Talán a legnagyobb felfedezés az Univerzummal kapcsolatban, amelyet a múlt század végén tettünk, amikor felfedeztük az egyik legfurcsább kozmikus igazságot: a távoli galaxisok nem csak repülnek tőlünk az idő előrehaladtával, hanem gyorsabban és gyorsabban is repülnek. A világegyetem gyorsuló terjedésének felfedezése a Supernova kozmológiai projekt részeként, a High-z Supernova kutatócsoport segítségével, a tudósok számára a fizika Nobel-díját kapta. Noha ez az egyik legfurcsább és legszokatlanabb jelenség az univerzumban.
A helyzet az, hogy az Univerzum nem mindig gyorsult, tőlünk repülve. Több milliárd évvel a bővítés lelassult, és tíz milliárd évvel ezelőtt élők számára úgy tűnik, hogy szerződést köt. Mi történt?
Az 1920-as években négy bizonyítékot nyújtottak be - három megfigyelhető és egy elméleti -, hogy az univerzum bővül. Itt vannak:
1. Felfedezték, hogy az éjszakai égbolt spirális ködének valódi galaxisai vannak, vagy "milliárd csillagokat tartalmazó" szigeti univerzumok ", amelyek messze túl vannak a Tejút felett.
2. A galaxisok vörös és blues eltolódásának mérése Vesto Slifer által megmutatta, hogy ezek a galaxisok milyen gyorsan elmozdulnak tőlünk (vöröseltolódás) vagy közelednek hozzánk (blueshift), és a túlnyomó többség az első forgatókönyvet követte.
3. A távolságméréseket ezen galaxisok mindegyikéhez Edwin Hubble és asszisztense, Milton Humason végezte. Slipher megfigyeléseivel kombinálva egyértelmű kapcsolatot mutattak fel: minél tovább volt a galaxis, annál gyorsabban tűnt el távolodni tőlünk.
4. Végül: Einstein általános relativitáselméletének erõteljes elméleti ugrása: az a felismerés, hogy az univerzumnak, amely minden irányban nagyjából azonos sûrûségû galaxisokkal tele van, instabilnak kell lennie, hacsak nem tágul meg vagy nem zsugorodik.
Ez az 1929-es világegyetem képéhez vezetett: forróbb, sűrűbb és gyorsabban terjedt el a múltban, aztán hidegebbé, kevésbé sűrűvé vált, és az idő múlásával lassabban terjedt.
Promóciós videó:
Ez a Nagyrobbanás szempontjából meglehetősen logikus. Képzelje el a Big Bang-ot mint a nagy űrverseny kezdőpisztolyt, az egyik oldalon az első nagyon gyors gyorsulás és a másik oldalon a gravitáció közötti versenyt, amely mindent összehúz. Könnyű elképzelni három különböző lehetőséget, amelyek mindegyike eltérő ütemben jár az univerzumban:
1. Nagy tömörítés. A kezdeti tágulási arány talán meglehetősen magas volt, de a gravitációs erő erősebb volt. A tágulásnak le kell lassulnia és meg kell állnia. Az univerzumnak el kell érnie maximális méretét, és el kell zsugorodni. És végül ismét össze kell omolnia, visszatérve a Big Bang előtti állapotba.
2. Nagy fagyasztás. Ez az ellenkező forgatókönyv az előzőhöz: amikor a terjeszkedés gyorsan elindul, és a gravitáció lelassítja, de nem elég. A terjeszkedés örökké tart, a gravitáció folyamatosan lelassítja, de nem tudja megállítani. Ez a forgatókönyv az univerzum hőhalálának neve: a nagy fagy.
3. Kritikus univerzum. Lehetőség van arra is, hogy a közepén találja magát, amikor a tágulási sebesség és a gravitáció kiegyenlítik egymást, és a tágulási sebesség idővel lelassul. Egy részecskével kevesebb, egy újabb részecske az univerzumban - és megkapja az első vagy a második forgatókönyvet. De ez a részecske nem létezik. A "kritikus univerzum" forgatókönyv a lehető leglassabb hőhalálhoz vezetne.
Több milliárd évig úgy tűnt, hogy a kritikus lehetőség nyer. Látja, hogy amikor az univerzumban él és különféle galaxisokra néz, akkor nemcsak a jelenlegi terjedési sebességet mérheti, hanem a legtávolabbi galaxisokra nézve mérheti a tágulási sebességet az univerzum történetének kezdetén.
Ez a kép olyan galaxiseket mutat, amelyek számunkra már elérhetetlenek.
Több milliárd év alatt - pontosan körülbelül hét milliárd körül - úgy tűnt, hogy kritikus világegyetemben élünk. A terjedés a sugárzás korszakában kezdődött (fotonok és neutrinók), majd minden elegendően lehűlt, hogy megkezdődjön az anyag korszak (mind a normál, mind a sötét). Ahogy a világegyetem tovább bővült, az anyag sűrűsége esett és esett, amikor az anyag térfogata növekedett, és a tömeg változatlan maradt.
De egy bizonyos ponton az anyag sűrűsége olyan alacsony értékre esett vissza, hogy egy másik, finomabb hozzájárulás jelent meg az univerzum energia sűrűségéhez: sötét energia. Körülbelül hét milliárd év alatt a sötét anyag mértéke elérte a teljes energia sűrűség néhány százalékát, és mire az univerzum 7,8 milliárd éves volt, a sötét energia sűrűsége fontos értéket ért el: az univerzum teljes energia sűrűségének 33% -át. Ez azért fontos, mert ehhez a sötét energiamennyiséghez szükség van a tágulási sebesség növekedéséhez.
Azóta, mintegy 6 milliárd évvel ezelőtt, az anyag sűrűsége csökkenni kezdett, miközben a sötét energia állandó maradt. Jelenleg a sötét anyag az univerzum teljes energiájának körülbelül 68% -át teszi ki, az anyag összesen 32% -ra esett vissza (27% sötét anyag és 5% rendes anyag). Az idő múlásával a jövőben az anyag sűrűsége tovább csökken, míg a sötét energia sűrűsége állandó marad, a sötét energia egyre inkább elterjedt.
Az energia sűrűsége az univerzumban a múlt különböző időpontainál
Az egyes galaxisok esetében ez azt jelenti, hogy egy olyan galaxis, amely a nagy robbanás idején másoktól gyorsabban távolult el tőlünk, nyilvánvaló sebességcsökkenést mutat (a mi szempontunk szerint) az első 7,8 milliárd évben. Ekkor a lassulási sebesség leáll, és egy ideig változatlan marad. Akkor növekedni fog, és a galaxis még gyorsabban fog távolulni tőlünk, mint korábban, mivel a távolság a távoli galaxisok között hatalmas sebességgel bővül. Egy bizonyos ponton - és ez félelmetes, mert a látható világegyetemben található galaxisok 97% -ára vonatkozik - a helyi csoportunkon kívüli galaxisok a fénysebességet meghaladó sebességgel távolodnak el, így fizikai korlátok miatt elkerülhetőek hatótávolságra.
Sárga színben a látható világegyetem jelenlegi mérete: 46 milliárd fényév; Az elérhető méret rózsaszín: 14,5 milliárd fényév
Amennyire meg tudjuk mondani, a világegyetemnek mindig volt annyi sötét energiája, amely ma magában rejti magában a kozmoszban. De 7,8 milliárd évre, vagyis az univerzum teljes története másfél milliárd évvel azelőtt, hogy létrejött volna a Naprendszerünk, az anyag sűrűsége olyan szintre esett, hogy a sötét energia átvette az univerzum terjeszkedését. Azóta a helyi csoporton kívüli összes galaxis távolodik tőlünk és továbbra is visszahúzódik, amíg az utolsó eltűnik. Az univerzum bővült az elmúlt hat milliárd év alatt, és ha korábban megjelentek volna, akkor valószínűleg nem haladtuk meg az intuíciónk által kínált három lehetőséget. A legjobb esetben csak azt tudtuk kitalálni, hogy mi az az univerzum. És ez lenne a legnagyobb jutalmunk.