Ko gero, didžiausias atradimas apie Visatą, kurį padarėme praėjusio amžiaus pabaigoje, kai sužinojome vieną keisčiausių kosminių tiesų: tolimos galaktikos ne tik bėga nuo mūsų, laikui bėgant, bet ir skraido greičiau ir greičiau. Suaugusios „Supernova“paieškos komandos pagalba, atradus vis spartėjančią Visatos plėtrą, padedant „High-z Supernova“paieškos komandai, mokslininkai pelnė Nobelio fizikos premiją. Nors tai yra vienas keisčiausių ir neįprastiausių reiškinių visatoje.
Faktas yra tas, kad Visata ne visada įsibėgėjo, skriedama tolyn nuo mūsų. Milijardus metų plėtra sulėtėjo, ir tam, kas gyveno prieš dešimt milijardų metų, gali atrodyti, kad ji susitraukia. Kas nutiko?
- „Salik.biz“
1920-aisiais buvo pateikti keturi įrodymai - trys stebimi ir vienas teorinis - kad visata plečiasi. Jie yra čia:
1. Sužinojo, kad spiraliniai ūkai naktiniame danguje buvo tikros galaktikos, arba „salų visatos“, turinčios milijardus žvaigždžių ir esančių toli už Paukščių Tako.
2. Vesto Sliferio išmatuotas šių galaktikų raudonos ir bliuzo poslinkis parodė, kaip greitai šios galaktikos arba nutolsta nuo mūsų (raudonasis poslinkis), ar artėja prie mūsų (bliuzo poslinkis), o didžioji dauguma laikėsi pirmojo scenarijaus.
3. Atstumo matavimus iki kiekvienos iš šių galaktikų atliko Edvinas Hablas ir jo padėjėjas Miltonas Humasonas. Kartu su Slipherio pastebėjimais jie atskleidė aiškų ryšį: kuo toliau buvo galaktika, tuo greičiau atrodė, kad nutolsta nuo mūsų.
4. Galiausiai, galingas teorinis šuolis, kurį padarė Einšteino bendroji reliatyvumo teorija: suvokimas, kad Visata, užpildyta maždaug vienodo tankio galaktikomis visomis kryptimis, turi būti nestabili, nebent ji plečiasi ar traukiasi.
Tai leido susidaryti 1929 m. Visatos vaizdą: ji buvo karštesnė, tankesnė ir anksčiau plėtėsi greičiau, o vėliau laikui bėgant tapo šaltesnė, ne tokia tanki ir plėtėsi lėčiau.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Didžiojo sprogimo požiūriu tai yra gana logiška. Įsivaizduokite „Didįjį sprogimą“kaip pradinį pistoletą didelėms kosminėms lenktynėms, lenktynėms tarp pradinio išsiplėtimo iš vienos pusės, kuris iš pradžių buvo labai greitas, ir gravitacijos iš kitos pusės, kuris viską sutraukia. Nesunku įsivaizduoti tris skirtingus variantus, kurių kiekviena lemia skirtingą visatos tempą:
1. Didelis suspaudimas. Galbūt pradinis išsiplėtimo tempas buvo gana didelis, tačiau sunkio jėga buvo stipresnė. Plėtimasis turėtų sulėtėti ir sustoti. Visata turi pasiekti maksimalų dydį ir pradėti trauktis. Ir galiausiai jis turi vėl žlugti, grįždamas į valstybę prieš Didįjį sprogimą.
2. Puikus užšalimas. Tai yra priešingas scenarijus: tokiu atveju plėtra prasideda greitai, o gravitacija ją lėtina, tačiau nepakankamai. Išsiplėtimas trunka amžinai, gravitacija jį visą laiką lėtina, bet negali jo sustabdyti. Šis scenarijus žinomas kaip Visatos mirtis: Didžioji užšalimas.
3. Kritinė visata. Taip pat yra galimybė, kad atsidursite viduryje, kai išsiplėtimo greitis ir sunkio jėgos suvienodins vienas kitą, o plėtimosi greitis laikui bėgant sulėtės. Viena dalelė mažiau, dar viena dalelė Visatoje - ir jūs gausite pirmą ar antrą scenarijų. Bet šios dalelės nėra. „Kritinės visatos“scenarijus lemtų lėčiausią galimą karščio mirtį.
Milijardus metų atrodė, kad kritinis variantas laimės. Matote, kai jūs gyvenate visatoje ir žiūrite į skirtingas galaktikas, galite ne tik išmatuoti dabartinį išsiplėtimo greitį, bet ir žvelgdami į tolimiausias galaktikas, galite išmatuoti išsiplėtimo greitį visatos istorijos pradžioje.
Šis vaizdas rodo galaktikas, kurios mums jau yra nepasiekiamos.
Milijardus metų - tiksliau apie septynis milijardus - atrodė, kad gyvename kritinėje visatoje. Išsiplėtimas prasidėjo radiacijos (fotonų ir neutrinų) eroje, tada viskas pakankamai atvėso, kad prasidėtų materijos (tiek paprastosios, tiek tamsiosios) era. Visatai plečiantis, materijos tankis mažėjo ir krito, kai materijos tūris didėjo, o masė liko ta pati.
Bet tam tikru metu materijos tankis nukrito iki tokios mažos vertės, kad atsirado kitas, subtilesnis Visatos energijos tankio veiksnys: tamsi energija. Maždaug per septynis milijardus metų tamsiosios medžiagos vertė siekė kelis procentus bendro energijos tankio, ir tuo metu, kai visatai buvo 7,8 milijardo metų, tamsiosios energijos tankis buvo pasiekęs svarbią reikšmę: 33% viso energijos tankio Visatoje. Tai svarbu, nes tamsiosios energijos kiekis reikalingas, kad plėtimosi greitis kiltų.
Nuo tada, maždaug prieš 6 milijardus metų, materijos tankis pradėjo mažėti, o tamsiosios energijos energija išliko pastovi. Šiuo metu tamsioji materija sudaro apie 68% visos Visatos energijos, o materija sumažėjo iki 32% (27% tamsiosios medžiagos ir 5% paprastosios materijos). Laikui bėgant, materijos tankis ir toliau mažės, o tamsiosios energijos tankis išliks pastovus, tamsi energija bus vis labiau vyraujanti.
Energijos tankis Visatoje skirtingais jos praeities laikais
Atskiroms galaktikoms tai reikš, kad galaktika, kuri didžiojo sprogimo metu nuo mūsų pradėjo tolti greičiau nei kitos, parodys akivaizdų greičio sumažėjimą (mūsų požiūriu) per pirmuosius 7,8 milijardo metų. Tuomet lėtėjimo greitis nustos kristi ir kurį laiką išliks nepakitęs. Tada ji pradės augti, o galaktika ims tolti nuo mūsų dar greičiau nei anksčiau, nes erdvė tarp mūsų ir tolimų galaktikų plečiasi milžinišku greičiu. Tam tikru momentu - ir tai yra baisu, nes ji taikoma 97% galaktikų mūsų matomoje visatoje - kiekviena galaktika, esanti už mūsų vietinės grupės ribų, pasislinks greičiu, viršijančiu šviesos greitį, todėl dėl fizinių apribojimų taps mūsų nepasiekiama.
Geltona spalva yra dabartinis matomos visatos dydis: 46 milijardai šviesmečių; Galime pasiekti rausvą dydį: 14,5 milijardo šviesmečių
Kiek mes galime pasakyti, Visata visada turėjo tamsiosios energijos kiekį, kurį ji dabar turi pačiam kosmosui. Bet prireikė 7,8 milijardo metų, arba per visą Visatos istoriją pusantro milijardo metų, kol susiformavo mūsų Saulės sistema, kad materijos tankis sumažėtų iki tokio lygio, kad tamsi energija perėmė Visatos plėtimąsi. Nuo to laiko visos galaktikos, nepriklausančios mūsų vietinei grupei, pasitraukė iš mūsų ir tęsis tolyn, kol paskutinė išnyks. Visata plėtėsi per pastaruosius šešis milijardus metų, ir jei būtume pasirodę anksčiau, mes galbūt nebūtume peržengę šių trijų savo intuicijos siūlomų variantų. Geriausiu atveju mes galėjome tik atspėti, kas tiksliai yra Visata. Ir tai būtų didžiausias mūsų atlygis.