3320 25. 9. 2015.
Питам се, питам...
НЕБЕСКЕ
Вероватно не постоје тежа питања на које човек покушава да одговори. Нема никакве сумње да ће се у будућности с њима борити још много генерација стручњака. Јер, што више мислимо да смо проникли у тајне васионе, утолико постајемо свеснији колико је слабо познајемо. Где се на том дугом путу тренутно налазимо?
Откриће микроталасног позадинског зрачења (зелени пресек на цртежу) не само да је потврдило теорију Великог праска, већ помаже астрономима да тачније одреде старост и величину васионе.
оком највећег дела људске историје сматрало се да је васиона вечна и бесконачна. Било је мало људи који су посумњали у догму да је она одувек ту и да ће ту заувек и бити. Ствари су почеле да се мењају у првој половини 20. века, после објављивања Ајнштајнове теорије опште релативности. Први модели васионе настали на основу њених једначина указивали су да она можда није статична и непроменљива, већ да може да се мења. На основу њих белгијски свештеник и астроном Жорж Леметр развио је замисао о Великом праску, односно о „прајајету”, првобитном атому из кога је настало све што постоји. За овако смело тумачење једначина опште релативности није био спреман ни њихов творац, Ајнштајн. Он је у њих уврстио константу да би помоћу ње обезбедио да васиона остане непроменљива. Да је тиме направио „највећу грешку у свом животу” Ајнштајн је закључио после открића астронома Едвина Хабла да се галаксије несумњиво међусобно удаљавају, односно да се васиона шири. То је значило да она вероватно има свој почетак и да би могла да има и крај. Пошто се показало да васиона није вечна, нити можда бесконачно велика, отворила су се питања о њеној стварној старости и величини.
У наредним деценијама огледи су потврдили теорију Великог праска, уз додатно откриће да се ширење васионе убрзава (чиме је раније одбачена Ајнштајнова „космолошка константа” поново добила на важности). Користећи више различитих поступака, астрономи су приближно израчунали њену старост, али одређивање величине васионе показало се као много сложенији и тежи задатак.
Колико је стара васиона?
Најчешћи поступак за одређивање старости васионе заснива се на израчунавању Хаблове константе (описује брзину ширења васионе). Да би је добили, астрономи мере брзине којим се далеке галаксије удаљавају и израчунавају њихову даљину на основу светлости посебних врста звезда или неких других небеских објеката. Они са свог одредишта одашиљу увек исту, астрономима познату јачину светлости, која на свом путу до Земље утолико више ослаби што је тај светлосни извор удаљенији. Дељењем брзине галаксија с њиховом удаљеношћу израчунава се величина Хаблове константе, а из њене реципрочне вредности добија се податак о старости васионе.
Ипак, овај поступак има значајна ограничења. Астрономи су добијали различите вредности Хаблове константе, у зависности од претпоставки о густини и саставу васионе, као и од начина израчунавања даљине галаксија. Веће вредности Хаблове константе давале су млађу васиону, а мање старију. Мерење даљина многих галаксија помоћу Хабловог васионског телескопа смањило је могућу грешку, али је неодређеност и даље остала.
Други поступак за одређивање старости васионе заснивао се на низу покушаја да се непосредно измери старост најстаријих објеката у њој. Астрономи тако могу да наслуте њену старост мерећи распад радиоактивних елемената. На тај начин добијено је да су најстарије стене на Земљи настале пре око 3,8 милијарди година, а да су метеорити који лутају Сунчевим системом стари и до 4,6 милијарди година. Међутим, примена ове технике на гас у Млечном путу или на старе звезде мање је тачна, пошто зависи од претпоставке колико су различити изотопи били присутни у младој васиони. Добијало се да је васиона стара од 12 до 15 милијарди година, с могућом грешком од чак три до четири милијарде година.
Утврђивање година старих звезданих јата такође је један од поступака. Посматрањем најсветлијих звезда у лоптастим звезданим јатима астрономи могу да одреде горњу границу њихове старости. Оваква јата садрже врло мало тешких елемената, па се због тога сматра да су настала међу првима, односно да су међу најстаријима. Трага се за најсветлијим звездама у такозваном главном низу звезда. То је период њиховог живота у коме се најдуже налазе и када нуклеарном фузијом, која је уравнотежена с гравитацијом, претварају водоник у хелијум. Такође, то су звезде поређане по главној дијагонални на дијаграму који приказује зависност њихове светлине од температуре. Проучавањем много таквих „глобулара”, заснованим на побољшаним мерењима удаљености помоћу сателита „Хипарх” (Европске свемирске агенције), дошло се до тога да је старост већине најстаријих звезда у васиони око 12 милијарди година.
Астрономи испитују старост звезда и помоћу белих патуљака. То су звезде које су потрошиле своје нуклеарно гориво, смањиле се на величину Земље, али су и даље масивне као Сунце. Налазећи најтамније међу њима, а тиме и најстарије, астрономи прорачунавају колико дуго времена су се хладиле. На тај начин израчунато је да старост диска Млечног пута износи око 10 милијарди година. А пошто је за његово настајање било потребно око две милијарде година, добила се старост васионе од око 12 милијарди година.
Преокрет у тачности одређивања старости васионе донели су подаци прикупљени 2003. године помоћу васионске сонде WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe). Пажљивим изучавањем такозваног микроталасног позадинског зрачења, старост васионе процењена је на 13,7 милијарди година (с могућом грешком од само један одсто). Тиме је ова велика и дуготрајна научна расправа, за сада, окончана.
Колико је велика?
Међутим, иако су старост и величина васионе међусобно повезане величине, било би погрешно закључити да васиона, ако је стара 13,7 милијарди година, има величину од 13,7 милијарди светлосних година у полупречнику. Она је вероватно много већа.
Прву расправу о њеној величини астрономи су имали двадесетих година прошлог века, а друга је одржана тек 1996. године. И старост и величина васионе суштински зависе од вредности Хаблове константе, а оне су се тада углавном груписале око две величине. Око високе од око 80 километра у секунди по мегапарсеку, што је давало млађу, а тиме и мању васиону. И око ниске вредности од 55 km/sec/Mpc, што је давало старију и већу васиону. Ова последња расправа завршила се без закључка и победника јер су астрономима недостајали тачни подаци о космичким даљинама. (Најновија и најтачнија вредност Хаблове константе износи око 74 km/sec/Mpc.)
Користећи најснажније телескопе, астрономи данас могу да виде галаксије удаљене 10 до 12 милијарди светлосних година (једна светлосна година је око 10 билиона километара). То би могло да значи да је „хоризонт” видљиве васионе око 24 милијарде светлосних година у пречнику. Али, ради се само о нашој тачки гледишта. Шта је с хоризонтима виђеним са других, далеких галаксија? Сасвим је могуће да је васиона много већа него што можемо да видимо. На пример, и због тога што се сматра да се при ширењу васионе углавном шири њен простор. Његова брзина није обухваћена Ајнштајновом теоријом специјалне релативности, није ограничена на брзину светлости, па би на неким даљинама или периодима развоја васионе могла да буде и већа од ње.
То би вероватно био случај и ако се покаже да је исправна претпоставка Алана Гута о веома брзом ширењу васионе (inflation hypothesis), одмах после Великог праска и у периоду који ће остати невидљив за све наше оптичке уређаје. Овај истакнути физичар сматра да је врло млада васиона доживела изузетно брз хиперраст, тако нагао и снажан да се у трену од невидљиве величине субатомске честице надувала до величине лопте за бејзбол. Пошто је све више података који иду у прилог да се овакво надувавање васионе заиста одиграло, она је сигурно много већа него што можемо да закључимо на основу осматрања.
Чудновата прича о њеној величини ту се не завршава. Описано нагло ширење васионе могло је да се одигра на много места (можда и на бесконачно много њих), а изван нашег видљивог хоризонта и граница простор-времена кога познајемо. У том случају могле би да постоје друге васионе (мноштво светова, мултиверс) – изван наше и могућности да их опазимо. Колико је тек онда велика васиона?
Данашња наука је немоћна пред оваквим питањем јер нема техничка средства којим би могла да провери шта је од свега тачно, а шта није. За сада је довољно чудесно да знамо да живимо у васиони која је најмање 240 трилијарди километара велика. А трилијарда је број који има 21 нулу иза јединице!
Аутор:
Г. Војиновић - Пријавите се или се региструјте да бисте слали коментаре
