Kui vaatame kaugele Universumile, näeme galaktikaid igal pool - kõigist suundadest, miljonite ja isegi miljardite valgusaasta kaugusel. Kuna on kaks triljonit galaktikat, mida me võiksime jälgida, on nende taga olevate asjade summa suurem ja jahedam kui meie kõige metsikumate kujutluste jaoks. Üks huvitavamaid fakte on see, et kõik galaktikad, mida me kunagi oleme täheldanud, järgivad (keskmiselt) samu reegleid: mida kaugemal nad meist on, seda kiiremini nad meist eemalduvad. See avastus, mille Edwin Hubble ja tema kolleegid tegid juba 1920. aastatel, viisid meid pildi laienevast universumist. Aga mis siis, kui see laieneb? Teadus teab ja nüüd saate.
Mida kaugemale me vaatame, seda kaugemale ajas tagasi vaatame, nägemata veel arenemata Universumit. Kuid - ainult siis, kui laienevale universumile rakendatakse üldist relatiivsusteavet
Milles (kus) Universum laieneb?
Esmapilgul võib see küsimus tunduda mõistlik. Sest kõik, mis laieneb, koosneb tavaliselt ainest ja eksisteerib universumi ruumis ja ajas. Kuid Universum ise on ruum ja aeg, mis sisaldab ainet ja energiat iseenesest. Kui ütleme, et "universum laieneb", peame silmas kosmose enda laienemist, mille tagajärjel üksikud galaktikad ja galaktikate klastrid üksteisest eemalduvad. Lihtsaim viis oleks ette kujutada taignapall, mille sees on rosinad ja mida küpsetatakse ahjus, ütleb Ethan Siegel.
Universumi laieneva "kuke" mudel, milles ruumi laienedes suhteline kaugus suureneb
See tainas on kosmosekangas ja esiletõstetud on omavahel sarnased struktuurid (nagu galaktikad või galaktikaparved). Mis tahes rosina seisukohast eemalduvad kõik muud rosinad sellest ja mida kaugemale nad jäävad, seda kiiremini. Ainult Universumi puhul pole tainast väljaspool ahju ja õhku, on ainult tainas (ruum) ja rosinad (aine).
Punast nihet ei loo mitte ainult galaktikate taandumine, vaid pigem meievaheline ruum
Reklaamvideo:
Kuidas me teame, et see ruum laieneb ja galaktikad ei taandu?
Kui näete objekte eemalduvat kõikidest suundadest, on see ainult ühel põhjusel seletatav: teie ja nende objektide vaheline ruum laieneb. Võiksite ka eeldada, et olete plahvatuse keskpunkti lähedal ja paljud objektid asuvad lihtsalt kaugemal ja eemaldatakse kiiremini, kuna nad said rohkem plahvatusenergiat. Kui see nii oleks, saaksime seda kahel viisil tõestada:
- Suurtel vahemaadel ja suurtel kiirustel on vähem galaktikaid, kuna aja jooksul levivad nad kosmoses tugevalt;
- punanihke ja vahemaa suhe omandab suurte vahemaade korral kindla kuju, mis erineb kujust laienedes selle kujust;
Suurte vahemaade vaatamisel leiame, et mida kaugemal universumis on galaktikate tihedus suurem kui meile lähemal. See on kooskõlas pildiga, milles ruum laieneb, sest kaugemale vaatamine on sama mis minevikku vaatamine, kus laienemist on olnud vähem. Samuti leiame, et kaugetel galaktikatel on punase nihke ja kauguse suhe, mis vastab ruumi laienemisele, ja üldse mitte - kui galaktikad lihtsalt eemalduksid meist kiiresti. Teadus saab sellele küsimusele vastata kahel erineval viisil ja mõlemad vastused toetavad universumi laienemist.
Kas universum on alati laienenud sama kiirusega?
Me nimetame seda Hubble'i konstandiks, kuid see on konstantne ainult ruumis, mitte ajas. Universum laieneb praegu aeglasemalt kui varem. Kui räägime laienemiskiirusest, siis räägime kiirusest ühe ühiku kohta: täna umbes 70 km / s / Mpc. (Mpc on megaparsec, umbes 3 260 000 valgusaastat). Kuid paisumise kiirus sõltub universumi kõigi erinevate asjade, sealhulgas mateeria ja kiirguse tihedusest. Universumi laienedes muutuvad selles olev aine ja kiirgus vähem tihedaks ning koos tiheduse vähenemisega väheneb ka laienemise kiirus. Universum on minevikus kiiremini laienenud ja pärast Suurt Pauku on aeglustunud. Hubble'i konstant on valearvamus, seda tuleks nimetada Hubble'i parameetriks.
Universumi kaugemad saatused pakuvad erinevaid võimalusi, kuid kui tume energia on tõeliselt püsiv, nagu andmed näitavad, järgime punast kõverat
Kas universum laieneb igaveseks või peatub see kunagi?
Mitu põlvkonda astrofüüsikuid ja kosmolooge on selle küsimuse üle hämmingus olnud ning sellele on võimalik vastata ainult siis, kui määratakse kindlaks Universumi ja kõigi selles esinevate energia liikide (ja koguste) laienemise kiirus. Oleme juba edukalt mõõtnud, kui palju on tavalist ainet, kiirgust, neutriinoid, tumedat ainet ja tumedat energiat ning universumi paisumiskiirust. Füüsikaseaduste ja minevikus toimunu põhjal näib, et universum laieneb igavesti. Kuigi tõenäosus pole 100%; kui midagi tumeda energia taolist käitub tulevikus erinevalt võrreldes mineviku ja olevikuga, tuleb kõik meie järeldused üle vaadata.
Kas galaktikad liiguvad kiiremini kui valguse kiirus? Kas see pole keelatud?
Meie vaatenurgast avardub meie ja kaugema punkti vaheline ruum. Mida kaugemale ta meist jõuab, seda kiiremini meile tundub, see kaugeneb. Isegi kui paisumiskiirus oleks väike, ületaks kauge objekt ühel päeval mis tahes piirava kiiruse läve, sest paisumiskiirus (kiirus vaheühiku kohta) korrutab piisava vahemaa korral mitu korda. GRT kiidab selle stsenaariumi heaks. Seadus, et miski ei saa liikuda kiiremini kui valguse kiirus, kehtib ainult objekti liikumisel läbi ruumi, mitte ruumi enda laienemisele. Tegelikkuses liiguvad galaktikad ise kiirusega vaid paar tuhat kilomeetrit sekundis, mis on tunduvalt alla valguse kiiruse seatud 300 000 km / s piiri. Allakäigu ja punanihke põhjustab universumi laienemine, mitte galaktika tõeline liikumine.
Vaatlevas universumis (kollane ring) on umbes 2 triljonit galaktikat. Galaktikad, mis on sellele piirile lähemal kui kolmandik teest, ei saa me Universumi laienemise tõttu kunagi järele. Ainult 3% Universumi mahust on avatud inimeste uurimiseks
Universumi laienemine on vajalik tagajärg asjaolule, et mateeria ja energia täidavad ruumi-aega, mis järgib üldrelatiivsuse seadusi. Kuni on ainet, on olemas ka gravitatsiooniline külgetõmme, nii et kas gravitatsioon võidab ja kõik kahaneb uuesti, või gravitatsioon kaotab ja võidab laienemise. Laienemiskeskust pole ja laienevast ruumist väljaspool pole midagi; laieneb just universumi kangas. Kõige huvitavam on see, et isegi kui me lahkuksime Maalt täna valguse kiirusel, võiksime külastada ainult 3% vaadeldava universumi galaktikatest; Neist 97% on juba meie käeulatusest väljas. Universum on keeruline.
Ilja Khel
