Vesolje ni statično. To so potrdile študije astronoma Edwina Hubbla že leta 1929, torej pred skoraj 90 leti. K tej ideji so ga pripeljala opazovanja gibanja galaksij. Drugo odkritje astrofizikov ob koncu dvajsetega stoletja je bil izračun širitve vesolja s pospeškom.
Kako se imenuje širitev vesolja
Nekateri ljudje so presenečeni, ko slišijo, čemur znanstveniki pravijo širitev vesolja. Večina tega imena je povezana z gospodarstvom in z negativnimi pričakovanji.
Inflacija je proces širjenja vesolja takoj po njegovem pojavu in z močnim pospeškom. Prevedeno iz angleščine, "inflacija" - "napihniti", "napihniti".
Nove dvome o obstoju temne energije kot dejavnika v inflacijski teoriji vesolja uporabljajo nasprotniki teorije širitve.
Nato so znanstveniki predlagali zemljevid črnih lukenj. Začetni podatki se razlikujejo od tistih, pridobljenih pozneje:
- Šestdeset tisoč črnih lukenj z razdaljo med največveč kot enajst milijonov svetlobnih let oddaljeni – podatki izpred štirih let.
- Sto osemdeset tisoč galaksij črne luknje, oddaljenih trinajst milijonov svetlobnih let. Podatki, ki so jih znanstveniki, vključno z ruskimi jedrskimi fiziki, pridobili v začetku leta 2017.
Ta informacija, pravijo astrofiziki, ni v nasprotju s klasičnim modelom vesolja.
Hitrost širjenja vesolja je izziv za kozmologe
Hitrost širjenja je res izziv za kozmologe in astronome. Res je, kozmologi ne trdijo več, da stopnja širjenja vesolja nima stalnega parametra, razlike so se premaknile na drugo ravnino - ko se je širitev začela pospeševati. Podatki o gostovanju spektra iz zelo oddaljenih supernov tipa 1 dokazujejo, da širitev ni nenaden proces.
Znanstveniki verjamejo, da se je vesolje skrčilo v prvih petih milijardah let.
Prve posledice velikega poka so najprej izzvale močno širitev, nato pa se je začelo krčenje. Toda temna energija je še vedno vplivala na rast vesolja. In s pospeškom.
Ameriški znanstveniki so začeli ustvarjati zemljevid velikosti vesolja za različna obdobja, da bi ugotovili, kdaj se je pospešek začel. Z opazovanjem eksplozij supernove in smeri koncentracije temne snovi v starodavnih galaksijah so kozmologi opazili značilnosti pospeševanja.
Zakaj se vesolje "pospešuje"
Sprva se je domnevalo, da v sestavljenem zemljevidu velikosti vesolja vrednosti pospeška niso bile linearne, ampak so se spremenile v sinusoido. Imenoval se je "val vesolja."
Val vesolja pravi, da pospešek ni šel s konstantno hitrostjo: upočasnil se je, nato pospešil. In to večkrat. Znanstveniki verjamejo, da je bilo sedem takšnih procesov v 13,81 milijarde let po velikem poku.
Vendar kozmologi še ne morejo odgovoriti na vprašanje, kaj določa pospešek-pojemek. Predpostavke se spuščajo v idejo, da je energijsko polje, iz katerega izvira temna energija, podvrženo valu vesolja. In ko se premikate iz enega položaja v drugega, vesolje bodisi poveča svoj pospešek ali ga upočasni.
Kljub prepričljivosti argumentov še vedno ostajajo teorija. Astrofiziki upajo, da bodo informacije iz orbitalnega teleskopa Planck potrdile obstoj vala v vesolju.
Ko je bila najdena temna energija
Prvič so o tem začeli govoriti v devetdesetih letih zaradi eksplozij supernove. Narava temne energije ni znana. Čeprav je Albert Einstein v svoji teoriji relativnosti izpostavil kozmično konstanto.
Leta 1916, pred stotimi leti, je vesolje še vedno veljalo za nespremenljivo. Toda vmešala se je gravitacija: kozmične mase bi se vedno udarile druga ob drugo, če bi vesolje mirulo. Einstein razglaša gravitacijo zaradi kozmične odbojne sile.
Georges Lemaitre bo to utemeljil s fiziko. Vakuum vsebuje energijo. Zaradi njenega obotavljanja, ki vodi dopojav delcev in njihovo nadaljnje uničenje, energija pridobi odbojno silo.
Ko je Hubble dokazal širitev vesolja, je Einstein kozmološko konstanto označil za neumnost.
Vpliv temne energije
Vesolje se razmika s konstantno hitrostjo. Leta 1998 so svetu predstavili podatke iz analize eksplozij supernove tipa 1. Dokazano je, da vesolje raste hitreje.
To se zgodi zaradi neznane snovi, ki so jo poimenovali "temna energija". Izkazalo se je, da zavzema skoraj 70% prostora vesolja. Bistvo, lastnosti in narava temne energije niso raziskani, njeni znanstveniki pa poskušajo ugotoviti, ali je obstajala v drugih galaksijah.
Leta 2016 so izračunali natančno stopnjo širitve za bližnjo prihodnost, vendar se je pojavilo neskladje: Vesolje se širi hitreje, kot so astrofiziki prej predvidevali. Med znanstveniki so izbruhnili spori o obstoju temne energije in njenem vplivu na hitrost širjenja meja vesolja.
Širjenje vesolja poteka brez temne energije
Teorijo o neodvisnosti širjenja vesolja od temne energije so znanstveniki predstavili v začetku leta 2017. Širitev pojasnjujejo kot spremembo strukture vesolja.
Znanstveniki z univerz v Budimpešti in na Havajih so prišli do zaključka, da je neskladje med izračuni in realno stopnjo širitve povezano s spremembo lastnosti prostora. Nihče ni upošteval, kaj se zgodi z modelom vesolja med širitvijo.
Ko dvomijo v obstoj temne energije, znanstveniki pojasnjujejo: najboljvelike koncentracije snovi vesolja vplivajo na njegovo širjenje. V tem primeru se preostala vsebina enakomerno porazdeli. Vendar dejstvo ostaja neznano.
Da bi dokazali veljavnost svojih domnev, so znanstveniki predlagali model mini-vesolja. Predstavili so ga v obliki niza mehurčkov in začeli izračunavati parametre rasti vsakega mehurčka po lastni hitrosti, odvisno od njegove mase.
Ta simulacija vesolja je znanstvenikom pokazala, da se lahko spreminja ne glede na energijo. In če "zmešate" temno energijo, se model ne bo spremenil, pravijo znanstveniki.
Na splošno debata še poteka. Zagovorniki temne energije pravijo, da vpliva na širjenje meja vesolja, nasprotniki pa trdijo, da je koncentracija snovi pomembna.
Stopnja širjenja vesolja zdaj
Znanstveniki so prepričani, da je vesolje začelo rasti po velikem poku. Nato se je pred skoraj štirinajstimi milijardami let izkazalo, da je bila stopnja širjenja vesolja večja od hitrosti svetlobe. In še naprej raste.
Najkrajša zgodovina časa Stephena Hawkinga in Leonarda Mlodinova ugotavljata, da stopnja širjenja meja vesolja ne sme presegati 10% na milijardo let.
Za določitev stopnje širjenja vesolja je poleti 2016 Nobelov nagrajenec Adam Riess izračunal razdaljo do pulzirajočih Cefeidov v galaksijah, ki so blizu ena drugi. Ti podatki so nam omogočili izračun hitrosti. Izkazalo se je, da se galaksije na razdalji vsaj treh milijonov svetlobnih let lahko oddaljijo s hitrostjo skoraj 73 km/s.
Rezultat je bil neverjeten: orbitalni teleskopi, isti Planck, so govorili o 69 km/s. Zakaj je bila zabeležena taka razlika, znanstveniki ne znajo odgovoriti: ne vedo ničesar o nastanku temne snovi, na kateri temelji teorija širjenja vesolja.
temno sevanje
Še en dejavnik za "pospešek" vesolja so odkrili astronomi s pomočjo Hubbla. Temno sevanje naj bi se pojavilo na samem začetku nastanka vesolja. Potem je bilo v njem več energije, ni pomembno.
Temno sevanje je "pomagalo" temni energiji razširiti meje vesolja. Znanstveniki pravijo, da so bila odstopanja pri določanju hitrosti pospeška posledica neznane narave tega sevanja.
Nadaljnje Hubblovo delo bi moralo narediti opazovanja natančnejša.
Skrivnostna energija bi lahko uničila vesolje
Znanstveniki že nekaj desetletij razmišljajo o takšnem scenariju, podatki iz vesoljskega observatorija Planck pravijo, da to še zdaleč ni le špekulacija. Objavljeni so bili leta 2013.
"Planck" je izmeril "odmev" velikega poka, ki se je pojavil v starosti vesolja približno 380 tisoč let, temperatura je bila 2700 stopinj. In temperatura se je spremenila. "Planck" je določil tudi "sestavo" vesolja:
- skoraj 5% - zvezde, kozmični prah, kozmični plin, galaksije;
- skoraj 27% je masa temne snovi;
- približno 70% je temna energija.
Fizik Robert Caldwell je predlagal, da ima temna energija moč, ki lahko raste. In ta energija bo ločila prostor-čas. Galaksija se bo oddaljila v naslednjih dvajsetih do petdesetih milijardah let, meni znanstvenik. Ta proces se bo zgodil z naraščajočim širjenjem meja vesolja. To bo Rimsko cesto odtrgalo od zvezde in tudi razpadla bo.
Vesolje merimo približno šestdeset milijonov let. Sonce bo postalo pritlikava bledeča zvezda in planeti se bodo ločili od njega. Potem bo zemlja eksplodirala. V naslednjih tridesetih minutah bo vesolje raztrgalo atome. Končno bo uničenje strukture prostora-časa.
Kjer Mlečna pot "odleti"
Jeruzalemski astronomi so prepričani, da je Rimska cesta dosegla največjo hitrost, ki je višja od stopnje širjenja vesolja. Znanstveniki to razlagajo z željo Rimske ceste do "Velikega Atraktorja", ki velja za največjo kopico galaksij. Tako Rimska cesta zapusti vesoljsko puščavo.
Znanstveniki uporabljajo različne metode za merjenje stopnje širjenja vesolja, zato za ta parameter ni enotnega rezultata.
