Wszechświat nie jest statyczny. Potwierdziły to badania astronoma Edwina Hubble'a z 1929 roku, czyli prawie 90 lat temu. Do tego pomysłu doprowadziły go obserwacje ruchu galaktyk. Kolejnym odkryciem astrofizyków pod koniec XX wieku było obliczenie ekspansji Wszechświata z przyspieszeniem.
Jak nazywa się ekspansja Wszechświata
Niektórzy są zaskoczeni tym, co naukowcy nazywają ekspansją wszechświata. Większość tej nazwy kojarzy się z gospodarką i z negatywnymi oczekiwaniami.
Inflacja to proces rozszerzania się Wszechświata natychmiast po jego pojawieniu się, z gwałtownym przyspieszeniem. Przetłumaczone z angielskiego „inflacja” - „pump up”, „inflate”.
Nowe wątpliwości co do istnienia ciemnej energii jako czynnika w teorii inflacji Wszechświata są wykorzystywane przez przeciwników teorii ekspansji.
Wtedy naukowcy zaproponowali mapę czarnych dziur. Początkowe dane różnią się od tych uzyskanych na późniejszym etapie:
- Sześćdziesiąt tysięcy czarnych dziur z największą odległością między nimiponad jedenaście milionów lat świetlnych odległych - dane sprzed czterech lat.
- Sto osiemdziesiąt tysięcy galaktyk czarnych dziur, trzynaście milionów lat świetlnych stąd. Dane uzyskane przez naukowców, w tym rosyjskich fizyków jądrowych, na początku 2017 r.
Ta informacja, jak twierdzą astrofizycy, nie jest sprzeczna z klasycznym modelem Wszechświata.
Tempo ekspansji Wszechświata jest wyzwaniem dla kosmologów
Tempo ekspansji jest rzeczywiście wyzwaniem dla kosmologów i astronomów. To prawda, kosmolodzy nie twierdzą już, że tempo ekspansji Wszechświata nie ma stałego parametru, rozbieżności przeniosły się na inną płaszczyznę - gdy ekspansja zaczęła przyspieszać. Dane dotyczące roamingu widma z bardzo odległych supernowych typu 1 dowodzą, że ekspansja nie jest procesem nagłym.
Naukowcy uważają, że wszechświat skurczył się przez pierwsze pięć miliardów lat.
Pierwsze konsekwencje Wielkiego Wybuchu najpierw wywołały potężną ekspansję, a potem rozpoczęło się kurczenie. Ale ciemna energia nadal wpływała na rozwój wszechświata. I z przyspieszeniem.
Amerykańscy naukowcy zaczęli tworzyć mapę rozmiarów wszechświata dla różnych epok, aby dowiedzieć się, kiedy zaczęło się przyspieszenie. Obserwując wybuchy supernowych, a także kierunek koncentracji ciemnej materii w starożytnych galaktykach, kosmolodzy zauważyli cechy przyspieszenia.
Dlaczego Wszechświat „przyspiesza”
Początkowo założono, że na opracowanej mapie wielkości Wszechświata wartości przyspieszenia nie były liniowe, ale zamieniły się w sinusoidę. Nazywano ją „falą wszechświata”.
Fala Wszechświata mówi, że przyspieszenie nie odbywało się ze stałą prędkością: zwolniło, a następnie przyspieszyło. I kilka razy. Naukowcy uważają, że w ciągu 13,81 miliarda lat po Wielkim Wybuchu było siedem takich procesów.
Jednak kosmologowie nie potrafią jeszcze odpowiedzieć na pytanie, co determinuje przyspieszenie-hamowanie. Założenia sprowadzają się do idei, że pole energetyczne, z którego pochodzi ciemna energia, podlega fali Wszechświata. I przemieszczając się z jednej pozycji do drugiej, Wszechświat albo zwiększa swoje przyspieszenie, albo spowalnia je.
Pomimo przekonywania argumentów, nadal pozostają teorią. Astrofizycy mają nadzieję, że informacje z orbitującego teleskopu Plancka potwierdzą istnienie fali we wszechświecie.
Kiedy znaleziono ciemną energię
Po raz pierwszy zaczęli o tym mówić w latach dziewięćdziesiątych z powodu wybuchów supernowych. Natura ciemnej energii jest nieznana. Chociaż Albert Einstein wyróżnił stałą kosmiczną w swojej teorii względności.
W 1916, sto lat temu, wszechświat był wciąż uważany za niezmienny. Ale zainterweniowała grawitacja: masy kosmiczne niezmiennie uderzałyby o siebie, gdyby wszechświat był nieruchomy. Einstein deklaruje grawitację z powodu kosmicznej siły odpychania.
Georges Lemaitre uzasadni to fizyką. Próżnia zawiera energię. Z powodu jej wahania prowadzącego dopojawienie się cząstek i ich dalsze niszczenie, energia nabiera odpychającej siły.
Kiedy Hubble dowiódł ekspansji wszechświata, Einstein nazwał stałą kosmologiczną nonsensem.
Wpływ ciemnej energii
Wszechświat oddala się ze stałą prędkością. W 1998 roku światu przedstawiono dane z analizy wybuchów supernowych typu 1. Udowodniono, że wszechświat rośnie szybciej.
Dzieje się tak z powodu nieznanej substancji, która została nazwana "ciemną energią". Okazuje się, że zajmuje prawie 70% przestrzeni Wszechświata. Esencja, właściwości i natura ciemnej energii nie zostały zbadane, ale jej naukowcy próbują dowiedzieć się, czy istniała ona w innych galaktykach.
W 2016 roku obliczyli dokładną szybkość ekspansji na najbliższą przyszłość, ale pojawiła się rozbieżność: Wszechświat rozszerza się szybciej niż wcześniej zakładali astrofizycy. Wśród naukowców wybuchły spory o istnienie ciemnej energii i jej wpływ na tempo rozszerzania się granic wszechświata.
Ekspansja Wszechświata zachodzi bez ciemnej energii
Teoria niezależności ekspansji Wszechświata od ciemnej energii została wysunięta przez naukowców na początku 2017 roku. Wyjaśniają ekspansję jako zmianę w strukturze Wszechświata.
Naukowcy z uniwersytetów w Budapeszcie i Hawajach doszli do wniosku, że rozbieżność między obliczeniami a rzeczywistym tempem ekspansji wiąże się ze zmianą właściwości przestrzeni. Nikt nie wziął pod uwagę tego, co dzieje się z modelem Wszechświata podczas ekspansji.
Wątpliwości w istnienie ciemnej energii, naukowcy wyjaśniają: najbardziejduże koncentracje materii Wszechświata wpływają na jego ekspansję. W takim przypadku reszta treści jest rozprowadzana równomiernie. Jednak fakt pozostaje niewyjaśniony.
Aby wykazać słuszność swoich założeń, naukowcy zaproponowali model mini-wszechświata. Przedstawili to w postaci zestawu bąbelków i rozpoczęli obliczanie parametrów wzrostu każdego bąbelka we własnym tempie, w zależności od jego masy.
Ta symulacja wszechświata pokazała naukowcom, że może się on zmieniać bez względu na energię. A jeśli „domieszasz” ciemną energię, model się nie zmieni, twierdzą naukowcy.
Ogólnie rzecz biorąc, debata nadal trwa. Zwolennicy ciemnej energii twierdzą, że wpływa ona na poszerzanie granic wszechświata, przeciwnicy nie ustępują, argumentując, że koncentracja materii ma znaczenie.
Szybkość ekspansji Wszechświata teraz
Naukowcy są przekonani, że Wszechświat zaczął się rozwijać po Wielkim Wybuchu. Potem, prawie czternaście miliardów lat temu, okazało się, że tempo ekspansji Wszechświata było większe niż prędkość światła. I nadal rośnie.
Najkrótsza historia czasu autorstwa Stephena Hawkinga i Leonarda Mlodinova zauważa, że tempo rozszerzania się granic wszechświata nie może przekraczać 10% na miliard lat.
Aby określić tempo ekspansji Wszechświata, latem 2016 roku laureat Nagrody Nobla Adam Riess obliczył odległość do pulsujących cefeid w położonych blisko siebie galaktykach. Te dane pozwoliły nam obliczyć prędkość. Okazało się, że galaktyki znajdujące się w odległości co najmniej trzech milionów lat świetlnych mogą oddalić się z prędkością prawie 73 km/s.
Rezultat był zdumiewający: orbitujące teleskopy, ten sam Planck, mówiły z prędkością 69 km/s. Dlaczego zarejestrowano taką różnicę, naukowcy nie są w stanie odpowiedzieć: nie wiedzą nic o pochodzeniu ciemnej materii, na której opiera się teoria rozszerzania się Wszechświata.
Ciemne promieniowanie
Kolejny czynnik "przyspieszenia" Wszechświata został odkryty przez astronomów przy pomocy Hubble'a. Uważa się, że ciemne promieniowanie pojawiło się na samym początku powstawania wszechświata. Wtedy było w tym więcej energii, nieważne.
Ciemne promieniowanie "pomogło" ciemnej energii rozszerzyć granice wszechświata. Jak twierdzą naukowcy, rozbieżności w określaniu szybkości przyspieszenia wynikały z nieznanej natury tego promieniowania.
Dalsze prace Hubble'a powinny sprawić, że obserwacje będą dokładniejsze.
Tajemnicza energia może zniszczyć wszechświat
Naukowcy rozważali taki scenariusz od kilkudziesięciu lat, dane z obserwatorium kosmicznego Planck mówią, że jest to dalekie od spekulacji. Zostały opublikowane w 2013 roku.
"Planck" zmierzył "echo" Wielkiego Wybuchu, który pojawił się w wieku Wszechświata około 380 tysięcy lat, temperatura wynosiła 2700 stopni. A temperatura się zmieniła. „Planck” określił również „skład” Wszechświata:
- prawie 5% - gwiazdy, kosmiczny pył, kosmiczny gaz, galaktyki;
- prawie 27% to masa ciemnej materii;
- około 70% to ciemna energia.
Fizyk Robert Caldwell zasugerował, że ciemna energia ma moc, która może rosnąć. I ta energia oddzieli czasoprzestrzeń. Naukowiec uważa, że galaktyka oddali się w ciągu najbliższych dwudziestu do pięćdziesięciu miliardów lat. Proces ten będzie następował wraz ze wzrostem rozszerzania się granic wszechświata. To oderwie Drogę Mleczną od gwiazdy, a także rozpadnie się.
Przestrzeń mierzona około sześćdziesięciu milionów lat. Słońce stanie się zanikającą gwiazdą karłowatą, a planety oddzielą się od niego. Wtedy ziemia wybuchnie. W ciągu najbliższych trzydziestu minut przestrzeń rozerwie atomy. Finałem będzie zniszczenie struktury czasoprzestrzeni.
Gdzie Droga Mleczna „odlatuje”
Jeruzalemscy astronomowie są przekonani, że Droga Mleczna osiągnęła swoją maksymalną prędkość, która jest wyższa niż tempo ekspansji Wszechświata. Naukowcy tłumaczą to pragnieniem Drogi Mlecznej wobec „Wielkiego Atraktora”, który jest uważany za największą gromadę galaktyk. Tak więc Droga Mleczna opuszcza kosmiczną pustynię.
Naukowcy używają różnych metod do pomiaru tempa ekspansji Wszechświata, więc nie ma jednego wyniku dla tego parametru.
