Visatos pabaigos scenarijai (II d.) Dominuojantis visatos elementas, kurio niekas nėra matęs
(4)
Visata balansuoja tarp dviejų galingų jėgų, kurios gali ją visiškai sunaikinti: ji gali katastrofiškai atšalti dėl Ekspansijos arba susitraukti į neįtikėtinai karštą materijos gumulėlį dėl Gravitacijos. Prieš 40 m. mokslininkai tikėjo, kad šių dviejų jėgų pusiausvyra visatoje bus amžinai. Tačiau dabar požiūris kardinaliai kitoks, kadangi XX a. aštuntame dešimtmetyje astronomijos pasaulį sudrebino šokiruojantis atradimas.
Visi šio ciklo įrašai
2015-01-14 Visatos pabaigos scenarijai (II d.) Dominuojantis visatos elementas, kurio niekas nėra matęs
(4)
XX a. aštuntojo dešimtmečio atradimas astronomus nustebino. Jų stebimus kosmoso objektus dengė kažkokia nežinoma ir nematoma medžiaga. Ji ne šiaip užstojo kai kuriuos objektus. Paaiškėjo, kad tos nežinomos-nematomos medžiagos kosmose – mažiausiai penkis kartus daugiau nei įprastinės medžiagos.
"Iki tol mes manėm, kad gravitacijos šaltinis yra tik mums matomi objektai, - primena kosmologas M. Kaku. – Tačiau dabar mes suprantam, kad tokia mintis – naivi ir klaidinga."
Astronomai šį atradimą padarė ištyrinėję prognozuojamąją visatos prigimtį. Saulės trauka Žemę ir kitas planetas išlaiko tam tikrose santykinai stabiliose orbitose. Planetų skriejimo kryptį kontroliuoja Saulės masė. Jei Saulė būtų masyvesnė, planetos skrietų kur kas greičiau. Ir priešingai: jei ji būtų mažesnė, planetos aplink ją skrietų lėčiau.
Analogiškai apibūdinamos ir galaktikos: didžiulė masės santalka jų centre traukia žvaigždes, todėl ir pastarosios skrieja tam tikromis orbitomis. 8-ajame dešimtmetyje mokslininkai išmatavo šių galaktinių orbitų nuotolius. Gauti rezultatai pakeitė viską.
Paaiškėjo, kad galaktikos sukasi greičiau. Kur kas greičiau nei joms derėtų suktis. Net ir priėmus domėn galaktikos centre tūnančių supermasyvių juodųjų skylių masę, mokslininkams teko pripažinti, kad net 9/10 galaktikų masės yra... nematoma. Kitaip tariant, žvaigždės, ūkai, planetos ir visa kita, ką mes matome, sudaro tik 1/10 galaktikos dalį.
"Pagal visus dėsnius, galaktikos žvaigždės turėtų išsilakstyti, o Žemė jau prie kelis milijardus metų turėjo išskrieti į tarpgalaktinę erdvę, - įsitikinęs M. Kaku. – Paukščių Tako galaktikos neturėtų būti. Nepaisant to, galaktikų visatoje yra apstu."
Galaktikoms ir jas sudarančioms žvaigždėms išsilakstyti neleidžia galingas gravitacijos šaltinis. Tačiau kurion pusėn astronomai kreipdavo teleskopus, aptikti jo niekaip nesugebėdavo – nei švytėjimo, nei šešėlio. Kad ir kas tai būtų, tas gravitacijos šaltinis šviesos neskleidžia, neatspindi ir net jos nestabdo, nesugeria. Mokslininkai tą neapčiuopiamą gravitacijos šaltinį pavadino... Kaip? Žinoma, tamsiąja medžiaga.
"Staiga tapo aišku, kad absoliučiai didžioji dalis medžiagos visatoje yra neįprasta, - pripažįsta kosmologas Šonas Kerolas (Sean Carroll). – Ji sudaryta ne iš atomų, ne iš mokslui žinomų dalelių ir ne iš dar ko nors, ką mokslininkams yra pavykę atrasti. Tai – absoliučiai nežinomos struktūros ir sudėties medžiaga, ir mes ją pavadinom tamsiąja medžiaga."
Tamsioji medžiaga mokslo pasaulyje sukėlė sumaištį. Juk visatos ateitis priklauso nuo to, ar visatoje jos yra pakankamai daug. Bet kaip išmatuoti tai, ko neįmanoma pamatyti ar kaip nors kitaip apčiuopti?
"Pagalvokite apie tai, kaip jūs regite objektus, - ragina astrofizikas Hakeemas Oluseyis. – Kai kurie objektai skleidžia šviesą. Pvz., miesto gatvių žibintai ir pastatai sutemose, žvaigždės naktiniame danguj. Mes jų skleidžiamą šviesą matom. Yra objektų, kurie atspindi šviesą: kaip tik todėl matote, pvz., Mėnulį, taip pat visus kitus jus supančius daiktus. Kai kurie objektai sugeria šviesą, todėl jie meta šešėlį. Tokie objektai irgi matomi, jų struktūrą taip pat galima suprasti. Bet yra medžiaga, kuri viso šito nedaro: neskleidžia šviesos, jos neatspindi ir net jos nesugeria. Kaip ją pamatyti? Štai kokia toji tamsioji medžiaga. Vienintelis būdas ją apčiuopti – įvertinti jos gravitacinį poveikį."
Galaktikos tokios masyvios, kad jų masė iškreipia pro jas skriejančią šviesą. Tai – neįprastas optinis efektas, dar vadinamas gravitaciniu lęšiavimu. Šį keistą efektą astronomai pastebėjo teleskopais. Maža to, jie kartais stebėdavo tą patį šviesos iškraipymą santykinai tuščioje erdvėje. Gal tai ir yra tamsioji medžiaga?
"Prieš atsakydami į šį klausimą, įsivaizduokite tuščią vyno taurę, - kviečia M. Kaku. – Ji irgi permatoma. Bet kodėl mes ją matome? Nes iškreivinama per taurę sklindanti šviesa. Tą patį daro ir tamsiosios medžiagos gravitacija – ji iškreivina šviesą. Žvelgdami į šviesą, kai ji persmelkia tamsiąją medžiagą, sudarome tamsiosios medžiagos pasiskirstymo visatoje žemėlapius. Žemėlapius medžiagos, kuri yra nematoma."
Gravitacinio lęšiavimo dėka astronomai sudarė juodosios medžiagos pasiskirstymo visatoje žemėlapį. Rezultatai apstulbino.
Tamsiosios medžiagos visatoje yra net 5 kartus daugiau nei įprastos medžiagos. Visatos tyrus raizgo tamsiosios medžiagos driekanos, o ryškios galaktikos telkiasi ten, kur tamsiosios medžiagos yra daugiausia.
"Tamsioji medžiaga sudaro pagrindą, kuris padeda pamatyti įprastinės medžiagos išsidėstymo visatoje schemą, - aiškina H. Oluseyis. – Tada tampa aišku, kur ji juda ir kaip apskritai elgiasi."
Tamsioji medžiaga padėjo išsiaiškinti, kaip plėtėsi visata.
"Panašu, kad per Didįjį sprogimą visų pirma – dar iki atomų atsiradimo – susiformavo tamsioji medžiaga, - samprotauja M. Kaku. – Bėgant laikui, susidarė tamsiosios medžiagos sutankėjimai, telkiniai. Kaip tik juose dėl gravitacijos prasidėjo atomų formavimasis - taip susidarė mums matoma medžiaga ir visa, kas iš jos sudaryta, t.y., žvaigždės, galaktikos."
Kitaip tariant, tamsioji medžiaga – tai mūsų galaktikos ir kitų galaktikų įsčios.
Tamsioji medžiaga sulaiko galaktikas vienas šalia kitų. Kita vertus, ji gali sudraskyti visatą į gabalėlius.
"Vienas nuostabiausių mokslo atradimų per pastaruosius dešimtmečius yra tamsioji medžiaga, - pripažįsta astronomė Mišelė Taler (Michelle Thaller). – Jos visatoje yra gerokai daugiau, nei mums žinomos medžiagos. Maža to, ji yra gravitacijos šaltinis, tad ji stabdo visatos plėtimąsi."
Tamsioji medžiaga visatos balansą gali persverti Gravitacijos naudai – kitaip tariant, visata šiuo atveju turėtų būti pasmerkta neišvengiamam katastrofiškam susitraukimui. Didžiajam susitraukimui. Štai kas nutiktų tokiu atveju.
Kada nors ateityje visata akimirkai sustings – tą akimirką bus pasiekta absoliuti Plėtimosi ir Gravitacijos pusiausvyra. O tada Gravitacija pradės savo juodąjį darbą.
„Tada astronomai pro teleskopus pastebės, kad galaktikos, užuot tolusios nuo mūsų, artėja mūsų link, – situaciją modeliuoja kosmologas Lorensas M. Krausas (Lawrence M. Krauss). – Atrodys, kad visata gviešiasi mus praryti.“
Visatai traukiantis, medžiagos tankis didėja. Gravitacijos jėga vis didėja, temperatūra kyla – taip kaupiama sprogimo energija. Galaktikos, dujiniai ūkai, žvaigždės ir planetos susidurs.
„Prasidės mirtinas juodųjų skylių šokis, – pasakoja M. Kaku. – Temperatūra pasieks neįtikėtinas aukštumas. Medžiaga, erdvė ir laikas trauksis, ir viskas visatoje susitrauks į mažytį neapibrėžtos masės, temperatūros ir slėgio tašką, vadinamą singuliarumo tašku. Paskutinėmis Didžiojo susitraukimo stadijomis galaktikos susidurs ir virs atomų užuomazgomis. Savaime suprantama, mums žinoma gyvybė tokiomis sąlygomis neįmanoma.“
Visata grįš į gimimo momentą – atgal į Didįjį sprogimą. Visata nustos egzistavusi.
Tačiau yra manančiųjų, kad Didysis susitraukimas bus nauja pradžia.
„Kas įvyks po Didžiojo susitraukimo – nežinia, – konstatuoja L. Krausas. – Tada mums žinomi fizikos dėsniai nebeegzistuos. Gali būti, kad po tokio susitraukimo kažkokiu būdu įvyks naujas Didysis sprogimas. Kitaip tariant, gali būti, kad mes gyvename cikliškoje visatoje, kuri susitraukinėja ir išsiplėtinėja amžinai. Todėl galima daryti prielaidą, kad mūsų Didysis sprogimas įvyko dėl kažkurios kitos visatos Didžiojo susitraukimo.“
Tačiau vos mokslininkai perprato tamsiosios medžiagos esmę, visatoje buvo atrasta nauja mįslė, prieštaraujanti Didžiojo susitraukimo ir cikliškos visatos scenarijui. Pasirodo, visatoje egzistuoja dar viena iki šiol nežinota jėga, kuri stumia visatą visiškai kitokios pasaulio pabaigos link.