ladybe.ru
Labai tamsios med?iagos: kaip paai?kinti spart?jant? Visatos pl?tim?si
2.2. Ar Visata tikrai ple?iasi?
M?stydamas apie vis? ?i? istorij?, prad?jau nuo prielaidos, kad tiesa, kad ir kokia ne?tik?tina ji atrodyt?, yra tai, kas lieka, jei atsisakoma viso ne?manomo. Gali b?ti, kad ?i likusi dalis gali b?ti paai?kinta keliais. Tokiu atveju b?tina analizuoti kiekvien? variant?, kol liks pakankamai ?tikinantis.
Art?ras Konanas Doilis
Kod?l visi taip ?sitikin?, kad Visata tikrai ple?iasi? Mokslin?je literat?roje apie pl?timosi realyb? beveik niekada nekalbama, nes profesional?s mokslininkai i?manantis apie problem? visumoje prakti?kai nekyla abejoni?. Da?nai u?simezga aktyvios diskusijos ?iuo klausimu ?vairi? r??i? Interneto forumai, kuriuose vadinamojo „alternatyvaus mokslo“ (prie?ingai nei „ortodoksams“) atstovai v?l ir v?l bando „i?radin?ti dvirat?“ ir rasti kit?, nesusijus? su daikt? pa?alinimu, paai?kinim? pasteb?tam raudonajam poslinkiui. galaktik? spektruose. Tokie bandymai da?niausiai grind?iami ne?inojimu apie tai, kad, be raudonojo poslinkio, yra ir kit? ?rodym?, patvirtinan?i? kosmologin?s ekspansijos tikrov?. Grie?tai kalbant, Visatos stacionarumas b?t? daug didesne problema mokslui nei jo pl?trai!
?iuolaikinis mokslas – tai glaud?iai supintas tarpusavyje susijusi? rezultat? audinys arba, jei norite, nuolat statomas pastatas, i? kurio pamat? nepavyks i?traukti n? vienos plytos nesugriuvus visam pastatui. Visatos pl?timasis ir jos pagrindu sukurtas Visatos ir j? sudaran?i? objekt? sandaros ir evoliucijos paveikslas yra vienas pagrindini? ?iuolaikinio mokslo rezultat?.
Bet pirmiausia keli ?od?iai apie Nedoplerio raudonojo poslinkio interpretacij?. Netrukus po priklausomyb?s atradimo z I? tolo kilo mintis – ir tai visi?kai nat?ralu – kad raudonasis poslinkis gali b?ti siejamas ne su objekt? pa?alinimu, o su tuo, kad pakeliui i? tolim? galaktik? dalis fotono energijos prarandama ir tod?l. , spinduliuot?s bangos ilgis did?ja, ji „raudonuoja“. Tokio po?i?rio ?alininkai buvo, pavyzd?iui, vienas i? astrofizikos pradinink? Rusijoje A. A. Belopolsky, taip pat Fritzas Zwicky, vienas novatori?kiausi? ir vaisingiausi? XX am?iaus astronom?. ? tok? paai?kinim? z Pats Hablas karts nuo karto pasilenkdavo. Ta?iau netrukus paai?k?jo, kad tokius foton? energijos praradimo procesus tur?t? lyd?ti ?altini? vaizd? susiliejimas (kuo toliau galaktika, tuo stipresnis susiliejimas), kurio nepasteb?ta. Kita ?io scenarijaus versija, kaip parod? soviet? fizikas M. P. Bron?teinas, numat?, kad paraudimo efektas skirtingose spektro dalyse tur?t? b?ti skirtingas, tai yra, priklausyti nuo bangos ilgio. Iki XX am?iaus ?e?tojo de?imtme?io prad?ios radijo astronomijos raida taip pat u?dar? ?i? galimyb? – tam tikros galaktikos raudonojo poslinkio reik?m? nepriklauso nuo bangos ilgio. Garsus soviet? astrofizikas V. A. Ambartsumyanas apibendrino situacij? skirting? variant? raudonojo poslinkio ai?kinimas tokiu b?du: „Visi bandymai raudon?j? poslink? paai?kinti bet kokiu kitu mechanizmu, i?skyrus Doplerio princip?, baig?si nes?kmingai. ?iuos bandymus l?m? ne tiek login? ar mokslin? b?tinyb?, kiek gerai ?inoma baim?... paties rei?kinio mil?ini?kumo...“.
Dabar panagrin?kime kelet? steb?jimo test?, kurie patvirtina pasaulinio kosmologinio Visatos pl?timosi vaizd?. Pirm?j? i? j? dar 1930 metais pasi?l? amerikie?i? fizikas Richardas Tolmanas. Tolmanas atrado, kad vadinamasis objekt? pavir?iaus ry?kumas stacionarioje ir besiple?ian?ioje visatoje elgsis kitaip.
Pavir?iaus ry?kumas yra tiesiog energija, kuri? skleid?ia objekto ploto vienetas per laiko vienet? (pavyzd?iui, per sekund?) tam tikra kryptimi arba, tiksliau, per erdv?s kampo vienet?. Nejudan?ioje Visatoje, kurioje raudonojo poslinkio prie?astis yra ka?koks ne?inomas gamtos d?snis, d?l kurio ma??ja foton? energija pakeliui ? steb?toj? (foton? „sen?jimas“ arba „nuovargis“), pavir?iaus ry?kumas. objektas tur?t? ma??ti proporcingai reik?mei 1 + z. Tai rei?kia, kad jei galaktika yra tokiu atstumu, kad ji z= 1, tada jis tur?t? atrodyti dvigubai blankesnis, palyginti su pana?iomis galaktikomis ?alia m?s?, tai yra, kada z= 0.
Besiple?ian?ioje Visatoje ry?kumo (tai rei?kia bolometrin?, tai yra bendras ry?kumas, sumuojamas per vis? spektr?) priklausomyb? nuo raudonojo poslinkio tampa daug stipresn? – ji ma??ja kaip (1 + z)4. ?iuo atveju objektas su z= 1 atrodys nebe 2, o 16 kart? blankesnis. Tokio stipraus ry?kumo suma??jimo prie?astis yra ta, kad, be foton? energijos suma??jimo d?l raudonojo poslinkio, galaktikoms i? tikr?j? tolstant pradeda veikti papildomi efektai. Taigi kiekvienas naujas tolimos galaktikos skleid?iamas fotonas steb?toj? pasieks i? vis didesnio atstumo ir vis daugiau laiko praleis kelyje. Intervalai tarp foton? atvykimo padid?s, tod?l per laiko vienet? spinduliuot?s imtuv? pasieks ma?iau energijos, o m?s? stebima galaktika atrodys silpnesn?. Be to, tikrosios pl?tros atveju priklausomyb? kampinis dydis galaktikos i? z bus kitoks nei stacionariai Visatai, o tai taip pat lemia stebimo pavir?iaus ry?kumo poky?ius.
Tolmano testas atrodo labai paprastas ir intuityvus – i? ties? pakanka paimti du pana?ius objektus esant skirtingiems raudoniesiems poslinkiams ir palyginti j? ry?kum?. Ta?iau techniniai jo ?gyvendinimo sunkumai yra tokie, kad ?? test? buvo galima pritaikyti palyginti neseniai – XX am?iaus 9-ajame de?imtmetyje. Tai padar? Hablo mokinys ir pasek?jas, garsus amerikie?i? astronomas Alanas Sandage'as. Kartu su ?vairiais kolegomis Sandage'as paskelb? straipsni? serij?, kurioje nagrin?jo tolim? elipsini? galaktik? Tolmano test?.
Elipsin?s galaktikos yra nuostabios, nes yra gana paprastos strukt?ros. I? prad?i? juos galima ?sivaizduoti kaip mil?ini?kus ?vaig?d?i? konglomeratus, gimusius beveik vienu metu, turin?ius skland?, didelio masto ry?kumo pasiskirstym? be joki? savybi? ( ry?kiausios galaktikos pav. 16 priklauso b?tent ?iam tipui). Elipsin?s galaktikos turi paprast? empirin? ry??, kuris susieja j? pagrindines steb?jimo charakteristikas – dyd?, pavir?iaus ry?kum? ir ?vaig?d?i? grei?i? sklaid? i?ilgai reg?jimo linijos. (Esant tam tikroms prielaidoms, ?is ry?ys yra prielaidos, kad elipsin?s galaktikos yra stabilios, pasekm?.) Skirtingos ?io trij? parametr? ry?io dvimat?s projekcijos taip pat rodo ger? koreliacij?, pavyzd?iui, yra ry?ys tarp galaktik? dyd?io ir ry?kumo. . Tai rei?kia, kad lyginant to paties b?dingo linijinio dyd?io elipsines galaktikas skirtinguose z, galite ?gyvendinti Tolmano test?.
Ma?daug taip Sandage pasielg?. Jis pa?velg? ? kelet? galaktik? spie?ius ties z ~ 1 ir palygino juose stebim? elipsini? galaktik? pavir?iaus ?viesum? su pana?i? netoli m?s? esan?i? galaktik? duomenimis. Siekdamas teisingo palyginimo, Sandijus tur?jo atsi?velgti ? numatom? galaktik? ry?kumo raid? d?l juos sudaran?i? ?vaig?d?i? „pasyvios“ evoliucijos, ta?iau ?iuo metu ?i korekcija nustatyta gana patikimai. Rezultatai pasirod? nedviprasmi?ki: galaktik? pavir?iaus ry?kumas kinta proporcingai 1/(1 + z)4 ir tod?l Visata ple?iasi. Stacionarios Visatos modelis su „senstan?iais“ fotonais nepatenkina steb?jim?.
Kitas ?domus testas taip pat buvo pasi?lyta labai seniai, ta?iau ?gyvendinta palyginti neseniai. Pagrindin? besiple?ian?ios Visatos savyb? yra akivaizdus tolim? objekt? laiko sul?t?jimas. Kuo toliau nuo m?s? besiple?ian?ioje Visatoje laikrodis, tuo mums atrodo, kad jis eina l??iau. z atrodo, kad vis? proces? trukm? pailg?ja (1+ z) kart? (22 pav.). (?is efektas pana?us ? reliatyvistin? laiko i?sipl?tim? specialioji teorija reliatyvumo teorija.) Tod?l, jei rasite tok? „laikrod?“, kur? galima steb?ti dideliais atstumais, galite tiesiogiai patikrinti Visatos pl?timosi tikrov?.
Ry?iai. 22. Impulsai, skleid?iami tolimo objekto esant raudonajam poslinkiui z 1 sekund?s intervalais mus pasieks 1 sekund?s intervalais + z sekund?i?
1939 m. amerikie?i? astronomas Olinas Wilsonas paskelb? pastab?, kurioje atkreip? d?mes? ? nuostab? supernov? ?viesos kreivi? formos pastovum? (?r. Tycho Brahe supernovos ?viesos kreiv?s pavyzd? 4 pav., taip pat 23 pav.) ir pasi?l? ?ias kreives naudoti kaip „kosmologines valandas“. Supernovos sprogimas yra vienas galingiausi? katastrofi?k? proces? Visatoje. Tokio pli?psnio metu ?vaig?d? ~ 104 km/s grei?iu numeta gaubt?, kurio mas? prilygsta Saul?s masei. Tuo pa?iu metu ?vaig?d? tampa ry?kesn? de?imtis milijon? kart? ir maksimaliu ry?kumu gali pranokti vis? galaktik?, kurioje ji u?sideg?. Taigi ?viesus objektas, nat?raliai, matomas labai dideliais, kosmologiniais atstumais. Kaip supernovos ?viesos kreives galima naudoti kaip „laikrod?ius“? (Jos taip pat gali b?ti naudojamos kaip „standartin? ?vak?“, bet apie tai pakalb?siu ?iek tiek v?liau.) Pirma, ne visos supernovos yra vienodos savo steb?jimo aprai?komis ir ?viesos kreiv?mis. Jie skirstomi ? du tipus (I ir II), o tie savo ruo?tu skirstomi ? kelet? potipi?. Toliau aptarsime tik ?viesos kreives supernovos tipas Ia. Antra, net ir tokio tipo ?vaig?d?i? ?viesos kreiv?s i? pirmo ?vilgsnio atrodo labai ?vairios ir visi?kai neai?ku, k? su jomis galima padaryti. Pavyzd?iui, 23 paveiksle parodytos keli? netoliese esan?i? Ia tipo supernov? pasteb?tos ?viesos kreiv?s. ?ios kreiv?s gana skirtingos: pavyzd?iui, paveiksle pavaizduot? ?vaig?d?i? ?viesumas esant did?iausiam ?viesumui skiriasi beveik tris kartus.
Ry?iai. 23. SN Ia ?viesos kreiv?s: vir?utiniame paveiksle pavaizduotos stebimos kreiv?s, apatin?je fig?roje jas sujungiama ? vien?, atsi?velgiant ? did?iausi? ?viesos kreiv?s formos ir supernovos ?viesumo koreliacij?. Horizontalioje a?yje rodomos dienos po did?iausio ry?kumo, o vertikalioje – absoliutus dydis (?viesumo matas). Pagal Calan-Tololo Supernovos tyrim?
Situacij? gelbsti tai, kad stebim? ?viesos kreivi? form? ?vairov? pakl?sta ai?kiai koreliacijai: kuo SN ry?kesnis maksimaliai, tuo skland?iau po to ma??ja jo ry?kumas. ?i? priklausomyb? soviet? astronomas Jurijus Pskovskis atrado dar a?tuntajame de?imtmetyje, o v?liau, jau 1990-aisiais, j? i?samiai i?tyr? kiti tyrin?tojai. Paai?k?jo, kad, ?vertinus ?i? koreliacij?, SN Ia ?viesos kreiv?s yra steb?tinai vienodos (?r. 23 pav.) – pavyzd?iui, SN Ia ?vies? sklaida esant did?iausiam ?viesumui yra tik apie 10%! Vadinasi, SN Ia ry?kumo pokytis gali b?ti laikomas standartiniu procesu, kurio trukm? yra vietin? sistema nuoroda gerai ?inoma. ?i? „laikrod?i?“ naudojimas parod?, kad tolimose supernovose (keliose de?imtyse SN su z> 1) matomo ry?kumo ir spektro poky?iai sul?t?ja koeficientu (1 + z). Tai tiesioginis ir labai stiprus argumentas kosmologin?s ekspansijos tikrov?s naudai. Kitas argumentas – Visatos am?ius, gautas besiple?ian?io Visatos modelio r?muose, sutampa su fakti?kai stebim? objekt? am?iumi. I?sipl?timas rei?kia, kad atstumai tarp galaktik? laikui b?gant did?ja. Psichi?kai apversdami ?? proces?, darome i?vad?, kad ?i pasaulin? pl?tra tur?jo prasid?ti tam tikru momentu. ?inodami dabartin? Visatos pl?timosi greit? (j? lemia Hablo konstantos vert?) ir j? sudaran?i? posistemi? (paprastosios materijos, tamsiosios med?iagos, tamsiosios energijos) tanki? pusiausvyr?, galime pasteb?ti, kad pl?timasis prasid?jo ma?daug 14 m. prie? milijardus met?. Tai rei?kia, kad m?s? Visatoje netur?tume steb?ti objekt?, kuri? am?ius vir?ija ?? ?vertinim?.
Bet kaip su?inoti kosmini? objekt? am?i?? Kitaip. Pavyzd?iui, naudojant radioaktyvius „laikrod?ius“ - branduolin?s kosmochronologijos metodus, leid?ian?ius ?vertinti objekt? am?i?, analizuojant santykin? izotop?, kuri? pusin?s eliminacijos laikas, gaus?. Izotop? kiekio meteorituose ir sausumos bei m?nulio uolienose tyrimas parod?, kad am?ius saul?s sistema beveik 5 milijardus met?. Galaktikos, kurioje yra m?s? saul?s sistema, am?ius, ?inoma, yra didesnis. J? galima ?vertinti pagal laik?, reikaling? Saul?s sistemoje stebimam kiekiui susidaryti sunk?s elementai. Skai?iavimai rodo, kad ?i? element? sintez? tur?jo t?stis ~5 milijardus met? iki Saul?s sistemos susidarymo. Vadinasi, mus supan?i? Pauk??i? Tako region? am?ius siekia beveik 10 milijard? met?.
Kitas b?das nustatyti Pauk??i? Tako dat? yra pagr?stas seniausi? j? sudaran?i? ?vaig?d?i? ir ?vaig?d?i? spie?i? am?iaus ?vertinimu. ?is metodas pagr?stas ?vaig?d?i? evoliucijos teorija, kuri? gerai patvirtina ?vair?s steb?jimai. ?io po?i?rio rezultatas – ?vairi? Galaktikos objekt? (?vaig?d?i?, rutulini? spie?i?, balt?j? nyk?tuk? ir kt.) am?ius nevir?ija ~10–15 milijard? met?, o tai atitinka ?iuolaikines id?jas apie galaktikos prad?ios laik?. kosmologin? ekspansija.
?inoma, kit? galaktik? am?i? nustatyti sunkiau nei Pauk??i? Tako am?i?. Mes nematome atskir? ?vaig?d?i? tolimuose objektuose ir esame priversti tirti tik integralias galaktik? charakteristikas – spektrus, ry?kumo pasiskirstym? ir kt. ?ias integralias charakteristikas sudaro daugyb?s galaktik? sudaran?i? ?vaig?d?i? ind?lis. Be to, stebimos galaktik? savyb?s labai priklauso nuo tarp?vaig?din?s terp?s – duj? ir dulki? – buvimo ir pasiskirstymo jose. Visus ?iuos sunkumus galima ?veikti, o ?iuolaikiniai astronomai i?moko atkurti ?vaig?d?i? formavimosi istorijas, kurios tur?jo lemti ?iuo metu stebimas neatskiriamas galaktik? charakteristikas. Galaktikose skirting? tip??ios istorijos yra skirtingos (pavyzd?iui, elipsin?s galaktikos atsirado per galing? vien? ?vaig?d?i? formavimosi pli?psn? prie? daug milijard? met?, spiralin?s galaktikos?vaig?d?s vis dar gimsta), ta?iau nebuvo atrasta galaktik?, kuriose ?vaig?d?i? formavimosi prad?ia vir?yt? Visatos am?i?. Be to, yra labai ai?ki tendencija, kurios tikimasi tikrai besiple?ian?ioje Visatoje – kuo toliau z lipame ? Visat?, tai yra pereiname ? vis ankstesnes jos evoliucijos stadijas, tod?l vidutini?kai stebime jaunesnius objektus.
Svarb?s argumentai, palaikantys Visatos pl?tim?si, yra ir kosmin?s mikrobang? fonin?s spinduliuot?s egzistavimas, pasteb?tas jos temperat?ros padid?jimas did?jant raudonajam poslinkiui, taip pat element? kiekis Visatoje, ta?iau apie tai pakalb?siu kiek v?liau. Savo istorij? noriu u?baigti bene vaizdingiausiais Visatos pl?timosi ?rodymais – tolim? galaktik? vaizdais (?r. pavyzd? 24 pav.).
Vienas i? labiausiai ?sp?ding? rezultat? Hablo kosminio teleskopo darbas neabejotinai sukuria nuostabius ?vairi? kosmini? objekt? – ?k?, ?vaig?d?i? spie?i?, galaktik? ir kt. – vaizdus. Steb?jimai i? kosmoso netrukdo ?em?s atmosfera, kuri sulieja vaizdus, tod?l HST vaizdai yra ma?daug de?imt kart? ai?kesni nei ant?eminiai vaizdai. De?imtajame de?imtmetyje ?ie labai ai?k?s vaizdai (j? kampin? skiriamoji geba yra apie 0.""1) leido pirm? kart? detaliai i?tirti tolim? galaktik? strukt?r?. Pasirodo, tolimos galaktikos n?ra pana?ios ? tas, kurias stebime ?alia m?s?. Did?jant raudonajam poslinkiui, asimetrini? ir netaisykling? galaktik?, taip pat galaktik? s?veikaujan?iose ir besiliejan?iose sistemose, dalis did?ja: jei z= 0 tik keli procentai galaktik? gali b?ti klasifikuojami kaip tokie objektai z= 1 j? dalis padid?ja iki ~ 30-40%.
Ry?iai. 24. Hablo kosminio teleskopo itin gilaus lauko fragmentas (vaizdo dydis 30" x 30") · Dauguma nuotraukoje matom? galaktik? turi z~0,5:1, o tai rei?kia, kad jie datuojami tuo laiku, kai Visata buvo ma?daug perpus jaunesn?.
Kod?l tai vyksta? Papras?iausias paai?kinimas susij?s su Visatos pl?timu – daugiau ankstyvosios eros abipusiai atstumai tarp galaktik? buvo ma?esni (at z= 1 jos buvo perpus ma?esn?s), tod?l galaktikos tur?jo da?niau trikdyti viena kit? artimomis per?jomis ir da?niau susijungti. ?is argumentas n?ra toks ai?kus kaip anks?iau min?ti, ta?iau jis ai?kiai parodo labai konkret?, atitinkam? besiple?ian?ios Visatos vaizd?, galaktik? savybi? raid? laikui b?gant. Taigi, Visatos pl?tim?si patvirtina ?vair?s, visi?kai nesusij?, nepriklausomi steb?jimo testai. Be to, Visatos nestacionarumas nei?vengiamai i?kyla atliekant teorinius jos sandaros ir evoliucijos tyrimus. Visa tai leido garsiam soviet? fizikui teoretikui Jakovui Zeldovi?iui dar devintojo de?imtme?io prad?ioje padaryti i?vad?, kad Did?iojo sprogimo teorija, pagr?sta Visatos pl?timu, „yra taip pat patikimai nustatyta ir teisinga, kaip ir tai, kad ?em? sukasi aplink Saul?. Abi teorijos u??m? pagrindin? viet? savo laikme?io visatos paveiksle ir abi tur?jo daug prie?inink?, tvirtinusi?, kad jose pateiktos naujos id?jos yra absurdi?kos ir prie?taringos. sveikas protas. Ta?iau tokios kalbos negali sutrukdyti nauj? teorij? s?kmei.
| |
Apie sud?tingas teorijas paprasta kalba.
?? ryt? mir? garsus fizikas ir mokslo populiarintojas Stephenas Hawkingas. Mokslininkas studijavo kosmologij? ir kvantin? gravitacij?.
Mes paprastai pasakojame apie pagrindinius Hokingo atradimus, pakeitusius moksl?.
Hawkingo spinduliuot?
Hokingas suk?r? teorij?, kad juodosios skyl?s „i?garuoja“ d?l specialios radiacijos, kuri v?liau buvo pavadinta jo vardu.
Prie? ?? atradim? mokslininkai man?, kad juodaod?iai nieko nei?skiria, o tik sugeria. Jis ?rod?, kad juodosios skyl?s n?ra visi?kai juodos, nes skleid?ia likutin? spinduliuot?.
Hokingas taip pat daro i?vad?, kad juodosios skyl?s neegzistuoja am?inai: jos skleid?ia vis daugiau ir daugiau stiprus v?jas ir galiausiai dingsta per mil?ini?k? sprogim?.
Ein?teinas niekada nepri?m? kvantin?s mechanikos d?l su ja susijusi? atsitiktinumo ir neapibr??tumo element?. Jis pasak?: Dievas ne?aid?ia kauliukais. Atrodo, kad Ein?teinas klydo du kartus. Kvantinis juodosios skyl?s efektas rodo, kad Dievas ne tik ?aid?ia kauliukais, bet ir kartais meta juos ten, kur j? nesimato Stephenas Hawkingas.
Visata susik?r? pati
?i Hokingo teorija skirta visatos suk?rimui, kuri, pasak mokslininko, netur?jo nei prad?ios, nei paties suk?rimo momento. Mokslininkas pasi?l?, kad yra kita kryptis, kuria laikas juda (ne tik pirmyn ar atgal), ir i?k?l? teorij? apie ?sivaizduojam? laik?, kuriai apskritai n?ra s?vok? „prad?ia“ ar „pabaiga“.
Hokingas buvo ?sitikin?s ateistas. ?tai jo citata ?ia tema:
Kadangi egzistuoja tokia j?ga kaip gravitacija, Visata gal?jo susikurti ir susik?r? i? nieko. Spontani?ka k?ryba yra prie?astis, kod?l egzistuoja Visata, kod?l mes egzistuojame. Dievui nereikia „u?degti“ ugnies ir priversti Visat? veikti Stephen? Hawking?.
Visata ple?iasi
Iki XX am?iaus buvo manoma, kad Visata yra am?ina ir nekintanti. Hawkingas prieinama kalba ?rod?, kad taip n?ra.
?viesa i? tolim? galaktik? pasislenka link raudonosios spektro dalies. Tai rei?kia, kad jie tolsta nuo m?s?, kad visata ple?iasi Stephenas Hawkingas.
Kvarkai niekada neb?na vieni
Kvarkai yra elementarios dalel?s, sudaran?ios protonus ir neutronus. Hokingas ?rod?, kad jie egzistuoja tik grup?mis ir niekada vieni. Kvarkus suri?anti j?ga did?ja did?jant atstumui tarp j?. Jei bandysite atitraukti vien? kvark? nuo kito, jie bus pritraukti tik su didesne j?ga.
Visatos suspaudimo teorija
Hokingas galvojo apie tai, kas nutiks, kai Visata nustos pl?stis ir prad?s trauktis. Ar laikas pakryps kitu keliu?
Man atrod?, kad prasid?jus suspaudimui Visata gr?? ? sutvarkyt? b?sen?. ?iuo atveju, prasid?jus suspaudimui, laikas tur?jo pasisukti atgal. ?mon?s ?iame etape gyvens savo gyvenim? atgal ir jaun?t?, nes Visata traukiasi. Stephenas Hawkingas.
?is procesas parodytas filme „Ponas niekas“, kuriame vaidina Jaredas Leto.
Bandymai sukurti matematin? ?ios teorijos model? nepavyko, ta?iau jis i?lieka populiarus. Visata turi tik dvi galimybes: arba begalin? pl?tim?si, arba susitraukim?.
Visat? yra labai daug
Mes kalbame apie M teorij?, kuri? Hawkingas patobulino kartu su Leonardu Mlodinowu. M teorija yra styg? teorijos at?aka. Remiantis ?ia teorija, ma?iausiu lygmeniu visos dalel?s susideda i? bran? – daugiama?i? membran?, kuri? savyb?mis galima paai?kinti absoliu?iai visus m?s? Visatoje vykstan?ius procesus.
Beje, ?i teorija taip pat daro prielaid?, kad egzistuoja daugyb? visat?, kuriose fiziniai d?sniai, skiriasi nuo m?s?.
Ir ?is faktas, savo ruo?tu, rodo ateivi? buvim?. Hokingas jais tik?jo.
Visatoje, kurioje yra 100 milijard? galaktik?, kuri? kiekvienoje yra ?imtai milijon? ?vaig?d?i?, ma?ai tik?tina, kad ?em? yra vienintel? vieta, kur vystosi Stephenas Hawkingas.
Gamta tamsioji energija yra ar?i? diskusij? objektas. Prie? ma?iau nei trisde?imt met? atrastas nematomas Visatos komponentas dar negavo vieno paai?kinimo. At?jo laikas i?siai?kinti, kod?l tamsioji energija sukelia tiek daug problem? ir kaip mokslininkai bando j? aptikti?
Visatos forma
Esant geram tikslumui, m?s? Visata yra erdvi?kai vienalyt? ir izotropin? - joje n?ra „ypating?“ ta?k? ir kryp?i?, kuri? at?vilgiu kei?iasi jos savyb?s. Toki? erdv? sukurti n?ra paprasta: b?tina i?laikyti tam tikr? vis? jos komponent? energijos tank?.
Jau devintajame de?imtmetyje mokslininkai tiksliai ?inojo vadinam?j? kritin? tank?, kuris u?tikrina erdvi?kai plok??i? Visat?. Ta?iau rezultatai, gauti matuojant barionin?s med?iagos kiek? galaktik? spie?ius, kartu su tankiu, kur? gal?t? suteikti Didysis sprogimas, veikiau parod? ma?? materijos tank? erdv?je.
Taip pat apie materijos tr?kum? rod? rutulini? spie?i? – labai sen? ?vaig?d?i? konglomerat? – am?ius. Paai?k?jo, kad tokie spie?iai gim? ma?iausiai prie? 10 milijard? met?: ta?iau stebint med?iagos kiek? po Did?iojo sprogimo Visatos pl?timasis tur?jo pama?u l?t?ti ir apskritai jos am?iaus ?vertinimas buvo ma?esnis. M?s? pasaulis pasirod? jaunesnis u? jo sudedam?sias dalis.
Ia tipo supernovos
Ia tipo supernovos – ?vaig?d?s – sugeb?jo pagaliau ?tikinti mokslininkus, kad Visatoje reikia ie?koti naujo energijos ?altinio. gyvavimo ciklas kuris baigiasi tokiu intensyviu ?aibi?kumu, kad j? galima steb?ti ?em?je.
Dvi mokslinink? komandos – Sauliaus Perlmutteris vadovaujamas Supernovos kosmologijos projektas ir Briano Schmidto vadovaujama „High-Z Supernova Research Team“ – pasi?l? galingiausi? pasaulyje teleskop? panaudojimo supernovoms tirti.
Prover?? padar? ?il?je dirbantis astronomas Markas Phillipsas: jis pasi?l? nauj? b?d? Ia tipo supernov? vidiniam ?viesumui nustatyti, kuris tiesiogiai susij?s su atstumu iki dangaus k?no. Kita vertus, atstum? iki kai kuri? ?vaig?d?i? b?t? galima nustatyti naudojant Hablo d?sn?, kuris apib?dina objekto skleid?iam? foton? bangos ilgio kitim? d?l Visatos pl?timosi.
Paai?k?jo, kad supernovos tolimose galaktikose yra daug silpnesn?s: j? ?viesumas buvo daug ma?esnis, nei prognozuota pagal Hablo d?sn? apskai?iuot? atstum?. Kitaip tariant, supernovos tur?jo b?ti kur kas toliau: taip mokslininkai pirm? kart? pasi?l?, kad Visata ne tik ple?iasi, bet ir tam tikru pagrei?iu.
Tolim?j? Ia tipo supernov? steb?jimas per nakt? pakeit? mokslinink? supratim? apie Visat?. Tyrimai parod?, kad apie 70% energijos tankio yra naujas, ne?inomas neigiamo sl?gio komponentas.
Termin? „tamsioji energija“ v?liau pasi?l? kosmologas Michaelas Turneris, o mokslininkai susid?r? su nauja paslaptimi: paai?kinti jos atsiradimo prigimt?.
Ar ?manoma paai?kinti paspart?jus? Visatos pl?tim?si?
?iuo metu yra trys teorij? klas?s, kurios teigia, kad yra tamsioji energija. Pirmas variantas postuluoja energijos buvim? vakuume: i? esm?s tai buvo gr??imas prie kosmologin?s konstantos, kuri? Ein?teinas pasi?l? i?laikyti statin? Visat?. Naujoje versijoje vakuumo tankis yra vienodas visoje erdv?je, ta?iau gali b?ti, kad laikui b?gant jis gali keistis.
Antras variantas, kvintesencija, kuri? pasi?l? vokie?i? fizikas Christoph Wetterich, rodo naujo lauko buvim? – i? tikr?j? naujos dalel?s prisideda prie bendro Visatos tankio. Toki? daleli? energija kinta ne tik laikui b?gant, bet ir erdv?je: kad neb?t? dideli? tamsiosios energijos tankio svyravim?, dalel?s turi b?ti pakankamai ?viesios. Tai, ko gero, ir yra pagrindin? kvintesencijos problema: si?lomi daleli? variantai, remiantis pagrindiniais ?iuolaikin?s fizikos principais, negali b?ti lengvi, o, prie?ingai, ?gyja didel? mas?, ir ?iuo metu ?io scenarijaus po?ymi? n?ra. buvo gauta.
KAM tre?ias variantas apima ?vairias modifikuotos gravitacijos teorijas, kuriose masyvi? objekt? s?veika nepakl?sta standartiniams Bendrosios reliatyvumo teorijos (GR) d?sniams. Yra labai daug gravitacijos modifikacij?, ta?iau iki ?iol eksperimentuose nenukrypim? nuo bendrosios reliatyvumo teorijos nebuvo aptikta.
Tamsioji energija, nepaisant did?iulio ind?lio ? Visatos b?kl?, atkakliai „slepiasi“ nuo steb?toj? ir tiriamos tik netiesiogin?s jos savybi? aprai?kos. Tarp j? pagrindin? vaidmen? atlieka barioniniai akustiniai virpesiai, kosmin?s mikrobang? fonin?s spinduliuot?s anizotropija ir silpnas gravitacinis l??is.
Barioniniai akustiniai virpesiai
Barioniniai akustiniai virpesiai arba trumpiau BAO yra stebimi periodiniai ?prastos barionin?s med?iagos tankio poky?iai dideliais masteliais. Originalioje kar?toje kosmin?je plazmoje, sudarytoje i? barion? ir foton?, var??si du procesai: viena vertus, gravitacin? trauka ir, kita vertus, atst?mimas d?l energijos i?siskyrimo vykstant reakcijoms tarp materijos ir foton?. ?i „opozicija“ suk?l? akustines vibracijas, pana?ias ? garso bangas ore tarp skirtingo tankio sri?i?.
Visatai v?sstant, tam tikru momentu ?vyko rekombinacija – atskiroms dalel?ms tapo pelningiau formuoti atomus, o fotonai i? tikr?j? tapo „laisvi“ ir atsiskyr? nuo materijos. ?iuo atveju d?l vibracij? med?iaga sugeb?jo i?sibarstyti per tam tikr? atstum?, vadinam? garso horizontu. Horizonto pasekm?s ?iuo metu stebimos galaktik? pasiskirstyme Visatoje.
Pats garso horizontas yra kosmologi?kai nusp?jama vertyb?. Tai tiesiogiai priklauso nuo Hablo parametro, kuris lemia Visatos pl?timosi greit?, o tai savo ruo?tu lemia tamsiosios energijos parametrai.
CMB spinduliuot?
Mikrobang? kosmin? mikrobang? fonin? spinduliuot? yra tolimas Did?iojo sprogimo „aidas“, beveik tokios pa?ios energijos fotonai tolygiai u?pildo Visat?. ?iuo metu b?tent kosmin? mikrobang? fonin? spinduliuot? yra pagrindinis ?vairi? kosmologini? modeli? apribojim? ?altinis.
Ta?iau padid?jus prietais? jautrumui, buvo aptikta, kad kosmin? mikrobang? fonin? spinduliuot? yra anizotropin? ir turi nehomogeni?kumo – i? vien? kryp?i? atkeliauja kiek daugiau foton? nei i? kit?. ?? skirtum? lemia ir nehomogeni?kumas materijos pasiskirstyme, o „kar?t?“ ir „?alt?“ dangaus d?mi? pasiskirstymo mast? lemia tamsiosios energijos savyb?s.
Silpnas gravitacinis l??is
Kitas efektas, svarbus tamsiosios energijos tyrimams, gravitacinis tamsusis l??is, susideda i? ?viesos pluo?t? nukreipimo materijos lauke. Objektyvas tuo pa?iu metu leid?ia i?tirti Visatos strukt?r? ir jos geometrij?, tai yra erdv?s-laiko form?.
Yra ?vairi? tip? gravitacinis l??is, tarp kuri? patogiausias tamsiosios energijos tyrimams yra silpnas l??is d?l ?viesos nukreipimo d?l didelio masto Visatos strukt?ros - d?l to tolim? galaktik? vaizdai susilieja.
Tamsioji energija vienu metu veikia ir ?altinio savybes, pavyzd?iui, atstum? iki jo, ir vaizd? i?kreipian?ios erdv?s savybes. Tod?l silpnas objektyvavimas, atsi?velgiant ? nuolat atnaujinamus astronominius duomenis, yra dvigubai didesnis svarbiu b?du tamsiosios energijos savybi? apribojim? nustatymas.
Tamsioji energija vis dar yra ?e??lyje
Apibendrinkime, k? fizikai sugeb?jo i?mokti per beveik trisde?imt met? tyrin?dami tamsi?j? energij??
Labai tiksliai ?inoma, kad tamsioji energija turi neigiam? sl?g?: be to, labai patikimai nustatyta sl?gio priklausomyb?s nuo energijos tankio lygtis, ir jokia kita mums ?inoma terp? neturi toki? savybi?.
Tamsioji energija yra erdvi?kai vienalyt?, o jos ind?lis ? energijos tank? dominuoja palyginti neseniai – ma?daug prie? penkis milijardus met?; tuo pa?iu metu jis veikia atstumus tarp objekt? ir pa?i? Visatos sandar?.
?vair?s kosmologiniai eksperimentai gali i?tirti tamsi?j? energij?, ta?iau ?iuo metu matavimo paklaidos yra per didel?s, kad b?t? galima tiksliai prognozuoti. Kol kas mokslininkai akivaizd?iai dar toli iki atsakymo ? klausim? apie tamsiosios energijos prigimt?, kuri daugel? milijard? met? slapta vald? Visatos strukt?r?.
I. Gordejevas.
A. Gorelovas. KSE. 4 paskaita. 1
4 paskaita. Besiple?ianti visata
1/ Visatos kilm?
2/ Besiple?ian?ios visatos modelis
3/ Galaktik? evoliucija ir sandara
4/ Astronomija ir kosmonautika
Visais laikais ?mon?s nor?jo ?inoti, i? kur ir kaip atsirado pasaulis. Kai kult?roje dominavo mitologin?s id?jos, pasaulio kilm?, kaip, tarkime, Vedose, buvo ai?kinama pirmojo ?mogaus Puru?os suirimu. Tai, kad tai buvo bendra mitologin? schema, patvirtina rus? apokrifai, pavyzd?iui, „Baland?i? knyga“. Krik??ionyb?s pergal? patvirtino id?j?, kad Dievas suk?r? pasaul? i? nieko.
Atsiradus mokslui pagal ?iuolaikin? supratim?, mitologines ir religines pakei?ia mokslin?s id?jos apie Visatos kilm?. Reik?t? i?skirti tris susijusius terminus: b?tis, visata ir visata. Pirmasis yra filosofinis ir rei?kia visk?, kas egzistuoja ir egzistuoja. Antrasis vartojamas ir filosofijoje, ir moksle, netur?damas specifinio filosofinio kr?vio (b?ties ir s?mon?s kontrastavimo po?i?riu), ir ?ymi visk? kaip tok?.
S?vokos Visata reik?m? yra siauresn? ir ?gavo specifin? mokslin? reik?m?. Visata yra ?moni? gyvenamoji vieta, prieinama empiriniam steb?jimui. Visi?kai suprantamas laipsni?kas mokslin?s termino Visata reik?m?s siaur?jimas, nes gamtos mokslas, skirtingai nei filosofija, nagrin?ja tik tai, kas empiri?kai patikrinama ?iuolaikiniais moksliniais metodais.
Vis? Visat? tiria mokslas, vadinamas kosmologija, t.y. kosmoso mokslu. ?is ?odis taip pat neatsitiktinis. Nors dabar viskas, kas yra u? ?em?s atmosferos rib?, vadinama kosmosu, taip nebuvo Senov?s Graikija. Tada erdv? buvo priimta kaip „tvarka“, „harmonija“, o ne „chaosas“ - „netvarka“. Taigi kosmologija savo esme, kaip ir dera mokslui, atskleid?ia m?s? pasaulio tvarkingum? ir yra nukreipta ? jo veikimo d?sni? paie?k?. ?i? d?sni? atradimas yra tikslas i?tirti Visat? kaip vien? sutvarkyt? visum?.
?is tyrimas pagr?stas keliomis prielaidomis.
Pirma, fizikos suformuluoti universal?s pasaulio veikimo d?sniai laikomi galiojan?iais visoje Visatoje.
Antra, astronom? steb?jimai taip pat pripa??stami kaip apimantys vis? Visat?. Ir tre?ia, tikromis pripa??stamos tik tos i?vados, kurios neprie?tarauja paties steb?tojo, t.y., asmens egzistavimo galimybei (vadinamasis antropinis principas).
Kosmologijos i?vados vadinamos Visatos atsiradimo ir vystymosi modeliais. Kod?l modeliai? Faktas yra tas, kad vienas i? pagrindini? ?iuolaikinio gamtos mokslo princip? yra id?ja apie galimyb? bet kuriuo metu atlikti kontroliuojam? ir atkuriam? eksperiment? su tiriamu objektu. Tik tuo atveju, jei i? principo ?manoma atlikti be galo daug eksperiment? ir jie visi veda prie vienodo rezultato, remiantis ?iais eksperimentais daroma i?vada apie d?snio, pagal kur? veikia tam tikras objektas, egzistavim?. yra subjektas. Tik ?iuo atveju rezultatas laikomas visi?kai patikimu mokslinis ta?kas
paai?kinim?.
Grie?tai tariant, visi d?sniai ir mokslin?s teorijos yra modeliai, nes mokslo raidos procese juos galima pakeisti kitomis s?vokomis, ta?iau Visatos modeliai yra tarsi daugiau modeli? nei daugelis kit? mokslini? teigini?. 2. Besiple?ian?ios Visatos modelis Labiausiai visuotinai pripa?intas modelis kosmologijoje yra homogenin?s izotropin?s nestacionarios kar?tai besiple?ian?ios Visatos modelis, sukurtas remiantis
bendroji teorija
reliatyvumo teorija ir reliatyvistin? gravitacijos teorija, kuri? 1916 m. suk?r? Albertas Ein?teinas.
Homogenin?s izotropin?s nestacionarios kar?tai besiple?ian?ios Visatos modelis grind?iamas dviem prielaidomis: 1) Visatos savyb?s yra vienodos visuose jos ta?kuose (homogeni?kumas) ir kryptyse (izotropija); 2) geriausias
garsus apra?ymas
Pri?mus reliatyvumo teorij?, i?plauk? (tai pirm? kart? pasteb?jo Petrogrado fizikas ir matematikas Aleksandras Aleksandrovi?ius Fridmanas 1922 m.), kad i?lenkta erdv? negali b?ti stacionari: ji turi arba pl?stis, arba trauktis. ? ?i? i?vad? nebuvo atkreiptas d?mesys, kol amerikie?i? astronomas Edvinas Hablas 1929 m. atrado vadinam?j? „raudon?j? poslink?“.
Raudonasis poslinkis – tai elektromagnetin?s spinduliuot?s da?ni? suma??jimas, matoma linijos spektro dalis pasislenka link jos raudonojo galo.
Anks?iau atrastas Doplerio efektas teig?, kad bet kuriam virpesi? ?altiniui tolstant nuo m?s?, m?s? suvokiam? virpesi? da?nis ma??ja, o bangos ilgis atitinkamai did?ja. I?spinduliuojant atsiranda „paraudimas“, ty spektrin?s linijos pasislenka link ilgesni? raudon? bang? ilgi?.
Taigi, vis? tolim? ?viesos ?altini? raudonasis poslinkis buvo u?fiksuotas ir kuo toliau ?altinis buvo, tuo didesnis laipsnis. Raudonasis poslinkis pasirod? proporcingas atstumui iki ?altinio, o tai patvirtino hipotez? apie j? pa?alinim?, t.y. apie metagalaktikos - matomos Visatos dalies - pl?tim?si.
Raudonasis poslinkis patikimai patvirtina teorin? i?vad?, kad m?s? Visatos regionas, kurio tiesiniai matmenys yra keli milijardai parsek?, yra nestacionari ma?iausiai kelis milijardus met?. Tuo pa?iu metu erdv?s kreivumas negali b?ti i?matuotas, lieka teorin? hipotez?. Neatsiejama besiple?ian?io Visatos modelio dalis yra Did?iojo sprogimo id?ja, kuri ?vyko ma?daug prie? 12–18 milijard? met?. „I? prad?i? nugriaud?jo sprogimas. Ne toks sprogimas, kuris jums pa??stamas ?em?je ir kuris prasideda nuo tam tikro centro, o paskui plinta, u?imdamas vis daugiau erdv?s, o sprogimas, kuris ?vyko vienu metu visur, nuo pat prad?i? u?pildantis „vis? erdv?, kiekviena dalele. materija ver?iasi tolyn nuo kiekvienos kitos dalel?s“ (Weinberg S. Pirmosios trys minut?s.
?iuolaikin? i?vaizda apie Visatos kilm? – M., 1981. – P. 30).(?skaitant fotonus ir neutrinus). Pradin?s b?senos kar?tum? patvirtino 1965 m. atrasta foton? ir neutrin?, susidariusi? ankstyvoje Visatos pl?timosi stadijoje, fonin? kosmin? mikrobang? spinduliuot?.
Kyla ?domus klausimas: i? ko susiformavo Visata?
I? ko jis kilo. Biblija teigia, kad Dievas suk?r? visk? i? nieko. ?inodami, kad klasikinis mokslas suformulavo materijos ir energijos tverm?s d?snius, religijos filosofai gin?ijosi, k? rei?kia biblinis „niekas“, o kai kurie mokslo labui tik?jo, kad niekas nerei?kia pradinio Dievo ?sakyto materialaus chaoso. Keista,?iuolaikinis mokslas pripa??sta (tiksliai pripa??sta, bet netvirtina), kad visk? galima sukurti i? nieko. „Niekas“ mokslin?je terminijoje vadinamas vakuumu. Vakuumas, kur? XIX am?iaus fizika laik? tu?tuma, remiantis ?iuolaikin?mis mokslo id?jomis, yra unikali materijos forma, galinti
tam tikromis s?lygomis „pagimdyti“ tikras daleles. Modernus kvantin? mechanika pripa??sta (tai neprie?tarauja teorijai), kad vakuumas gali patekti ? „su?adinimo b?sen?“, d?l ko jame gali susidaryti laukas, o i? jo (k? patvirtina ?iuolaikiniai
fiziniai eksperimentai
) – med?iaga.
Visatos gimimas „i? nieko“, ?iuolaikiniu moksliniu po?i?riu, rei?kia spontani?k? jos atsiradim? i? vakuumo, kai ?vyksta atsitiktinis svyravimas, kai n?ra daleli?. Jei foton? skai?ius lygus nuliui, tai lauko stiprumas neturi apibr??tos reik?m?s (Pagal Heisenbergo „neapibr??tumo princip?“): laukas nuolat patiria svyravimus, nors vidutin? (steb?ta) stiprumo reik?m? lygi nuliui. Svyravimas rei?kia virtuali? daleli? atsiradim?, kurios nuolat gimsta ir i? karto sunaikinamos, bet taip pat dalyvauja s?veikoje kaip tikros dalel?s. D?l svyravim? vakuumas ?gauna ypating? savybi?, kurios pasirei?kia stebimais poveikiais. Taigi, Visata gal?jo susidaryti i? „nieko“, tai yra, i? „su?adinto vakuumo“. Tokia hipotez?, ?inoma, n?ra lemiamas Dievo egzistavimo patvirtinimas.
Nuostab?s dalykai ?iuolaikin?je fizikoje tuo nesibaigia. Atsakydamas ? ?urnalisto pra?ym? vienu sakiniu apibendrinti reliatyvumo teorijos esm?, Ein?teinas sak?: „Anks?iau buvo tikima, kad jei visa materija i?nyks i? Visatos, tada erdv? ir laikas bus i?saugoti; Reliatyvumo teorija teigia, kad kartu su materija i?nyks ir erdv? bei laikas. Perkeldami ?i? i?vad? ? besiple?ian?ios Visatos model?, galime padaryti toki? i?vad? ir tt
Visatos susidarymo nebuvo nei erdv?s, nei laiko.
Atkreipkite d?mes?, kad reliatyvumo teorija atitinka du besiple?ian?ios Visatos modelio tipus. Pirmajame i? j? erdv?laikio kreiv? yra neigiama arba riboje lygi nuliui; naudojant ?i? parinkt? visi atstumai laikui b?gant did?ja be apribojim?. Antrojo tipo modeliuose kreivumas yra teigiamas, erdv? yra baigtin?, ir ?iuo atveju pl?timasis laikui b?gant pakei?iamas suspaudimu. Abiejose versijose reliatyvumo teorija atitinka dabartin? empiri?kai patvirtint? Visatos pl?tim?si.
Tu??ias protas nei?vengiamai u?duoda klausimus: kas buvo tada, kai nieko nebuvo, o kas yra anapus i?sipl?timo. Pirmasis klausimas akivaizd?iai prie?tarauja pats savaime, antrasis per?engia konkretaus mokslo ribas. Astronomas gali pasakyti, kad kaip mokslininkas neturi teis?s atsakyti ? tokius klausimus. Bet kadangi jie vis tiek kyla, formuluojami galimi atsakym? pagrindimai, kurie yra ne tik moksliniai, bet ir gamtos filosofiniai. Taigi skiriamos s?vokos „begalinis“ ir „beribis“. Begalyb?s, kuri n?ra berib?, pavyzdys yra ?em?s pavir?ius: juo galime vaik??ioti neribot? laik?, bet vis d?lto j? riboja auk??iau esanti atmosfera ir?em?s pluta ?emiau. Visata taip pat gali b?ti begalin?, bet ribota. Kita vertus, yra gerai ?inomas po?i?ris, pagal kur? materialiame pasaulyje negali b?ti nieko begalinio, nes jis vystosi baigtini? sistem? su kilpomis pavidalu.
atsiliepimai
, kuria ?ios sistemos sukuriamos aplinkos transformacijos procese. Ta?iau palikime ?iuos svarstymus gamtos filosofijos sri?iai, nes gamtos moksle galiausiai tiesos kriterijus yra ne abstrakt?s svarstymai, o empirinis hipotezi? tikrinimas.? Susidar? plazmos kre?ulys – b?sena, kurioje i?sid?st? elementarios dalel?s – ka?kas tarp kietos ir skystos b?senos, kuri, veikiama sprogstamojo vandens, prad?jo vis labiau pl?stis. Pra?jus 0,01 sekund?s nuo Did?iojo sprogimo prad?ios, Visatoje atsirado lengv?j? branduoli? mi?inys (2/3 vandenilio ir 1/3 helio). Kaip susiformavo visi kiti cheminiai elementai?
3.Galaktik? evoliucija ir sandara
Poetas paklaus?: „Klausyk! Juk jei ?vaig?d?s u?sidega, ar tai rei?kia, kad to ka?kam reikia? ?inome, kad ?vaig?d?s yra reikalingos, kad spind?t?, o m?s? Saul? suteikia mums b?tinos energijos. Kod?l reikia galaktik??
Pasirodo, reikia ir galaktik?, o Saul? ne tik apr?pina mus energija. Astronominiai steb?jimai rodo, kad i? galaktik? branduoli? nuolat nuteka vandenilis. Taigi galaktik? branduoliai yra pagrindin?s Visatos statybin?s med?iagos – vandenilio – gamybos gamyklos. Vandenilis, kurio atom? sudaro vienas protonas branduolyje ir vienas elektronas jo orbitoje, yra papras?iausias „statybinis blokas“, i? kurio vykstant atomin?ms reakcijoms ?vaig?d?i? gelm?se susidaro sud?tingesni atomai. Be to, pasirodo, kad neatsitiktinai ?vaig?d?s yra skirtingo dyd?io.
Kuo daugiau ?vaig?d?i? mas?, jo gelm?se sintetinami sud?tingesni atomai.
M?s? Saul?, kaip ir paprasta ?vaig?d?, gamina tik heli? i? vandenilio (kur? gamina labai masyvios ?vaig?d?s, gaminan?ios angl? – pagrindin? gyvosios med?iagos „statybin? blok?“). Tam skirtos galaktikos ir ?vaig?d?s. Kam skirta ?em?? Ji gamina visk?
Galaktik? susidarymo ir strukt?ros klausimas yra kitas svarbus Visatos kilm?s klausimas. J? tiria ne tik kosmologija kaip mokslas apie Visat? – vien? visum?, bet ir kosmogonija (graiki?kai „gonea“ rei?kia gimim?) – mokslo sritis, tirianti kosmini? k?n? ir j? sistem? (planetini?, i?skiriama ?vaig?din?, galaktin? kosmogonija) .
Galaktika – mil?ini?kas ?vaig?d?i? ir j? sistem? spie?ius, turintis savo centr? (?erd?) ir skirting?, ne tik sferin?, bet da?nai spiralin?, elipsin?, pailg? ar apskritai netaisykling? form?. Yra milijardai galaktik?, ir kiekvienoje i? j? yra milijardai ?vaig?d?i?.
M?s? galaktika vadinama Pauk??i? Taku ir susideda i? 150 milijard? ?vaig?d?i?. Jis susideda i? ?erdies ir keli? spiralini? ?ak?. Jo matmenys yra 100 t?kstan?i? ?viesme?i?. Dauguma m?s? galaktikos ?vaig?d?s yra susitelkusios mil?ini?kame ma?daug 1500 ?viesme?i? storio „diske“. Saul? yra ma?daug 30 t?kstan?i? ?viesme?i? atstumu nuo galaktikos centro.
Ar?iausiai m?s? esanti galaktika (iki kurios ?viesos spindulys sklinda 2 mln. met?) yra „Andromedos ?kas“.
Jis pavadintas taip, nes Andromedos ?vaig?dyne pirmasis ekstragalaktinis objektas buvo aptiktas 1917 m. Jo priklausym? kitai galaktikai 1923 metais ?rod? E. Hablas, kuris spektrin?s analiz?s b?du aptiko ?iame objekte ?vaig?des. V?liau ?vaig?d?s buvo aptiktos kituose ?kuose.
O 1963 metais buvo atrasti kvazarai (kvazi?vaig?diniai radijo ?altiniai) – galingiausi radijo spinduliuot?s ?altiniai Visatoje, kuri? ?viesumas ?imtus kart? didesnis u? galaktik? ?viesum? ir de?imtis kart? ma?esnis u? jas. Buvo manoma, kad kvazarai atstovauja nauj? galaktik? branduoliams, tod?l galaktik? formavimosi procesas t?siasi iki ?iol.
4. Astronomija ir kosmonautika
?vaig?des tiria astronomija (i? graik? "astroy" - ?vaig?d? ir "nomos" - ?statymas) - mokslas apie kosmini? k?n? ir j? sistem? sandar? ir vystym?si. ?is klasikinis mokslas XX am?iuje i?gyvena antr?j? jaunyst? d?l spartaus steb?jimo technologij? vystymosi – pagrindinio jo tyrimo metodo: atspindintys teleskopai, spinduliuot?s imtuvai (antenos) ir kt. SSRS 1974 m. yra 6 m skersmens ir surenka ?viesos milijonus kart? daugiau nei ?mogaus akis. dangaus mechanika, radijo astronomija, astrofizika ir kitos disciplinos.
?iuo metu ypa? svarbi yra astrofizika – astronomijos dalis, kuri tiria fizinius ir cheminius rei?kinius, vykstan?ius dangaus k?nai, j? sistemose ir kosmose. Skirtingai nuo fizikos, kuri remiasi eksperimentu, astrofizika vis? pirma remiasi steb?jimais. Ta?iau daugeliu atvej? s?lygos, kuriomis med?iaga randama dangaus k?nuose ir sistemose, skiriasi nuo t?, kurios yra prieinamos ?iuolaikin?ms laboratorijoms (itin didelis ir ypa? ma?as tankis,
auk?ta temperat?ra
ir tt). D?l ?ios prie?asties astrofiziniai tyrimai leid?ia atrasti naujus fizikinius d?snius. Esmin? astrofizikos reik?m? lemia tai, kad ?iuo metu reliatyvistin?je kosmologijoje pagrindinis d?mesys perkeliamas ? Visatos fizik? – materijos b?sen? ir fizikinius procesus, vykstan?ius skirtinguose Visatos pl?timosi etapuose, ?skaitant ankstyviausius etapus. Vienas i? pagrindini? astrofizikos metod? yra spektrin? analiz?. Jei pasiilgote baltos spalvos spindulio saul?s ?viesa per siaur? ply??, o po to per stiklin? trikamp? prizm?, jis suskaidomas ? sudedam?sias spalvas, o ekrane atsiranda vaivoryk?t?s spalv? juostel?, palaipsniui pereinanti i? raudonos ? violetin? - i?tisinis spektras. Raudon?j? spektro gal? sudaro spinduliai, kurie ma?iausiai nukrypsta eidami per prizm?, violetinis – labiausiai. Kiekvienas cheminis elementas atitinka tiksliai apibr??tas spektro linijas, tod?l galima naudoti
?is metodas
med?iag? tyrimui. Deja, trump?j? bang? spinduliuot? - ultravioletiniai, rentgeno ir gama spinduliai - neprasiskverbia pro ?em?s atmosfer?, ir ?ia astronomams ? pagalb? ateina mokslas, kuris iki ?iol buvo laikomas pirmiausia techniniu - astronautika (i? graik? „nautika“). - navigacijos menas), teikiantis kosmoso tyrin?jimus ?monijos poreikiams naudojant orlaivius., varikliai, borto valdymo sistemos, paleidimo ?renginiai, automatin?s stotys ir pilotuojami erdv?laiviai, moksliniai instrumentai, ant?emin?s skryd?i? valdymo sistemos, trajektorijos matavimo paslaugos, telemetrija, orbitini? sto?i? organizavimas ir tiekimas ir kt.; medicininis ir biologinis - gyvyb?s palaikymo laive sistem? k?rimas, nepageidaujam? ?vyki? kompensavimas ?mogaus k?nas, susij?s su re-;
apkrova, nesvarumas, radiacija ir kt. Astronautikos istorija prasideda nuo teorini? ?mogaus i??jimo ? ne?emi?k? erdv? skai?iavim?, kuriuos K. E. Ciolkovskis pateik? savo darbe „Pasaulio erdvi? tyrin?jimas reaktyviniais (instrumentais)“ (1903 m.) - Darbas raket? technologij? srityje prasid?jo SSRS. 1921 m. Pirmoji raketa paleid?iama skystas kuras
JAV ?gyvendintas 1926 m. Pagrindiniai astronautikos istorijos etapai buvo pirmojo dirbtinio ?em?s palydovo paleidimas 1957 m. spalio 4 d., pirmasis pilotuojamas skrydis ? kosmos? 1961 m. baland?io 12 d., M?nulio ekspedicija 1969 m., pilotuojam? orbitini? sto?i? suk?rimas ?emose ?em?s orbita, startas erdv?laivis
daugkartinio naudojimo.
Darbas buvo vykdomas lygiagre?iai SSRS ir JAV, ta?iau pastaraisiais metais pastangos buvo suvienytos kosmoso tyrin?jim? srityje. 1995 metais buvo vykdomas bendras projektas „Mir-Shuttle“, kurio metu amerikie?i? „Shuttle“ erdv?laiviai buvo naudojami astronautams pristatyti ? Rusijos orbitin? stot? „Mir“.
