Kad pogledamo daleki Svemir, svuda vidimo galaksije - u svim smjerovima udaljenim milijunima, pa čak i milijardama svjetlosnih godina. Kako postoje dva trilijuna galaksija koje bismo mogli promatrati, zbroj svega što je iza njih je veće i hladnije od naših najduljih zamisli. Jedna od najzanimljivijih činjenica je da se sve galaksije koje smo ikada vidjeli poštuju (u prosjeku) istim pravilima: što su dalje od nas, to se brže udaljavaju od nas. Ovo otkriće, koje su Edwin Hubble i njegovi kolege učinili 1920-ih, doveli su nas do slike svemira koji se širi. Ali što ako se širi? Znanost zna, a sada ćete i vi.
Što dalje gledamo, što dalje u vremenu koje gledamo, vidimo još nerazvijeni Univerzum. Ali - samo ako se opća relativnost primjenjuje na svemir koji se širi
U čemu se (gdje) Svemir širi?
Na ovo se pitanje ovo pitanje može činiti zvučnim. Jer sve što se širi obično se sastoji od materije i postoji u prostoru i vremenu svemira. Ali sam Univerzum je prostor i vrijeme koji sadrži materiju i energiju u sebi. Kada kažemo da se "svemir širi", mislimo na širenje samog prostora, kao rezultat koji se pojedine galaksije i klasteri galaksija udaljavaju jedna od druge. Najlakši način bio bi zamisliti kuglu tijesta s grožđicama iznutra, koja se peče u pećnici, kaže Ethan Siegel.
Model rastuće „bunde“svemira, u kojem se relativne udaljenosti povećavaju kako se prostor širi
Ovo tijesto je tkanina svemira, a istaknuti su povezane strukture (poput galaksija ili nakupina galaksija). S gledišta bilo koje grožđice, sve ostale grožđice odmaknut će se od njega, i što su dalje, to će brže proći. Samo u slučaju Svemira, nema pećnice i zraka izvan tijesta, postoji samo tijesto (prostor) i grožđice (tvar).
Redift je stvoren ne samo povlačenjem galaksija, već i prostorom između nas
Promotivni video:
Kako znamo da se ovaj prostor širi i da se galaksije ne povlače?
Ako vidite predmete kako se udaljavaju od vas u svim smjerovima, postoji samo jedan razlog koji to može objasniti: razmak između vas i tih objekata širi se. Također možete pretpostaviti da se nalazite u središtu eksplozije, a mnogi su predmeti jednostavno udaljeniji i brže uklonjeni, jer su dobili više energije eksplozije. Da je to slučaj, mogli bismo to dokazati na dva načina:
- Na velikim udaljenostima i velikim brzinama bit će manje galaksija, jer bi se s vremenom snažno širile u svemir;
- Omjer crvenog pomaka i udaljenosti poprimit će specifičan oblik na velikim udaljenostima, koji će se razlikovati od oblika ako se tkivo prostora proširi;
Kad promatramo velike udaljenosti, ustanovimo da je što je dalje u svemiru gustoća galaksija veća nego što nam je bliža. To je u skladu sa slikom u kojoj se prostor širi, jer gledanje dalje isto je kao i gledanje u prošlost gdje je došlo do manjeg širenja. Otkrivamo i da udaljene galaksije imaju omjer crvenog pomaka i udaljenosti koji odgovara širenju prostora, a uopće ne - ako bi se galaksije jednostavno brzo odmakle od nas. Znanost može odgovoriti na ovo pitanje na dva različita načina, a oba odgovora podržavaju širenje svemira.
Je li se svemir uvijek širio istom brzinom?
Mi ga nazivamo Hubble konstantom, ali je konstantan samo u prostoru, a ne u vremenu. Svemir se trenutno širi sporije nego u prošlosti. Kada govorimo o brzini širenja, govorimo o brzini po jedinici udaljenosti: danas je oko 70 km / s / Mpc. (Mpc je megaparsec, otprilike 3.260.000 svjetlosnih godina). Ali brzina širenja ovisi o gustoći svih različitih stvari u svemiru, uključujući materiju i zračenje. Kako se svemir širi, materija i zračenje u njemu postaju manje gusti, a zajedno sa smanjenjem gustoće, smanjuje se i brzina širenja. Svemir se proširio brže i usporavao je od Velikog praska. Hubble konstanta je pogrešan naziv, to bi trebao biti nazvan Hubble parametrom.
Daleke sudbine svemira nude različite mogućnosti, ali ako je tamna energija zaista konstantna, kao što pokazuju podaci, slijedit ćemo crvenu krivulju
Hoće li se svemir proširiti zauvijek ili će se ikada zaustaviti?
Nekoliko generacija astrofizičara i kozmologa zbunjivalo se nad tim pitanjem, a na njega je moguće odgovoriti samo određivanjem brzine širenja Svemira i svih vrsta (i količina) energije prisutne u njemu. Već smo uspješno izmjerili koliko obične materije, zračenja, neutrina, tamne materije i tamne energije postoji, kao i brzine širenja svemira. Na temelju zakona fizike i onoga što se dogodilo u prošlosti, čini se da će se svemir zauvijek proširiti. Iako vjerojatnost nije 100%; ako se nešto poput tamne energije u budućnosti ponaša drugačije u usporedbi s prošlošću i sadašnjošću, svi naši zaključci morat će se preispitati.
Kreću li se galaksije brže od brzine svjetlosti? Nije li zabranjeno?
Sa našeg gledišta, prostor između nas i daleke točke proširuje se. Što je dalje od nas, to nam se brže čini, odmiče. Čak i ako je stopa ekspanzije bila malena, udaljeni bi objekt jednog dana prešao prag bilo koje ograničene brzine, jer bi se brzina ekspanzije (brzina po jedinici udaljenosti) višestruko povećala na dovoljnoj udaljenosti. GRT odobrava ovaj scenarij. Zakon da ništa ne može putovati brže od brzine svjetlosti odnosi se samo na kretanje objekta kroz prostor, a ne na širenje samog prostora. U stvarnosti, same galaksije kreću se brzinom od samo nekoliko tisuća kilometara u sekundi, što je znatno ispod granice od 300 000 km / s postavljenu brzinom svjetlosti. To je širenje svemira koje uzrokuje recesiju i crveni pomak, a ne istinsko kretanje galaksije.
Unutar promatranog svemira (žuti krug) nalazi se otprilike 2 trilijuna galaksija. Galaksije koje su bliže trećini puta do ove granice, nikada nećemo uspjeti sustići zbog širenja Svemira. Samo 3% volumena svemira otvoreno je za istraživanje ljudi
Širenje svemira nužna je posljedica činjenice da materija i energija ispunjavaju prostor-vrijeme, što se pokorava zakonima opće relativnosti. Sve dok postoji materija postoji i gravitacijska privlačnost, pa ili gravitacija pobjeđuje i sve se ponovo steže, ili gravitacija gubi i dobiva širenje. Ne postoji središte širenja i ne postoji ništa izvan prostora koji se širi; to je sama tkanina svemira koja se širi. Ono što je najzanimljivije, čak i da smo danas brzinom svjetlosti napustili Zemlju, mogli bismo posjetiti samo 3% galaksija u promatranom svemiru; 97% njih je već izvan našeg dosega. Svemir je složen.
Ilya Khel