Didžioji Visatos dalis – tuštuma. Ir galiausiai ji užims visą erdvę... ()
Tuštuma tarp žvaigždžių ir galaktikų sudaro 80 procentų žinomos Visatos tūrio. Tamsioji energija sparčiai plečia šias tuštumas.
© NASA, ESA, and E. Hallman (University of Colorado, Boulder) | https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Structure_of_the_Universe.jpg
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Tolimojoje Visatoje yra tamsių vietų, didžiulių „Sacharos dykumų“, kurių skersmuo siekia šimtus milijonų šviesmečių, tuščių, išskyrus vieną atsitiktinį vandenilio atomą ar šiek tiek radiacijos. Tai kosminės tuštumos (cosmic voids), ir vieną dieną jos išaugs iki visos Visatos.
Norėdami suprasti tuštumas, pirmiausia turime turėti tinkamą perspektyvą. O tam turime žvelgti toliau nei Saulės sistema, toliau nei Paukščių Tako galaktika ir net toliau nei visos grupės ir spiečiai, sudarantys mūsų kaimynystę. Turime žvelgti taip toli, kad ištisos galaktikos – kiekvienoje jų yra šimtai milijonų žvaigždžių – taptų tik mažyčiais šviesos taškeliais.
Šiais tikrai kosmologiniais masteliais matome atsirandančią nuostabią struktūrą. Mūsų Visatos galaktikos nėra išsibarsčiusios atsitiktinai kaip ant stalo išpilta druska; jos sudaro didžiausią gamtoje randamą raštą. Matome tankius spiečius, kuriuose egzistuoja tūkstančiai galaktikų, ir ilgas, plonas gijas, jungiančias tuos spiečius. Šios gijos veikia kaip ilgi greitkeliai, besidriekiantys tarp spiečių, o tūkstančiai galaktikų yra išsidėstę palei juos.
|
Šią beribę erdvę vadiname „kosminiu tinklu“. Jį sudaro galaktikos panašiai, kaip jūsų kūną sudaro mikroskopinės ląstelės. Tačiau ši metafora galioja tik iki tam tikro lygio; norint sukurti tinkamą kosminio tinklo modelį, jūsų ląstelės turėtų būti milijoną kartų mažesnės nei yra iš tikrųjų.
Šiandien tuštumos sudaro daugiau nei 80 procentų Visatos tūrio, tačiau jose telpa mažiau nei dešimtadalis visos jos masės.
Pirmą kartą atrastos devintojo dešimtmečio pradžioje, šios kosminės tuštumos dominuoja Visatos tūryje. Kitaip tariant, didžioji mūsų Visatos dalis yra visiškai, absoliučiai tuščia.
Jei pakankamai atidžiai ieškosite, galite rasti mažų, blankių, nykštukinių galaktikų, išsibarsčiusių tuštumų viduje, ir, žinoma, ten yra visur esanti „skysta radiacijos ir dalelių sriuba“, užliejanti kosmosą. Tačiau tuštumos yra tikrai tuščios, be jokios prasmingos struktūros ar materijos koncentracijos.
Tuštumos kilmė
Tuštumos sėklos buvo pasėtos pačioje ankstyviausioje Visatos akimirkoje, dar prieš atsirandant pirmosioms žvaigždėms ir galaktikoms. Prieš milijardus metų mūsų Visatos materija buvo beveik idealiai vienoda, be jokių skirtumų. Tačiau buvo mažyčių, atsitiktinių, mikroskopinių skirtumų. Tik milijonine dalimi daugiau materijos čia arba milijonine dalimi mažiau materijos ten.
Visatai senstant, šie skirtumai didėjo. Gravitacija yra neįtikėtinai silpna jėga, tačiau ji labai patvari ir itin kantri. Mūsų Visatos regionai, turintys net menkiausią materijos pranašumą, taip pat turėjo šiek tiek stipresnę gravitacinę trauką. Dėl to į tą vietą buvo traukiama daugiau materijos, ištuštinant jos aplinką. Kaupiantis daugiau materijos, gravitacinė trauka stiprėjo, o aplinka dar labiau ištuštėjo. Per šimtus milijonų metų pradėjo ryškėti kosminis tinklas: iš pradžių kaip maži gumulai, kurie užsidegė kaip ankstyviausios žvaigždės; tada atsirado mažos galaktikos ir susijungė, prieš sudarydamos didžiulius galaktikų spiečius ir gijas.
Iš pradžių tuštumos buvo mažos. Tačiau kosminiam tinklui augant, augo ir tuštumos, visa jų materija veržėsi į didelių, ryškių struktūrų gravitacinį glėbį. Šiandien tuštumos sudaro daugiau nei 80 procentų Visatos tūrio, tačiau jose yra mažiau nei dešimtadalis visos jos masės.
Ir ta tuštuma suteikia joms slaptą galią. Dešimtojo dešimtmečio pabaigoje dvi astronomų komandos atrado, kad Visatos plėtimasis greitėja; mūsų Visata su kiekviena diena vis didėja ir didėja – vis greičiau ir greičiau. Tikėjomės pastebėti priešingai: besiplečiančioje Visatoje visos materijos kosmose gravitacinė trauka turėtų švelniai sulėtinti tą plėtimąsi, o ne jį greitinti. Per pastarąjį ketvirtį amžiaus atliktų daugybės eksperimentų patvirtinta, kad pagreitėjęs plėtimasis turi pavadinimą: mes jį vadiname tamsiąja energija.
Paprastai tariant, mes neįsivaizduojame, kas yra tamsioji energija. Tačiau įtariame, kad šis paslaptingas pagreitis kažkaip yra paties erdvėlaikio vakuumo savybė. Kitaip tariant, tamsioji energija yra integruota į patį kosmoso audinį ir dėl jos Visatos plėtimasis visur greitėja. Tačiau mes nejaučiame šio pagreičio vietoje. Žemė nesiplečia, Saulės sistema nesiplečia, Paukščių Takas nesiplečia ir net mūsų vietinė kosmologinė aplinka nesiplečia.
Taip yra todėl, kad mūsų vietinė Visatos dalis yra pripildyta objektų – žvaigždžių, dujų, dulkių, žmonių. Visa ta medžiaga turi gravitacinę trauką, ir ji visiškai nuslopina tamsiosios energijos greitėjimo poveikį.
Tačiau ne tuštumose. Tuštumos yra tuščios. Toks jų apibrėžimas. Nėra nei žvaigždžių, nei dujų, nei dulkių, nei žmonių. Tuštumose nėra nieko, kas neutralizuotų tamsiosios energijos poveikį. Todėl tuštumos didėja, jų plėtimasis greitėja.
Visatos pabaiga?
Maždaug po 10–20 milijardų metų kosminis tinklas su sunyks. Pirmiausia, gijos nutruks, kai jas supančios tuštumos jas išstums iš egzistencijos. Klasteriai išliks, bet kiekvienas iš jų taps sala-visata, iš esmės vieniša didžiulėje nebūties erdvėje.
Nors tamsioji energija sugeria kiekvieną kubinį erdvėlaikio centimetrą, ji pasireiškia tik tuštumose. Taigi, jei norime tyrinėti šią paslaptingą jėgą, kuri padiktuos Visatos ateitį, negalime pažvelgti į galaktikų ar spiečių vidų. Jų vidinė gravitacija yra tiesiog per stipri, todėl panaikina tamsiosios energijos įtaką. Vietoj to turime žvelgti į tuštumas.
Tuštumos yra mūsų raktas į tamsiosios energijos supratimą. Jų augimas kosminiame laike, jų formos, jų skaičius ir visos jų savybės mums pasako apie tamsiosios energijos stiprumą ir istoriją. Jei tamsioji energija turėtų kitokį stiprumą ar kitokią evoliuciją, ji pirmiausia pasirodytų tuštumose. Astrofizikai jau pradėjo kartografuoti kuo daugiau kosminių tuštumų Visatoje, kad palygintų jų savybes ir charakteristikas su mūsų teoriniais vertinimais. Tyrėjai tikisi, kad šie plataus masto tyrimai padės atskleisti subtilias ir menkai suprantamas tamsiosios energijos savybes.
Tačiau tai dar ne viskas. Kosminės tuštumos yra didžiausios laiko kapsulės kosmose. Per milijardus metų jos tiesiog nelabai pasikeitė. Galaktikose žvaigždės gyvena ir miršta; materija ir medžiaga tolsta ir vėl susijungia. Galaktikos visiškai nepanašios į savo jaunesnes versijas. Tačiau prieš milijardus metų tuštumos buvo paprastos, tuščios. Ir šiandien, po milijardų metų, jos vis dar paprastos ir tuščios.
Atsakymai į daugelį kosmologinių paslapčių – tamsiosios energijos prigimtį, senovės kosmoso savybes ir dar daugiau – slypi tuštumų viduje. Taigi galbūt didžiausios įžvalgos ateis tik tada, kai pažvelgsime į bedugnę.
