No kā sastāv visums un kur tas dodas? Cilvēce uzdod šo jautājumu jau no Platona laikiem, bet pirmās īstās atbildes rodas tikai pēdējos 20 gados, un tās ir pārsteidzošas. Izrādās, ka parasta matērija, kas sastāv no tādiem atomiem, kas veido mūs, planētas, zvaigznes, gāzu mākoņus, īsāk sakot, visus objektus un vielas ar ko cilvēce kādreiz ir saskārusies, ir atbildīga tikai par niecīgu daļu no visuma kopējās masas . Bet tā virzība, tumšās enerģijas un tumšās plūsmas iespaidā ir vēl mīklaināka.
Tumšā energīja un tumšā plūsma46
448
3
No kā sastāv visums?
Kā redzams grafikā, parastā matērija ir sastāda vien nepilnus 5% no visuma masas. Pārējo masu veido tumšās māsas – tumšā matērija 23% un tumšā enerģija 73%. Par tumšajām tās sauc tāpēc, ka zinātnei nav zināms ne kas tās tādas ir, ne kā tās ir radušās, ir tikai teorijas un pieņēmumi. Par tumšo matēriju vari izlasīt vairāk manā rakstā šeit à http://spoki.tvnet.lv/vesture/Tumsa-materija/544251 . Bet par tumšo enerģiju – turpinājumā.
Visums, kas izplešas
Lai saprastu, kas ir tumšā enerģija, vispirms ir jāiepazīstas ar vienu no 20. gs. lielākajiem sasniegumiem kosmoloģijā – Edvīna Habla atklājumu, ka visums izplešas. 1929. gadā Habls skatījās teleskopā uz tāliem, blāviem objektiem, kurus tobrīd uzskatīja par zvaigžņu izgaismotiem gāzes mākoņiem tepat, mūsu Piena Ceļa galaktikas robežās. Habla izmantotais 2.5m diametra Hooker teleskops bija spējīgākais instruments savā laikā, kas viņam ļāva atklāt, ka vairāki no šiem gāzes mākoņiem patiesībā ir atsevišķa galaktika, tādi palielinot zināmā visuma robežas miljardiem reižu. Ar to Habla ieguldījums neaprobežojās. Habls ievēroja, ka gaisma, kas nāk no tālajām galaktikām, atrodas spektra sarkanajā pusē, pie kam, jo tālāk tā atrodas, jo tālāk tās frekvence ir sarkanajā diapazona pusē. Tieši tāpat kā gaismas viļņi maina savu frekvenci atkarībā no attāluma un ātruma piemēram auto lukturos, tāpat tas notiek ar zvaigžņu un galaktiku izstarotu gaismu. Vadoties pēc šiem mērījumiem, Habls nonāca pie secinājuma, ka pārējās galaktikas no mums attālinās, un, jo tālāk ir galaktika, jo ātrāk pieaug distance. Tātad – visums izplešas.
Paātrināta izplešanās
Līdz 20. gs. beigām, valdīja uzskats, ka visuma izplešanās ātrums ar laiku samazinās. Tāds apgalvojums ir loģisks, jo tas saskan ar fizikas likumiem – metot bumbiņu, tā ar laiku zaudēs savu ātrumu, līdz vairs nespēs pretoties gravitācijai un nokritīs. Šim vienkāršajam likumam būtu jādarbojas arī uz visuma izplešanos, jo arī tai ir jāpretojas gravitācijas spēkam, kas iedarbojas pretējā virzienā, velk masīvās galaktikas tuvāk vienu otrai. Katrā gadījumā neviens negaidīja, ka izplešanās ātrums varētu pieaugt, tas šķita pretēji fizikas likumiem, kā izmesta bumbiņa, kuras ātrums ar laiku pieaug, nevis krītas (skatīt attēlu). Bet tieši uz to norādīja 1998. gada Nobela prēmijas laureāti, prezentējot pierādījumus, kuri tika iegūti pētot gaismas frekvences tālās supernovās .
Visuma liktenis
Skaidrs, ka darbojas kāds spēks, kas ir spēcīgāks par gravitāciju un ir atbildīgs par visuma paātrināšanos, kas arī ir tumšā enerģija. Šis spēks ir tik spēcīgs, ka tas sastāda teju ¾ no visuma masas un tā rokās ir visa visuma liktenis. Šis liktenis slēpjas tumšās enerģijas spiediena/enerģijas attiecībā, kas vēl nav zināma. No šīs attiecības ir atkarīga mūsu visuma nākotne un dzīvība.
Vientuļais visums
Ja šī attiecība ir robežās starp -1 un -1/3, tad visums izpletīsies mūžīgi, galaktikas kļūs arvien tālākas viena no otras, līdz pazudīs no apvāršņa. Tomēr gravitācijas saistītie objekti turpinās turēties kopā. Tādā visumā mēs varētu redzēt sauli un zvaigznes debesīs un mūsu ikdiena īpaši nemainītos. Astronomija gan kļūtu krietni garlaicīga, jo noteikti ar laiku aizmirstos nostāsti par galaktikām, kuras kādreiz varēja redzēt debesīs un mēs atgrieztos pie pirms Habla uztveres par mūsu Visumu, kas robežotos ar mūsu pašu galaktiku.
Gabalos sarautais visums
Tomēr, ja spiediena/enerģijas attiecība tumšajā enerģijā ir mazāka par -1, mūsu visums ir nolemts nāvei saraujot gabalos. Tādā gadījumā, tumšā enerģija turpinās pieaugt bezgalīgi, līdz kļūs par dominējošo spēku mūsu visumā un vēl tālāk, bezgalīgi. Objekti, kurus agrāk saistīja gravitācija, tiek atrauti viens no otra un no debesīm pazūd ne tikai galaktikas, bet arī citas zvaigznes, ar laiku, arī mūsu Saule un pārējās sistēmas planētas. Tumšajai enerģijai pieaugot, netiktu žēlots ne kas, pat ne molekulas un atomi. Ja šī attiecība ir šāda, tad visumam ir atlicis dzīvot vien 22 miljardus gadus, jo paredzams, ka pēc tam gabalos tiks sarauta pati laika telpa, kurā tas atrodas.
Ko mēs zinām par tumšo enerģiju?
Jāatzīst, ka augstāk minētie visuma attīstības scenāriji ir jāuztver piesardzīgi. Varbūt vēl ir par agru iepirkt līmlenti, lai nākotnē palīdzētu gravitācijai cīnīties ar tumšo enerģiju. Lai arī šie scenāriji ir matemātiski precīzi un nopietnu zinātnieku darbs, vēl ir pārāk maz zināms par tumšo enerģiju, lai tos uztvertu pilnīgi nopietni. Kā teicis kāds fiziķis: mūsu lielākais ieguldījums tumšās enerģijas izpētē ir izdomāt tai vārdu. Tumšās enerģijas spēks nav izmērāms laboratorijas apstākļos, jo tas atstāj iespaidu uz gravitāciju tikai kosmiskos attālumos. Tā kā visa mūsu izpratne balstās tikai uz matemātikas un teorijas.
Enšteina kosmoloģiskā konstance
Vēl pirms Habla atklājumiem, kad vispārpieņemtā teorija paredzēja visumu kā nekustīgu, statisku objektu, kas ir pastāvējis vienmēr un ir nemainīgs savā izmērā, Enšteins ievēroja kādu neskaidrību savos relativitātes teorijas vienādojumos. Tie paredzēja, ka visums var vai nu sarauties gravitācijas ietekmē, vai izplesties, bet noteikti nevar būt statisks, tāds, kādu to biju pieņemts uzskatīt, līdzīgi kā objekti nevar vienkārši karāties tukšā gaisā. Tāpat viņš atklāja, ka ir kāds konstants skaitlis, kuru var iekļaut vienādojumā un saglabāt statisku visumu, nezaudējot vienādojuma gala vērtību. Šo skaitli Enšteins skaidroja kā vakuuma enerģiju, kas tajā laikā bija ļoti spekulatīvs termins, jo vakuumam nav masas, tātad nav arī enerģijas. Vēlāk kvantu fizika atklās kā elementārdaļiņas var uzplaiksnīt esamībā šķietami no nekā, izmantojot tieši šādu vakuuma enerģiju, kārtējo reizi apliecinot Enšteina ģeniālo intuīciju.
Katram Enšteina kļūdas
Tā kā Enšteins mīlēja saskatīt dziļāku jēgu un skaistumu savos vienādojumos un statisks visums ir krietni harmoniskāks par dinamisku, viņš to ierakstīja vienādojumā, nosauca par kosmoloģiskā konstance, bet vēlāk, pēc Habla atklājumiem – par savu lielāko kļūdu mūžā. Vēlākie atklājumi, jau pēc Enšteina nāves liecina, ka viņam tomēr vajadzēja vairāk uzticēties saviem vienādojumiem. Mūsdienās tieši Enšteina lielākā kļūda – kosmoloģiskā konstance ir labākā atbilde kāda mums ir pieejama un tas tiek iekļauts vairākās teorijās, lai izskaidrotu izplešanās paātrinājumu mūsu visumā. Tomēr, no teorijas līdz teorijai, tā vērtība mainās, dažkārt pat simtkārt, kas ir tālu no ideālās saskanības, kādu astronomi un matemātiķi sagaida no saviem aprēķiniem, kā arī reti kurai teorijai ir jebkādi praktiski pierādījumu ārpus matemātikas vienādojumiem, bet vairumam nav nekādu.
Tumšā plūsma
Tumšā enerģija neizskaidro visas anomālijas galaktiku kustībās mūsu visumā. Jau šī gadsimta sākumā, NASA astronoms Aleksandrs Kašlinskis nolēma pārbaudīt vēl kādu, līdz šim tikai uz loģiku balstītu pieņēmumu. Visuma radīšanas brīdī, viss materiāls tika izmests diezgan vienmērīgi, kā jau loģika paredz, jebkurā eksplozijā materiāls tika izmests visos virzienos vienmērīgi. Kašlinskis, pētot galaktiku kopu kustību, atklāja, ka arī šoreiz visums darbojas pretēji loģikai.
Tev patiks šie raksti
