Dvadesetih godina prošlog stoljeća među znanstvenicima je bjesnila rasprava o veličini Svemira i prirodi maglica. Neki od njih
Znanstvenik je izračunao udaljenost do magliceAndromeda i pokazala da je veća od veličine Mliječne staze, što znači da je riječ o zasebnoj galaksiji. A 1929. godine znanstvenik je objavio rad u kojem je, na temelju promatranja nekoliko poznatih galaksija, pokazao da se one udaljavaju od Zemlje u različitim smjerovima. Pravilo koje uspostavlja odnos između udaljenosti galaksije i njezine radijalne brzine naziva se Hubbleov zakon ili Hubble-Lemaitreov zakon.
Belgijski svećenik i astrofizičar Georges Lemaitre došao je do istih zaključaka dvije godine prije Hubblea, ali je njegov rad, objavljen na francuskom iu nepopularnom časopisu, prošao nezapaženo.
Suvremeni kozmološki model temelji se naprincip širenja svemira. Međutim, alternativne metode promatranja daju različite vrijednosti za njegovu brzinu. Znanstvenici nastavljaju razvijati nove načine da konačno stanu na kraj ovom problemu. A nakon toga točno odrediti starost, evoluciju i sastav svemira.
Karta širenja svemira. Slika: NASA, WMAP znanstveni tim
Širi li se svemir?
Točnog odgovora na ovo pitanje nema jernemoguće je izaći izvan sustava i vidjeti izvana kako se stvari stvarno događaju. Ali teorija svemira koji se širi najbolje opisuje opažanja.
Prvo, istraživanje svemira otkrivacrveni pomak: pokazalo se da što su objekti dalje od nas, to se više njihovog zračenja pomiče u crveni dio spektra. Hubble je u svom radu pokazao odnos između udaljenosti i crvenog pomaka. Osim toga, otkrio je da je brzina udaljavanja objekata proporcionalna udaljenosti do njih. Ova opažanja najbolje su u korelaciji s metričkim (linearnim) širenjem.
Drugo, kozmološka promatranja velikih razmjeras dubokom rezolucijom otkrili su da iako je na lokalnim razinama Svemir "grudasta" struktura (galaksije tvore skupine odvojene prazninama), na velikim udaljenostima on je homogen.
Treće, homogenost prostora, uzrokovana širenjem Svemira u svim smjerovima, potvrđuje homogenost distribucije udaljenih izboja gama zraka i eksplozija supernova.
I na kraju, promatranja europskog prostorazvjezdarnice pokazuju da je CMB bio mnogo topliji u ranijim vremenima. Postupno ravnomjerno hlađenje tragova Velikog praska također je u skladu s teorijom o jednoličnom širenju svemira.
Kako se mjeri Hubbleova konstanta?
Vrijednost konstante koja postavljaodnos između brzine kretanja galaksija i udaljenosti do njih procjenjuje se mjerenjem crvenog pomaka dalekih galaksija i zatim određivanjem udaljenosti do njih nekom drugom metodom osim Hubbleovim zakonom.
Prva mjerenja konstante izvršio je sam EdwinHubble. Promatrajući maglicu Andromeda pomoću teleskopa od 100 inča (254 cm) na zvjezdarnici Mount Wilson, znanstvenik je identificirao pojedinačne svijetle zvijezde u njenom sastavu. Među njima su bile i cefeide. Ovo je klasa pulsirajućih varijabli žutih divova i superdivova, za koje je odnos između perioda pulsiranja i sjaja dobro proučen.
Mjerenjem oba parametra znanstvenik je izračunaoudaljenost do tih zvijezda, kao i crveni pomak galaksija, što omogućuje određivanje njihove radijalne brzine. Hubbleov koeficijent proporcionalnosti iznosio je oko 500 km/s po megaparseku (Mpc). To znači da bi se objekti koji se nalaze na udaljenosti od oko 3,26 milijuna svjetlosnih godina (1 Mpc) od Zemlje trebali udaljavati od nas brzinom od 500 km / s, 32,6 milijuna svjetlosnih godina - 5000 km / s, i tako dalje.
Slika galaksije Andromeda u kojoj EdwinHubble je zabilježio otkrivenu promjenjivu zvijezdu (lijevo) i njenu detaljnu Hubbleovu sliku (desno). Lijeva slika: Zvjezdarnice Carnegie. Desna slika: NASA, ESA, tim Hubble Heritage (STScI/AURA)
Vrijednost koju je dobio Hubble je značajnarazlikuje od modernih promatranja. To je zbog činjenice da znanstvenik nije poznavao kasnije otkrivene zakonitosti koje utječu na ovisnost perioda i sjaja cefeida, kao ni na utjecaj vlastite brzine lokalne skupine galaksija.
Moderna promatranja daju kontradiktornarezultate. Kasna mjerenja svemira slična onima koje je napravio Hubble, ali s novim podacima i snažnijim instrumentima (uključujući svemirski teleskop nazvan po znanstveniku), predviđaju kozmološku konstantu od 73 ± 1 km/s po Mpc. A podaci dobiveni proučavanjem kozmičkog mikrovalnog pozadinskog zračenja ranog Svemira su 67,4 ± 0,5 (km/s)/Mpc.
Shema za mjerenje konstante pomoću teleskopa Hubble. Slika: NASA, ESA, A. Feild (STScI) i A. Riess (STScI/JHU)
Postoje li alternative?
U radu objavljenom u kolovozu u časopisuPhysical Review Letters, znanstvenici sa Sveučilišta u Chicagu predlažu korištenje gravitacijskih valova koji nastaju pri sudaru crnih rupa za mjerenje brzine širenja svemira.
Javlja se učinak sličan crvenom pomakutijekom širenja gravitacijskih valova. Sudar supermasivnih crnih rupa, snažan događaj. Uzrokuje gravitacijske valove u prostor-vremenu koji se šire poput valova na vodi od palog kamena.
Ovo "talasanje" na Zemlji mjeri Amerikanaclaserski interferometrijski opservatorij gravitacijskih valova (LIGO) i talijanski opservatorij Virgo. Obje su zvjezdarnice nekoliko godina prikupljale podatke o sudaru više od 100 parova crnih rupa.
Signal iz svakog sudara sadržiinformacije o tome koliko su crne rupe bile masivne. No zbog širenja svemira ono je iskrivljeno. Kao rezultat toga, crna rupa dalje počinje se činiti masivnijom.
Znanstvenici predlažu korištenje prikupljenih podatakao crnim rupama kako bi se “kalibrirao” uređaj. Na primjer, trenutni dokazi pokazuju da većina otkrivenih crnih rupa ima masu između 5 i 40 puta veću od mase našeg Sunca.
Istraživači vjeruju da ako mjerite maseparova nama najbližih sudarajućih crnih rupa, a potom postupno idu dalje, tada se na velikom broju primjera može ustanoviti koliko se “promatrane” mase crnih rupa mijenjaju s povećanjem udaljenosti. Upravo će ta vrijednost odrediti brzinu širenja svemira.
Ilustracija spajanja dviju crnih rupa. Slika: Projekt simulacije ekstremnog svemirskog vremena (SXS), Sveučilište u Chicagu
Nedostatak većine suvremenih metodapromatranje širenja prostora je da pojedinačni uzroci koji iskrivljuju dobiveni rezultat možda još nisu poznati. Hubble nije znao za sve čimbenike koji utječu na odnos između sjaja i periodičnosti pulsiranja u cefeidama, pa su njegova mjerenja sadržavala pogreške. Također, moderne ideje o svemiru, materiji i širenju elektromagnetskih valova mogu biti nepotpune.
Za razliku od kozmoloških promatranja, metodakoju su predložili znanstvenici iz Chicaga, koristi samo teoriju gravitacije, koja se mnogo bolje razumije. Dakle, postojala je prilika da se stane na kraj pitanju brzine širenja svemira.
Čitaj više:
Rekordno izbacivanje koronalne mase u Betelgeuseu je 400 milijardi puta veće od Sunca
Megalodon je odjednom pojeo životinju veličine kita ubojice
Everest je pronašao tragove DNK koji tamo ne bi trebali biti