13,8 miljardit aastat tagasi oli universum ainsus - kosmos oli lõpmatuseni kõrgrõhkkonna poolt kokku surutud. Kuid vähem kui ühe sekundi murdosa jooksul laienes see pisike täpp uskumatult suuruseks. Meie universumi klassikalisel ajalool on algus, keskpunkt ja lõpp. Niisiis peaks Albert Einsteini üldise relatiivsusteooria (GR) kohaselt Universumi paisumine aja jooksul aeglustuma. Reaalsus maalib aga hoopis teistsuguse pildi: universum laieneb üha kiiremini ja kiiremini. Teadlaste arvates on selle lahknevuse põhjuseks salapärane tume energia, kuid on võimalik, et meie arusaam universumist ja selle arengust tuleb üle vaadata.
Selle kohta, kuidas meie universum tekkis ja miks see eksisteerib, on palju oletusi.
Kuidas see kõik alguse sai ja kas saaks teisiti olla?
Universum hakkas laienema kohe pärast Suurt Pauku. Laienemise määr selle arengu varases staadiumis - seda protsessi nimetatakse kosmoloogiliseks inflatsiooniks - oli palju kiirem kui pärast inflatsiooni lõppu. Niisiis, järk-järgult Universum laienes ja jahtus, kuid ainult murdosa algkiirusest. Järgmise 380 000 aasta jooksul oli universum nii tihe, et kosmos oli hajutatud osakeste läbipaistmatu, ülimalt kuum plasma. Kui universum esimeste vesinikuaatomite moodustamiseks piisavalt jahtus, muutus see valguse läbilaskmiseks läbipaistvaks. Siis purskas kiirgus kõigis suundades ja universum oli teel selliseks, nagu me seda täna näeme - tühjaks ruumiks, mis vaheldub gaaside ja tolmu, tähtede, galaktikate, mustade aukude ja muude mateeria ja energia vormidega. Lõpuksmõne mudeli järgi levivad kõik aine tükid üksteisest nii kaugele, et kaovad järk-järgult. Universumist saab eraldatud footonite külm, homogeenne supp. Aga mis juhtuks, kui Suur Pauk pole selle kõige algus?
Suure Paugu teooria on nii laialt aktsepteeritud, et mõnikord võite unustada, et see on lihtsalt teooria, millel on puudusi. Just sel põhjusel pakuvad teadlased mitmesuguseid võimalusi sündmuste arendamiseks. Näiteks on pakutud, et Suur Pauk võis olla pigem „Suur põrge” - pöördepunkt käimasolevas universumi kokkutõmbumis- ja laienemistsüklis. Teine eeldus on see, et Suurest Paugust sai peegelduspunkt, kui meie universumi peegelpilt ulatub väljapoole “teist poolt”, milles antimaterjal asendab ainet ja aeg ise voolab vastupidises suunas. Kolmanda oletuse kohaselt on Suur Pauk universumi üleminekupunkt, mis on alati olemas olnud ja laieneb ka lõpmatuseni. Kõik need teooriad jäävad väljapoole tavapärast kosmoloogiat,kuid nad kõik leidsid tuge lugupeetud teadlaste seas. Uute konkureerivate teooriate kasvav arv viitab sellele, et võib-olla on aeg mõelda ümber tõsiasjale, et Suur Pauk tähistab ruumi ja aja algust.
Universum, mida me praegu näeme, koosneb gaasi ja tolmu klastritest, tähtedest, mustadest aukudest ja galaktikatest.
Reklaamvideo:
Mis siis, kui Suurt Pauku tegelikult ei juhtu?
Akadeemilistes ringkondades on korduvalt väljendatud ideed, et Suurt Pauku … ei eksisteerinud. Nii esitas 1992. aastal tagasi kirjutatud samanimelise raamatu autor Eric Lerner uuringu tulemused, mille kohaselt Inverssi väljaande andmetel on Suure Paugu teooria ja vaadeldava faktilise teabe vahel lahknevus. "Kosmoloogia arendamiseks on vaja loobuda Suure Paugu peamisest hüpoteesist," - öeldi Lerneri avalduses. "Kosmoloogia tõeline kriis on see, et kunagi ei olnud suurt pauku."
Räägime tõendite ebakõlast liitiumi olemasolu kohta kosmoses, millest astronoomid on Lerneri sõnul juba ammu teada. Teadlased usuvad täna, et täpsed heeliumi, deuteeriumi ja liitiumi kogused saadi termotuumasünteesi käigus tihedas, väga kuumas keemiliste elementide pilves, mis ilmus pärast Suurt Pauku. Lerner, kes on aastakümneid veetnud selliseid reaktsioone üksikasjalikult jälgides, ütleb aga, et tema ja teiste teadlaste leiud ei lange kokku vanemate tähtede vaatlustel põhinevate pikaajaliste teooriatega. Ta leidis, et vanades tähtedes on täheldatud vähem kui pool heeliumi ja vähem kui üks kümnendik liitiumist, kui ennustati Suure Paugu nukleosünteesi teooria järgi, mille kohaselt veerand kogu universumi massist on heelium. Lerner on veendunud, et enne esimeste tähtede ilmumist meie galaktikas ei tekkinud ei liitiumi ega heeliumi.
Kas meie Universum oleks võinud millestki tuleneda?
Kuid mitte kõik teadlased ei nõustu Lerneri teooriaga. Lõuna-California ülikooli astronoomiaprofessori Vae Perumyani sõnul tsiteerib Lerner harva eelretsenseeritud artikleid ja paljud tema argumendid ei pea vett. Niisiis, Perumian usub, et mikrolaine kosmiline taustkiirgus (või reliktiivne kiirgus), mis näitab Suurest Paugust tulevat kiirgust, on kosmoloogilise teooria tugisammas, mida Lerner ei saa vaidlustada. Pealegi, kui Suure Paugu teoorias oleks nii tõsiseid vigu, poleks Lerner olnud selle teooria ainus kriitik.
Kuid Lerner pole üksi. Nobeli preemia laureaadi kosmoloog James Peebles leiab, et on vaja lõpetada meie universumi varaseimate hetkede nimetamine "Suureks Pauguks". Agence France Presse andmetel pole Peeblesi arvates hea viis kontrollida, kas selline sündmus nagu Suur Pauk leidis aset tõesti - kosmoloogidel on tõendeid kiirest laienemisest väljapoole, kuid miski pole diskreetsem kui ainsuspunkt, mis plahvatas, et luua kõike Universum. Peeblesil pole Suure Paugu teooriale alternatiivi, kuid ta on veendunud, et ilma piisavate andmeteta ei tohiks teadlased eeldada, et see mugav hüpotees on õige. Samas tõdeb teadlane, et universumi alguse kirjeldamiseks parema viisi puudumisel töötab Suur Pauk suurepäraselt. Oma arvutustes peab Peebles kinni ka üldtunnustatud teooriast, kuigi talle see tegelikult ei meeldi.
Suur põrge: kas universum saab lõpmatuseni laieneda?
Akadeemiliste ringkondade kõige levinum hüpotees Big Bounce põhineb rahulolematul kosmoloogilise inflatsiooni ideega. Kosmiline mikrolaine taustkiirgus on olnud universumi kõigi mudelite põhitegur alates selle esmakordsest avastamisest 1965. aastal. Veelgi enam, CMB on peamine teabeallikas varajase universumi väljanägemise kohta ja samal ajal mõistatus füüsikutele. Fakt on see, et reliktiivne kiirgus näeb välja sama ka nendes piirkondades, mis näib, et ei saaks kunagi kogu Universumi ajaloo jooksul üksteisega suhelda.
Armid, mis Suure Paugu jätsid nõrgasse reliikviasse, mis tungib läbi kogu kosmose, annavad vihjeid selle kohta, kuidas varajane universum välja nägi.
Big Bounce'i hüpoteesi kohaselt laieneb universum, kuni see laguneb ühe lõpmatuseni - tsüklini, mis kestab igavesti. 2007. aastal esitas Einsteini mudelil põhinev Pennsylvania ülikooli füüsik Martin Bojald Loopi kvantgravitatsiooni teooria - kvantfüüsika valdkonna, mis kirjeldab varajases universumis domineerinud ülikõrgeid energiaid. Seega jõudsid teadlased järeldusele, et universum ei tulene mitte millestki. ega laiene lõputult. Bozhawaldi uuringud näitavad aga, et hüpoteetiline eelmine universum polnud täpselt sama, mis meie oma. Üldiselt on Big Reboundi hüpotees kooskõlas kuuma paksu universumi Suure Paugu pildiga, mis sai alguse 13,8 miljardit aastat tagasi ja hakkas laienema ja jahtuma. Kuid selle asemelruumi ja aja alguseks saada oli suur pauk universumi ülemineku varasemast olemasolu faasist, mille jooksul kosmos vähenes.
Kriitikute arvates on selle teooria toetuseks siiski vähe tõendeid. Näiteks kirjutas Columbia ülikooli matemaatik Peter Voight oma ajaveebis Not Even Wrong: "Et pidada õigustatud teooriaks, peavad sellised väited olema tõenditega kinnitatud."
Vastuste otsimine: kõik teed viivad tumeda energia juurde
Lähtudes sellest, et üldiselt aktsepteeritud teooria Universumi väljanägemise ja arengu kohta on Suure Paugu teooria, proovivad teadlased leida vastuse küsimusele, miks Universum laieneb kiirendusega.
Tume aine ja tume energia on tõenäoliselt meie universumi mõistmise võtmed.
Kuna teadlased analüüsisid tähtede ja galaktikate liikumist, järeldasid nad, et seal olid nähtamatud osakesed, mida nad nimetasid tumeaineks. Ja Universumi paisumise pidev kiirendus (Hubble'i konstant) viitas sellele, et selle põhjustas teatud nähtus, mida teadlased nimetasid tumedaks energiaks. Tume energia ja tume aine on meie aja peamised teaduslikud saladused, seetõttu otsivad tumeda energia uurimise rahvusvahelise töörühma (DES) teadlased vastuseid. DES alustas tegevust 2004. aastal ja praegu osaleb projektis 400 teadlast 26 erinevast teadusasutusest seitsmes riigis. Teadlased otsivad tumedat energiat kõige tundlikuma astronoomilise digitaalkaamera abil, mille eraldusvõime on 570 megapikslit. Kaamera paigaldatakse Viktor Blanco teleskoobile Tšiili Andides asuvas Cerro Toledo observatooriumis. See on omamoodi skalpell, mis on varustatud viie läätsega.
Teadlaste arvates tuleks vastused põhiküsimustele, kuidas universum tekkis ning milline on tume aine ja tume energia, tuleks laiemale üldsusele esitada umbes viie aasta pärast. DES-i eesmärk on analüüsida 100 000 galaktikat, mis asuvad kuni 8 miljardi valgusaasta kaugusel. Kuna tumedat energiat ei ole võimalik näha, mõõdavad teadlased Hubble'i konstanti, et täpselt kindlaks teha, kas tume energia on olemas ja millest see koosneb. Ühel või teisel viisil peame lihtsalt ootama rahvusvahelise teadlaste meeskonna töö tulemusi ja tegema eeldusi selle kohta, milline on meie Universum.
Lyubov Sokovikova
