Το σύμπαν δεν είναι στατικό. Αυτό επιβεβαιώθηκε από τις μελέτες του αστρονόμου Edwin Hubble το 1929, δηλαδή πριν από σχεδόν 90 χρόνια. Σε αυτή την ιδέα οδηγήθηκε από παρατηρήσεις της κίνησης των γαλαξιών. Μια άλλη ανακάλυψη των αστροφυσικών στα τέλη του εικοστού αιώνα ήταν ο υπολογισμός της διαστολής του Σύμπαντος με επιτάχυνση.
Πώς λέγεται η διαστολή του Σύμπαντος
Μερικοί άνθρωποι εκπλήσσονται όταν ακούν αυτό που οι επιστήμονες αποκαλούν διαστολή του σύμπαντος. Το μεγαλύτερο μέρος αυτού του ονόματος συνδέεται με την οικονομία και με αρνητικές προσδοκίες.
Ο πληθωρισμός είναι η διαδικασία διαστολής του Σύμπαντος αμέσως μετά την εμφάνισή του, και με απότομη επιτάχυνση. Μετάφραση από τα αγγλικά, "inflation" - "pump up", "inflate".
Νέες αμφιβολίες για την ύπαρξη της σκοτεινής ενέργειας ως παράγοντα στη θεωρία του πληθωρισμού του Σύμπαντος χρησιμοποιούνται από τους πολέμιους της θεωρίας διαστολής.
Στη συνέχεια, οι επιστήμονες πρότειναν έναν χάρτη με τις μαύρες τρύπες. Τα αρχικά δεδομένα διαφέρουν από αυτά που ελήφθησαν σε μεταγενέστερο στάδιο:
- Εξήντα χιλιάδες μαύρες τρύπες με την απόσταση μεταξύ των περισσότερωνπερισσότερα από έντεκα εκατομμύρια έτη φωτός μακριά - δεδομένα πριν από τέσσερα χρόνια.
- Εκατόν ογδόντα χιλιάδες γαλαξίες μαύρης τρύπας δεκατρία εκατομμύρια έτη φωτός μακριά. Δεδομένα που ελήφθησαν από επιστήμονες, συμπεριλαμβανομένων Ρώσων πυρηνικών φυσικών, στις αρχές του 2017.
Αυτές οι πληροφορίες, λένε οι αστροφυσικοί, δεν έρχονται σε αντίθεση με το κλασικό μοντέλο του Σύμπαντος.
Ο ρυθμός διαστολής του Σύμπαντος είναι μια πρόκληση για τους κοσμολόγους
Ο ρυθμός επέκτασης είναι πράγματι μια πρόκληση για τους κοσμολόγους και τους αστρονόμους. Είναι αλήθεια ότι οι κοσμολόγοι δεν υποστηρίζουν πλέον ότι ο ρυθμός διαστολής του Σύμπαντος δεν έχει σταθερή παράμετρο, οι αποκλίσεις μετακινήθηκαν σε άλλο επίπεδο - όταν η διαστολή άρχισε να επιταχύνεται. Τα δεδομένα περιαγωγής φάσματος από πολύ μακρινούς σουπερνόβα τύπου 1 αποδεικνύουν ότι η επέκταση δεν είναι μια διαδικασία ξαφνικής έναρξης.
Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι το σύμπαν συρρικνώθηκε για τα πρώτα πέντε δισεκατομμύρια χρόνια.
Οι πρώτες συνέπειες της Μεγάλης Έκρηξης προκάλεσαν πρώτα μια ισχυρή επέκταση και μετά άρχισε μια συρρίκνωση. Αλλά η σκοτεινή ενέργεια εξακολουθούσε να επηρεάζει την ανάπτυξη του σύμπαντος. Και με επιτάχυνση.
Αμερικανοί επιστήμονες άρχισαν να δημιουργούν έναν χάρτη του μεγέθους του σύμπαντος για διαφορετικές εποχές για να μάθουν πότε ξεκίνησε η επιτάχυνση. Παρατηρώντας τις εκρήξεις σουπερνόβα, καθώς και την κατεύθυνση της συγκέντρωσης της σκοτεινής ύλης στους αρχαίους γαλαξίες, οι κοσμολόγοι έχουν παρατηρήσει χαρακτηριστικά επιτάχυνσης.
Γιατί το Σύμπαν "επιταχύνεται"
Αρχικά, υποτέθηκε ότι στον μεταγλωττισμένο χάρτη του μεγέθους του Σύμπαντος, οι τιμές επιτάχυνσης δεν ήταν γραμμικές, αλλά μετατράπηκαν σε ημιτονοειδή. Ονομάστηκε το "κύμα του σύμπαντος."
Το κύμα του Σύμπαντος λέει ότι η επιτάχυνση δεν πήγε με σταθερή ταχύτητα: επιβραδύνθηκε και μετά επιταχύνθηκε. Και αρκετές φορές. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι υπήρξαν επτά τέτοιες διεργασίες στα 13,81 δισεκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.
Ωστόσο, οι κοσμολόγοι δεν μπορούν ακόμη να απαντήσουν στο ερώτημα τι καθορίζει την επιτάχυνση-επιβράδυνση. Οι υποθέσεις καταλήγουν στην ιδέα ότι το ενεργειακό πεδίο από το οποίο προέρχεται η σκοτεινή ενέργεια υπόκειται στο κύμα του Σύμπαντος. Και, μετακινούμενος από τη μια θέση στην άλλη, το Σύμπαν είτε διευρύνει την επιτάχυνσή του είτε την επιβραδύνει.
Παρά την πειστικότητα των επιχειρημάτων, εξακολουθούν να παραμένουν θεωρία. Οι αστροφυσικοί ελπίζουν ότι οι πληροφορίες από το τηλεσκόπιο Planck θα επιβεβαιώσουν την ύπαρξη ενός κύματος στο σύμπαν.
Όταν βρέθηκε η σκοτεινή ενέργεια
Για πρώτη φορά άρχισαν να μιλούν γι' αυτό στη δεκαετία του '90 λόγω εκρήξεων σουπερνόβα. Η φύση της σκοτεινής ενέργειας είναι άγνωστη. Αν και ο Άλμπερτ Αϊνστάιν ξεχώρισε την κοσμική σταθερά στη θεωρία της σχετικότητας.
Το 1916, εκατό χρόνια πριν, το σύμπαν εξακολουθούσε να θεωρείται αμετάβλητο. Αλλά η βαρύτητα παρενέβη: οι κοσμικές μάζες θα χτυπούσαν πάντα η μία την άλλη αν το σύμπαν ήταν ακίνητο. Ο Αϊνστάιν δηλώνει τη βαρύτητα λόγω της κοσμικής απωστικής δύναμης.
Ο Georges Lemaitre θα το δικαιολογήσει μέσω της φυσικής. Το κενό περιέχει ενέργεια. Λόγω του δισταγμού της που οδήγησε σεη εμφάνιση των σωματιδίων και η περαιτέρω καταστροφή τους, η ενέργεια αποκτά απωστική δύναμη.
Όταν το Hubble απέδειξε τη διαστολή του σύμπαντος, ο Αϊνστάιν αποκάλεσε την κοσμολογική σταθερά ανοησία.
Επίδραση της σκοτεινής ενέργειας
Το σύμπαν απομακρύνεται με σταθερή ταχύτητα. Το 1998, παρουσιάστηκαν στον κόσμο δεδομένα από μια ανάλυση εκρήξεων σουπερνόβα τύπου 1. Έχει αποδειχθεί ότι το σύμπαν αναπτύσσεται πιο γρήγορα.
Αυτό συμβαίνει λόγω μιας άγνωστης ουσίας, που ονομάστηκε "σκοτεινή ενέργεια". Αποδεικνύεται ότι καταλαμβάνει σχεδόν το 70% του χώρου του Σύμπαντος. Η ουσία, οι ιδιότητες και η φύση της σκοτεινής ενέργειας δεν έχουν μελετηθεί, αλλά οι επιστήμονές της προσπαθούν να ανακαλύψουν αν υπήρχε σε άλλους γαλαξίες.
Το 2016, υπολόγισαν τον ακριβή ρυθμό διαστολής για το εγγύς μέλλον, αλλά εμφανίστηκε μια απόκλιση: το Σύμπαν διαστέλλεται με ταχύτερο ρυθμό από ό,τι είχαν υποθέσει προηγουμένως οι αστροφυσικοί. Μεταξύ των επιστημόνων, ξέσπασαν διαφωνίες σχετικά με την ύπαρξη της σκοτεινής ενέργειας και την επιρροή της στον ρυθμό διαστολής των ορίων του σύμπαντος.
Η διαστολή του Σύμπαντος συμβαίνει χωρίς σκοτεινή ενέργεια
Η θεωρία της ανεξαρτησίας της διαστολής του Σύμπαντος από τη σκοτεινή ενέργεια προτάθηκε από επιστήμονες στις αρχές του 2017. Εξηγούν τη διαστολή ως αλλαγή στη δομή του Σύμπαντος.
Επιστήμονες από τα Πανεπιστήμια της Βουδαπέστης και της Χαβάης κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η απόκλιση μεταξύ των υπολογισμών και του πραγματικού ρυθμού διαστολής σχετίζεται με μια αλλαγή στις ιδιότητες του διαστήματος. Κανείς δεν έλαβε υπόψη του τι συμβαίνει στο μοντέλο του Σύμπαντος κατά τη διάρκεια της διαστολής.
Αμφιβάλλοντας για την ύπαρξη της σκοτεινής ενέργειας, οι επιστήμονες εξηγούν: τα περισσότεραμεγάλες συγκεντρώσεις της ύλης του Σύμπαντος επηρεάζουν τη διαστολή του. Σε αυτή την περίπτωση, το υπόλοιπο περιεχόμενο κατανέμεται ομοιόμορφα. Ωστόσο, το γεγονός παραμένει άγνωστο.
Για να αποδείξουν την εγκυρότητα των υποθέσεων τους, οι επιστήμονες πρότειναν ένα μοντέλο ενός μίνι σύμπαντος. Το παρουσίασαν με τη μορφή ενός συνόλου φυσαλίδων και άρχισαν να υπολογίζουν τις παραμέτρους ανάπτυξης κάθε φυσαλίδας με τον δικό της ρυθμό, ανάλογα με τη μάζα της.
Αυτή η προσομοίωση του σύμπαντος έδειξε στους επιστήμονες ότι μπορεί να αλλάξει χωρίς να λαμβάνεται υπόψη η ενέργεια. Και αν «ανακατέψετε» τη σκοτεινή ενέργεια, τότε το μοντέλο δεν θα αλλάξει, λένε οι επιστήμονες.
Γενικά, η συζήτηση συνεχίζεται ακόμη. Οι υποστηρικτές της σκοτεινής ενέργειας λένε ότι επηρεάζει τη διαστολή των ορίων του σύμπαντος, οι αντίπαλοι στέκονται στη θέση τους, υποστηρίζοντας ότι η συγκέντρωση της ύλης έχει σημασία.
Ο ρυθμός διαστολής του Σύμπαντος τώρα
Οι επιστήμονες είναι πεπεισμένοι ότι το Σύμπαν άρχισε να αναπτύσσεται μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Τότε, σχεδόν πριν από δεκατέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια, αποδείχθηκε ότι ο ρυθμός διαστολής του Σύμπαντος ήταν μεγαλύτερος από την ταχύτητα του φωτός. Και συνεχίζει να αυξάνεται.
Η συντομότερη ιστορία του χρόνου από τους Stephen Hawking και Leonard Mlodinov σημειώνει ότι ο ρυθμός διαστολής των ορίων του σύμπαντος δεν μπορεί να υπερβαίνει το 10% ανά δισεκατομμύριο χρόνια.
Για να προσδιορίσει τον ρυθμό διαστολής του Σύμπαντος, το καλοκαίρι του 2016, ο νικητής του βραβείου Νόμπελ Άνταμ Ρις υπολόγισε την απόσταση από τους παλλόμενους Κηφείδες σε γαλαξίες κοντά ο ένας στον άλλο. Αυτά τα δεδομένα μας επέτρεψαν να υπολογίσουμε την ταχύτητα. Αποδείχθηκε ότι οι γαλαξίες σε απόσταση τουλάχιστον τριών εκατομμυρίων ετών φωτός μπορούν να απομακρυνθούν με ταχύτητα σχεδόν 73 km / s.
Το αποτέλεσμα ήταν εκπληκτικό: τα τροχιακά τηλεσκόπια, το ίδιο Planck, μιλούσαν για 69 km/s. Γιατί καταγράφηκε μια τέτοια διαφορά, οι επιστήμονες δεν είναι σε θέση να απαντήσουν: δεν γνωρίζουν τίποτα για την προέλευση της σκοτεινής ύλης, στην οποία βασίζεται η θεωρία της διαστολής του Σύμπαντος.
Σκοτεινή ακτινοβολία
Άλλος ένας παράγοντας στην «επιτάχυνση» του Σύμπαντος ανακαλύφθηκε από αστρονόμους με τη βοήθεια του Hubble. Η σκοτεινή ακτινοβολία πιστεύεται ότι εμφανίστηκε στην αρχή του σχηματισμού του σύμπαντος. Τότε υπήρχε περισσότερη ενέργεια σε αυτό, όχι ύλη.
Η σκοτεινή ακτινοβολία «βοήθησε» τη σκοτεινή ενέργεια να επεκτείνει τα όρια του σύμπαντος. Οι αποκλίσεις στον προσδιορισμό του ρυθμού επιτάχυνσης οφείλονταν στην άγνωστη φύση αυτής της ακτινοβολίας, λένε οι επιστήμονες.
Περαιτέρω εργασία του Hubble θα κάνει τις παρατηρήσεις πιο ακριβείς.
Μυστηριώδης ενέργεια θα μπορούσε να καταστρέψει το σύμπαν
Οι επιστήμονες εξετάζουν ένα τέτοιο σενάριο εδώ και αρκετές δεκαετίες, τα δεδομένα από το διαστημικό παρατηρητήριο Planck λένε ότι αυτό απέχει πολύ από την απλή εικασία. Δημοσιεύτηκαν το 2013.
"Πλανκ" μέτρησε την "ηχώ" της Μεγάλης Έκρηξης, η οποία εμφανίστηκε στην ηλικία του Σύμπαντος περίπου 380 χιλιάδες χρόνια, η θερμοκρασία ήταν 2700 μοίρες. Και η θερμοκρασία άλλαξε. Ο "Πλανκ" καθόρισε επίσης τη "σύνθεση" του Σύμπαντος:
- σχεδόν 5% - αστέρια, κοσμική σκόνη, κοσμικό αέριο, γαλαξίες;
- σχεδόν το 27% είναι η μάζα της σκοτεινής ύλης;
- περίπου το 70% είναι σκοτεινή ενέργεια.
Ο φυσικός Robert Caldwell πρότεινε ότι η σκοτεινή ενέργεια έχει μια δύναμη που μπορεί να αναπτυχθεί. Και αυτή η ενέργεια θα χωρίσει τον χωροχρόνο. Ο γαλαξίας θα απομακρυνθεί τα επόμενα είκοσι έως πενήντα δισεκατομμύρια χρόνια, πιστεύει ο επιστήμονας. Αυτή η διαδικασία θα συμβεί με την αυξανόμενη διαστολή των ορίων του σύμπαντος. Αυτό θα σχίσει τον Γαλαξία μακριά από το αστέρι, και επίσης θα αποσυντεθεί.
Το διάστημα μετρήθηκε περίπου εξήντα εκατομμύρια χρόνια. Ο ήλιος θα γίνει ένα αστέρι νάνος που ξεθωριάζει και οι πλανήτες θα χωριστούν από αυτόν. Τότε η γη θα εκραγεί. Στα επόμενα τριάντα λεπτά, το διάστημα θα διαλύσει τα άτομα. Το τελικό θα είναι η καταστροφή της δομής του χωροχρόνου.
Εκεί που ο Γαλαξίας "πετάει μακριά"
Οι αστρονόμοι της Ιερουσαλήμ είναι πεπεισμένοι ότι ο Γαλαξίας έχει φτάσει στη μέγιστη ταχύτητά του, η οποία είναι υψηλότερη από τον ρυθμό διαστολής του Σύμπαντος. Οι επιστήμονες το εξηγούν με την επιθυμία του Γαλαξία προς τον «Μεγάλο Ελκυστήρα», που θεωρείται το μεγαλύτερο σμήνος γαλαξιών. Έτσι ο Γαλαξίας φεύγει από τη διαστημική έρημο.
Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν διαφορετικές μεθόδους για να μετρήσουν τον ρυθμό διαστολής του Σύμπαντος, επομένως δεν υπάρχει ένα μοναδικό αποτέλεσμα για αυτήν την παράμετρο.
