Добијам е-маил.
Већина порука су саопштења за јавност о астрономским открићима – у реду, загребите то; већина од њих су нежељена пошта, али научна саопштења су лако друго место. Али такође добијам питања од читалаца који се питају о различитим аспектима универзума које се боре да разумеју.
Волим ово! Као прво, то показује да су људи заиста радознали у вези са науком, и то морате копати. Као друго, то ми даје прилику да објасним контраинтуитивне концепте који вероватно муче и друге људе.
О подршци научном новинарству
Ако уживате у овом чланку, размислите о томе да подржите наше награђивано новинарство претплата. Куповином претплате помажете да се обезбеди будућност упечатљивих прича о открићима и идејама које данас обликују наш свет.
Једно вишегодишње питање које добијам тиче се космологије (разумљиво загонетна тема): Ако се универзум шири, како се галаксије могу сударати? Зар не би требало да лете једни од других, не према једно другом?
Заправо постоје два разлога због којих се галаксије могу сударити у космосу који се шири. Једна је да експанзија доминира само у веома великим размерама, а друга је да се експанзија такмичи са гравитацијом.
У реду, прва ствар: универзум се у ствари шири. То знамо већ више од једног века, и то је основа модерне космологије. Ова идеја се зове модел великог праска—што је несрећно име јер подсећа на космос који се шири попут експлозије, са галаксијама које се удаљавају једна од друге кроз свемир попут гелера.
Али у ствари сам простор се шириа то је другачије. Није да се галаксије крећу кроз свемир; то је да их ширење простора носи са собом. Ово има много дубоко чудних импликација. Један је да што је галаксија удаљенија од нас, изгледа да се брже повлачи.
Замислите метар који је направљен од неког изузетно флексибилног материјала. Две крајње тачке су, наравно, удаљене један метар. У средини можете означити две тачке које су удаљене један центиметар.
Сада зграбите сваки крај овог лажног штапа и испружите га тако да је штап сада дугачак два метра. (Замолите замишљеног пријатеља за помоћ.) Две крајње тачке су се помериле метар даље, крећући се, рецимо, једним метар у секунди. Али оне ознаке које сте раније направили, а које су биле удаљене један центиметар, сада су два центиметрима један од другог јер се цео метарски штап растегао. То значи да су се те две тачке удаљиле једна од друге брзином од само једног центиметра у секунди, много спорије од крајњих тачака. Другим речима, што су две тачке удаљеније у скали која се шири, то се брже удаљују једна од друге.
То је универзум укратко. Видимо да се удаљеније галаксије брже удаљују од нас, а можемо чак и да меримо ту промену брзине на удаљености. Веома грубо говорећи, за сваки мегапарсек на удаљености (3,26 милиона светлосних година, погодна јединица за астрономе, али не и за било кога другог), простор се шири за додатних 70-ак километара у секунди. Дакле, галаксија која је, рецимо, 10 мегапарсека удаљена од нас, повлачи се брзином од око 700 км/сец.
То је прилично брзо. Али галаксија удаљена један мегапарсек се удаљава само брзином од 70 км/сек. Иако је то још увек брзо – четврт милиона км/сат! – могуће је да галаксије путују брже од тога кроз простор, у стилу шрапнела.
Галаксија Андромеда нуди одличан пример. То је најближа велика спирала нашем Млечном путу, и обоје припадамо регионалној групи галаксија која се зове Локална група. На 2,5 милиона светлосних година од нас, Андромеда би требало да се повлачи брзином од 50 км/сек или тако нешто, али у ствари иде ка нама брзином од приближно 110 км/сек. То је зато што су обе галаксије довољно близу једна другој да сваку вуче гравитација друге — у ствари толико јако да је њихова међусобна брзина далеко већа од способности универзума да их раздвоји. То је такође разлог зашто би се Андромеда и Млечни пут једног дана могли сударити, па чак и спојити, мада не за још осам милијарди година.
И ово нас доводи до другог разлога зашто се галаксије и даље могу сударати у свемиру који се шири. О гравитацији размишљамо као о сили која спаја ствари. Али према Ајнштајновој општој теорији релативности, гравитација је заправо савијање простор-времена, попут рупице у листу. Ако објекат прође поред нечега са великом масом, као што је планета или галаксија, то савијање узрокује савијање путање објекта, кривуљу.
Ако два објекта имају довољну масу и крећу се релативно малим брзинама, могу бити гравитационо везани, што значи да њихове брзине не могу да превазиђу гравитацију, и остају близу заједно у ономе што се зове затворена орбита. Месец који кружи око планете је такав — или две галаксије, као што су Млечни пут и Андромеда.
Овде ствари постају чудне. Према релативности, ако се простор шири, то не може проширити унутар тог везаног региона. Међусобна гравитација објеката унутар тог региона их држи заједно; простор се шири око тог волумена, али не и унутар њега. То, заузврат, значи да ако се две галаксије налете довољно близу једна другој, оне и даље могу да се сударе. За дубље заронити у ово (да тако кажем!), мој колега и колега научник Итан Сигел је такође писао о томе.
Међутим, постаје још чудније од овога, јер сада знамо да ширење универзума није константно. Године 1998. два тима астронома објавила су да се експанзија убрзава, све брже, узрокована још увек мистериозним ентитетом званим тамна енергија. Ово би могло значити, за нека још увек теоретизована понашања тамне енергије, да се чак и простор унутар везаног региона може проширити. Овај ефекат би био најјачи на скали највећег растојања, тако да би, на пример, галаксије које се најспорије крећу близу ивице галактичког јата биле изгубљене због ширења, откинуте од јата попут крајњих листова на глави зелене салате.
С обзиром на довољно времена и непрекидно космичко убрзање, сваки везана структура би се растргала – чак и оне везане силама које нису гравитације, попут молекула, па чак и самих атома! Астрономи ову идеју називају великим расцепом, из довољно очигледних разлога, и то није баш умирујућа судбина. Али ми заиста не знамо шта је тамна енергија или како се понаша током дугих временских периода, тако да је велики расцеп само један могући сценарио за изузетно далеку будућност.
Зато не брините: било да говоримо о великом расцепу или судару са Андромедом, временски оквири у игри су толико огромни да се ови догађаји неће десити еонима (ако уопште), тако да заправо не утичу на ваш свакодневни живот – осим ако нисте астроном, у ком случају учинити. Али уживамо да размишљамо о таквим стварима и да вам те мисли преносимо. Надамо се да ће вам помоћи да проширите свој ум.
