Astronomia
  Wiw.pl   Na bieżąco:  Informacje   Co nowego   Matematyka i przyroda:  Astronomia   Biologia   Fizyka   Matematyka   Modelowanie rzeczywistości   Humanistyka:  Filozofia   Historia   Kultura antyczna   Literatura   Sztuka   Czytaj:  Biblioteka   Delta   Wielcy i więksi   Przydatne:  Słowniki   Co i gdzie studiować   Wszechświat w obrazkach    
  Jesteś tutaj:   Wirtualny Wszechświat > Astronomia > Eseje  
  Tematy
- Historia astronomii
- Narzędzia i metody astronomii
- Astronomia sferyczna i praktyczna
- Badania kosmiczne
- Układ Słoneczny
- Słońce
- Galaktyki
- Kosmologia
- Gwiazdozbiory całego roku
- Eseje

  Szukacz




ILE WAŻY WSZECHŚWIAT ?

[ 1 ]   [ 2 ]   [ 3 ]   [ 4 ]   [ 5 ]  

Przyczyna rozszerzania się Wszechświata pozostaje nieznana. Ekspansja zaczęła się w chwili Wielkiego Wybuchu, jakieś 15 miliardów lat temu, i trwa do dziś. Rozszerzanie się Wszechświata jest jednak spowalniane przez wzajemne przyciąganie się wszelkiej materii go wypełniającej. Jeśli materii jest we Wszechświecie wystarczająco dużo, to po pewnym czasie wyhamuje ona ekspansję, tak jak pole grawitacyjne Ziemi zatrzymuje po jakimś czasie ruch wyrzuconego do góry kamienia. Materia może nawet odwrócić ewolucję Wszechświata i spowodować jego kurczenie się pod wpływem samograwitacji (wyrzucony w górę kamień w końcu spada na Ziemię). Mówimy wówczas o zamkniętym Wszechświecie, mającym dodatnią krzywinę. W takim Wszechświecie suma kątów w trójkącie rozpiętym na odległych galaktykach wynosiłaby więcej niż 180.

Jeśli materii jest mało, to Wszechświat będzie się rozszerzał w nieskończoność. W naszej analogii z kamieniem odpowiada to wyrzuceniu go do góry z prędkością przekraczającą prędkość ucieczki (kamień oddala się do nieskończoności). Taki Wszechświat ma ujemną krzywiznę, o ile wartość stałej kosmologicznej jest równa zeru.. Suma kątów w trójkącie opartym na odległych galaktykach będzie w nim mniejsza od 180. Gdy ilość materii we Wszechświecie jest dokładnie równa tej, przy której samograwitacja materii wyhamuje ekspansję po nieskończenie długim czasie, mówimy o płaskim Wszechświecie. W wielkich skalach obowiązuje w nim zwykła geometria euklidesowa. Ilość materii potrzebna do takiego wyhamowania nosi nazwę ilości krytycznej i odpowiada mniej więcej kilku atomom wodoru w każdym metrze sześciennym przestrzeni kosmicznej (dla porównania: metr sześcienny wody waży tonę). Taki model Wszechświata, choć nie wspierany wynikami żadnych obserwacji, faworyzują współczesne teorie cząstek elementarnych.

Ustanawiając związek między materią i geometrią, ogólna teoria względności pozwala, w zasadzie, odpowiedzieć na pytanie o ilość materii we Wszechświecie na podstawie badania geometrycznych własności przestrzeni: sumy kątów w trójkącie czy relacji pomiędzy promieniem i objętością kuli. Są to tak zwane klasyczne testy kosmologiczne. Nikomu jednak nie udało się ich przeprowadzić, choć, w zasadzie, są możliwe do wykonania.

Pozostaje droga odwrotna: najpierw wyznaczmy ilość materii we Wszechświecie, a potem, za pomocą równań ogólnej teorii względności, określmy jego geometrię. Realizacja tego programu pozwoliłaby również wyznaczyć wiek Wszechświata i określić jego los.

Próba bezpośredniej inwentaryzacji wszelkiej materii we Wszechświecie rozbija się o problem materii nieświecącej. Pozostaje droga pośrednia. Wykrywanie materii na podstawie ruchu świecących składników: gwiazd i galaktyk. Jest to ta sama metoda, która doprowadziła do odkrycia Neptuna i Plutona, tyle że teraz stosowana do o wiele większych i odleglejszych obiektów.

Od przeszło 20 lat obserwacje ruchu gwiazd i gazu w galaktykach dowodzą, że ponad 90% masy większości galaktyk nie świeci. Niewykluczone, że są to brązowe karły - gwiazdy o zbyt małej masie, by zachodziły w nich reakcje syntezy termojądrowej; albo czarne dziury lub obłoki zimnego gazu. Najbardziej ekscytująca możliwość dopuszcza istnienie egzotycznych cząstek, oddziałujących grawitacyjnie i poprzez słabe oddziaływania jądrowe. Obecność takich obiektów przewidują niektóre współczesne teorie cząstek elementarnych. Także obserwacje ruchu galaktyk w skupiskach, zwanych gromadami, dowodzą, że duża część masy (być może większość) to materia nieświecąca.

Pomysł poszukiwania nieświecącej materii poprzez badanie jej wpływu na ruch świecących obiektów jest stary - posłużono się nim do wykrycia planet prawie 200 lat temu. Jego nowoczesna wersja, zastosowana do badani dynamiki gwiazd i galaktyk, jest stosunkowo młoda: liczy niewiele ponad 20 lat. Największa trudność w wykorzystaniu tej metody do badania ruchu galaktyk polega na określeniu, jaka część obserwowanej prędkości galaktyki jest związana z ekspansją Wszechświata (ucieczką galaktyk), a jaka stanowi „ruch własny” - wywołany oddziaływaniem grawitacyjnym z innymi galaktykami i pozostałą materią w Kosmosie. Po to, by takiego rozróżnienia dokonać w wiarygodny sposób, trzeba dysponować niezależnymi metodami określania odległości do odległych galaktyk. Inny problem związany z tą metodą dotyczy konieczności powiązanie rozkładu galaktyk (skupisk materii, w których gęstość materii miliony razy przewyższa średnią gęstość materii we Wszechświecie) z rozkładem masy w Kosmosie.

Stanisław Bajtlik


[  góra strony  ]

[ 1 ]   [ 2 ]   [ 3 ]   [ 4 ]   [ 5 ]  
Wiw.pl  |  Na bieżąco  |  Informacje  |  Co nowego  |  Matematyka i przyroda  |  Astronomia  |  Biologia  |  Fizyka  |  Matematyka  |  Modelowanie rzeczywistości  |  Humanistyka  |  Filozofia  |  Historia  |  Kultura antyczna  |  Literatura  |  Sztuka  |  Czytaj  |  Biblioteka  |  Delta  |  Wielcy i więksi  |  Przydatne  |  Słowniki  |  Co i gdzie studiować  |  Wszechświat w obrazkach