Ştiaţi că noi, pământenii, putem observa şi studia doar o parte a Universului? Urmăriţi şi a doua parte a prezentării video a celui mai de succes model cosmologic existent în prezent (LCDM) pentru a înţelege de ce majoritatea evenimentelor care au loc în Univers ne sunt complet inaccesibile.
Citiiţi aici prima parte a articolului "Cum funcţionează Universul"!
ORIZONTUL DE PARTICULE
Să ne aducem aminte de exemplul din finalul primei părţi, cu pista a cărei lungime se măreşte constant şi să încercăm o paralelă cu modelul Universului în expansiune, care prezintă caracteristici asemănătoare.
Lumina de la marginile sferei de 42 de milioane de ani-lumină şi-a început călătoria spre locul unde Terra se va fi format acum în jur de 13.7 miliarde de ani. Dar pe parcursul călătoriei, spaţiul intermediar şi-a mărit dimensiunile de 1090 de ori, iar în prezent suprafaţa sferică de pe care lumina a plecat este la aproximativ 46 de miliarde de ani-lumină depărtare. Vorbim despre distanţa maximă până la care putem vedea în spaţiul cosmic în prezent, care poartă numele de orizontul nostru de particule.
PRIMELE STELE
La 100 de milioane de ani după inflaţie au luat naştere primele stele. Erau giganţi masivi care s-au format în toate regiunile spaţiului cosmic, inclusiv în interiorul micii sfere a universului nostru observabil. Acelea care au apărut în interiorul orizontului nostru de particule aflat în expansiune, sunt vizibile în prezent. Lumina venind de la acei giganţi primitivi a călătorit pentru mai bine de 13 miliarde de ani, iar zona spaţiului unde au apărut se află în prezent la 36 de miliarde de ani-lumină depărtare de Pământ.
CEI MAI DEPĂRTAŢI EMIŢĂTORI
Aşadar, "lumina" care intră în componenţa radiaţiei cosmice de fond a fost emisă de la o distanţă de doar 41 de milioane de ani-lumină de Terra, iar în prezent această distanţă este de 46 de miliarde de ani-lumină. Mai mult, lumina celor mai vechi stele a fost emisă de la 1.5 miliarde de ani-lumină distanţă. Distanţă care, la rândul său, a atins în prezent 36 de miliarde de ani-lumină. Din cauza expansiunii spaţiului cu viteză superluminică în perioada timpurie a Universului, lumina, în fapt, s-a depărtat de noi pentru câteva miliarde de ani, înainte ca micşorarea vitezei de expansiune să-i permită să se apropie de efectiv de Terra. Lumina pe care o vedem în prezent dinspre anumite galaxii îndepărtate, care a fost emisă de la 5-6 miliarde de ani-lumină, provine de la obiectele care erau cele mai depărtate LA MOMENTUL EMISIEI LUMINII.
SISTEMELE LOCALE
Obiectele masive precum Pământul şi Soarele, care se influenţează reciproc din punct de vedere gravitaţional, pot învinge expansiunea spaţiului dintre ele. Spaţiul trece prin procesul de expansiune şi în interiorul sistemului nostru solar, dar distanţa dintre Pământ şi Soare nu se modifică.
De ce? Deoarece pe măsură ce spaţiul se extinde, orbita Terrei se ajustează încontinuu pentru a menţine Terra la o distanţă corespunzătoare de Soare, conform cu legile gravitaţiei. Acest lucru este valabil şi pentru stelele aparţinând aceleiaşi galaxii şi care se influenţează reciproc din punct de vedere gravitaţional şi chiar şi pentru clustere locale de galaxii. Pe măsură ce se produce expansiunea spaţiului , distanţele dintre aceste corpuri se ajustează în mod constant, în concordanţă cu legile gravitaţiei.
DEPLASAREA SPRE ROŞU A LINIILOR SPECTRALE
Lungimea de undă a luminii provenind de la obiecte cosmice depărtate suferă o deplasare a liniilor spectrale spre roşu dacă obiectele se îndepărtează de Terra, iar expansiunea spaţiului este măsurabilă prin intermediul estimării acestei deplasări spre roşu a spectrului. Spre deosebire de deplasarea spre roşu de tip Doppler, cea cosmologică nu ne spune nimic despre viteza de recesie a obiectului care a emis lumina, fie aceasta la momentul emiterii luminii ori la momentul recepţiei acesteia.
SFERA HUBBLE
Legea lui Hubble afirmă că cu cât un obiect este mai departe, cu atât creşte viteza sa de recesie, fără vreo limită, astfel că vor exista întotdeauna obiecte suficient de departe pentru a se distanţa de noi cu viteze superluminice. Obiectele pe care le vedem şi care prezintă o valoare a deplasării spre roşu în jur de 1.46 se depărtează de noi cu viteza luminii. Iar toate obiectele cu valori mai mari ale deplasării spre roşu a liniilor spectrale se îndepărtează mai repede decât lumina. Le putem vedea pe acestea din urmă deoarece ori se deplasau cu viteză mai mică decât cea a luminii la momentul emisiei fotonilor, ori fiindcă rata de expansiune a spaţiului cosmic s-a modificat după momentul emisiei luminii.
ORIZONTUL DE EVENIMENTE
Majoritatea obiectelor din Univers se depărtează de noi cu viteze atât de mari, încât nu le vom observa niciodată. În fapt, există un orizont al evenimentelor la care avem acces, iar evenimentele care au loc dincolo de această graniţă ne sunt complet inaccesibile. Obiectele cu o deplasare spre roşu care are în prezent o valoare în jur de 1.8 se află acum la aproximativ 18 miliarde de ani-lumină depărtare, depăşind orizontul nostru de evenimente...devenind inaccesibile nouă pentru totdeauna.
NATURA EXPANSIUNII
De remarcat şi reţinut este că expansiunea din perioada inflaţiei şi cea ulterioară sunt de aceeaşi natură. Singura diferenţă provine din rata expansiunii. Parametrul lui Hubble, care cuantifică această rată, a fost mult mai mare pe perioada inflaţiei.
CONCLUZIE
Am păstrat pentru final o privire etapizată în timp a evoluţiei Universului. Acesta a început cu Big Bang-ul, a urmat perioada de inflaţie, reîncălzirea sau naşterea materiei, naşterea şi moartea primelor stele, cât şi continua apariţie şi dezvoltare a galaxiilor.
Când privim spre adâncimile Universului ne uităm, de fapt, în trecutul Universului nostru, aşa cum era acesta atunci când vârsta şi dimensiunile sale erau mult mai mici.
Notă: articolul de mai sus este adaptarea textului folosit în film.
Traducerea: Scientia.ro.
Credit: www.cassiopeiaproject.com.
Pentru calculul distanţelor pomenite în acest articol a fost folosit un calculator cosmologic dezvoltat de Edward L. Wright:
www.astro.ucla.edu/~wright/cosmolog.htm
www.astro.ucla.edu/~wright/ACC.html
www.astro.ucla.edu/~wright/DlttCalc.html
