palisy v Ostravě. Jaký je vůbec zájem veřejnosti o vesmír?
Statistika naší návštěvnosti je dlouhodobě stabilní. Za patnáct roků máme návštěvnost vyšší než 50.000 osob.

Pozorování hvězd, přednášky, to je asi náplní hvězdárny a planetária. Ale vaše hvězdárna se zabývá i speciální programem Eridanus?
Nabízíme prostor k seberealizaci talentované mládeži, studentům, potažmo mladým lidem, kteří mají už řádná civilní zaměstnání a o astronomii se zajímají amatérsky. Právě tito lidé pak tvoří skupinu pozorovatelů Eridanus, která se zapojila do některých programů.
Zmínil bych program docenta Marka Wolfa z Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy, který je zaměřen na pozorování excentrických dvojhvězd. A potom je obecně po celém světě boom pozorování transitu exoplanet, kdy se pozorují planety mimo naší sluneční soustavu.

Co jsou to ty dvojhvězdy?
To jsou hvězdy, které obíhají kolem společného těžiště. Vzdálené jsou od nás mnohdy desítky nebo stovky světelných let. Ale u těch, u kterých máme to štěstí, že ležíme v rovině, ve které se zakrývají, je možné sledovat jejich zákryty. Zákryty znamenají, že se jasnost soustavy zvyšuje a snižuje, a z této takzvané světelné křivky je pak možné určit některé parametry.

Vaše planetárium se jako jediné v republice pouští do nového projektu. Zkuste ho představit?
Je to takzvaná stereoskopická projekce, která je známá spíše pod nepřesným názvem 3D. Spouštíme ji 24. dubna pořadem Virtuální vesmír: Start! Tím virtuálním vesmírem máme na mysli to, že k první vizualizaci použijeme speciální švédský software Uniview ve stereoskopické verzi. Ten umožňuje cestovat prostorem, třeba sluneční soustavou nebo naší Galaxií, za použití speciálních brýlí se dvěma projektory.
Princip je založen na tom, že pravé a levé oko je v brýlích vybaveno jiným interferenčním filtrem, takže pro každé oko projektory promítají jiný obraz. To se pak dohromady skládá v prostorový vjem. Ovšem je to stereoskopické promítání, tedy na trochu jiné bázi, než je třeba kino I-MAX, kde se používá polarizační princip. V našem případě vidíme obraz vždy prostorově, ale na dobu, kdy budou věci skutečně 3D, že je budeme moci obcházet jako reálný exponát, si ještě počkáme.

(redakčně kráceno)