Jaká je průměrná hustota vesmíru? Existuje někde vakuum?

Průměrná hustota vesmíru představuje jedno z čísel, které kosmology velmi zajímá, neboť se od její hodnoty odvíjí zejména budoucnost našeho vesmíru. Pokud by byla tato hustota větší než tzv. kritická hustota, začal by se vesmír v určitém okamžiku smršťovat, zatímco pokud je hustota menší než kritická, bude se rozpínat navždy.

V současnosti se kritická hustota odhaduje na pět atomů v metru krychlovém (tedy 8 × 10⁻²⁷ kg.m⁻³), zatímco reálná průměrná hustota hmoty ve vesmíru se odhaduje na 0,2 atomu v metru krychlovém. Hustotě však přispívá ještě ne zcela pochopená skrytá látka (temná hmota) a též temná energie. Podle současných měření je průměrná hustota všech komponent vesmíru v rámci přesnosti měření přesně kritická, vesmír je proto v podstatě plochý. Jeho neustálé rozpínání zabezpečuje přebytek temné energie s odpudivým účinkem.

TIP: Proč je vesmír tak chladný?

Hustota „kosmického vakua“ se však od předchozí hodnoty místně odchyluje, větší je přirozeně v rámci galaxií. V okolí Země činí průměrná hustota 1–10 atomů v kubickém centimetru, což je shodou okolností i přibližně průměrná hustota prostoru v Galaxii; ta se však od uvedené hodnoty místně odchyluje i tisíckrát na obě strany. Absolutní prázdno však nikde ve vesmíru nenajdeme. I v naprostém prázdnu neustále vznikají páry částice–antičástice, které téměř okamžitě anihilují. Odborníci mluví o fluktuacích vakua nebo o energii vakua. K pochopení těchto jevů je zapotřebí se zabývat moderními fyzikálními teoriemi, především kvantovou teorií a kvantovou chromodynamikou.