KOSMIČKO TKANJE

NEZAUSTAVLJIVO ŠIRENJE

1.028 pregleda

Pre 20 godina saznali smo za konačan kraj kosmosa: stopa širenja kao zahvaljujući tamnoj energiji, nadjačaće gravitaciju, što znači da on nikada neće početi da se sažima, da se vrati u početno stanje. Koliko će se još dugo uvećavati?

Đorđe Janjić

Procenjuje se da sadašnji prečnik kosmosa iznosi 93 milijardi svetlosnih godina. S tekućim ubrzanjem razvlačenja, mereno crvenim pomakom, i budućim eksponencijalnim porastom, koliko je vremean potrebno da se prečnik kosmosa uveća na 100 milijardi svetlosnih godina?

Kosmos obiluje galaksijama okupljenim u jatima (klasteri). Što dalje gledamo, to više zavirujemo u prošlost. U našoj galaksiji zvezdu udaljenu 10 svetlosnih godina vidimo onakvu kakva je bila pre 10 godina. To je zato što svetlosti treba 10 godina da prevali rastojanje od posmatrane zvezde do nas.

Na osnovu onoga što se zna do sada, deo
kosmosa nama dostupan, a to je 13,8
milijardi godina posle „Velikog praska”
(Big Bang),  ima poluprečnik od 46
milijardi svetlosnih godina.

Međutim, kod izuzetno velikih razdaljina, širenje kosmosa igra veliku ulogu. Galaksiji čija bi svetlost trebalo da stigne do nas posle 10 milijardi godina putovanja, sada je zantno dalja – oko 16 milijardi godina. I kod svetlost putuje do nas, samo razvlačenje prostora prostora gura posmatrano telo što dalje. I to, praktično, važu za svaku udaljenu galaksiju izvan lokalne grupe.

Poput naduvanih balona (Vikipedija)

Ustanovljeno je od čega se kosmos sastoji i koliko se brzo širi. Kada se ova dva podatka objedine, uključujući teoriju relativnosti i zakone fizike, automatski vidi koliko se do sada raširio i koliko će to ubuduće iznositi. Na osnovu onoga što se zna do sada, deo kosmosa nama dostupan, a to je 13,8 milijardi godina posle „Velikog praska” (Big Bang),  ima poluprečnik od 46 milijardi svetlosnih godina.

Po svemu sudeći, prostire se i izvan toga u svim smerovima. S obzirom na to gde se mi nalazimo, možemo da posmatramo samo područja iz kojih je svetlost imala vremena da stigne do nakon prvobitne eksplozije. Dakle, poznati kosmos se sastoji od:

·        68% tamne energije koja se ponaša kao kosmička konstanta;

·        27% tamne materije koja se razređuje kako se on širi;

·        4.9% materija koja se ponaša tamna materija, ali je i u interakciji sa samom sobom;

·        0.1% neutrini koji se ponašaju kao materija, ali i kao radijacija, a kreću se blizu brzine svetlosti i

·        0.01% fotoni koji se razređuju, a njihove talasne dužine se šire i hlade kako se kosmos razvlači.

Na temelju nabrojanog možemo da odredimo koja sastojak određuje stopu ekspanzije kroz istoriju kosmosa.

 

Tamna energija je preuzela primat i dominira. Kako idemo ka budućnosti, to će biti jedini činilac u šire. Kako kosmos nastavlja svoje širenje, gustina materije, i tamne i normalne, nastavlja da opada, ali će gustina tamne energije ostati konstantna. Pošto je stopa ekspanzije na kvadrat proporcionalna gustini energije kosmosa, to znači da stopa širenja teži konstanti. Imajući u vidu trenutnu stope ekspanzije, koju je ustanovila svemirskaletelica „Plank” – 67 km/s/Mpc, to ukazuje na dve velike činjenice za budućnost:

 

·        Stopa ekspanzije težiće da bude 55 km/s/Mpc, kada je bitna samo tamna energija;

·        Ova stopa učiniće da se udaljene galaksije udaljavaju sve brže, a kosmos da nastavi eksponencijalno da se širi.

(Mpc je megaparsec, astronomska jedinica za distancu koja je jednaka oko 3,26 miliona svetlosnih godina).

Važno je razumeti zašto konstantna stopa ekspanzije znači da galaksije ubrzavaju svoje udaljavanje, a da se kosmos širi eksponencijalno. Zamislite galaksiju koja je 10 Mpc daleko od nas. Ako je stopa ekspanzije 55 km/s/Mpc, onda izgleda kao da se udaljava brzinom od 550 km/s zbog ekspanzije kosmosa. Tokom vremena udaljava se sve više i više. Koliko se onda brzo udaljava?

·        Kada je na 10 Mpc udaljenosti, udaljava se brzinom od 550 km/s.

·        Kada je na 20 Mpc udaljenosti, udaljava se brzinom od 1.100 km/s.

·        Kada je na 40 Mpc udaljenosti, udaljava se brzinom od 2.200 km/s.

·        Kada je na 80 Mpc udaljenosti, udaljava se brzinom od 4.400 km/s.

Kako vreme prolazi, i što je galaksija dalja, to se brže udaljava od nas. Vreme koje treba da protekne da bi se došlo od 10 do 20 Mpc je isto kao i od 20 do 40, 40 do 80 ili 1.000 do 2.000 Mpc. U univerzumu gde dominira tamna energija, tako funkcioniše eksponencijalna ekspanzija.

Ako želimo, možemo da otkrijemo veličinu kosmosa u poluprečniku koristeći se matematičkim proračunom. Rezultati su jednostavni i jasni. Ako se drži lenjir na grafikonu, može se ugledati da u dalekoj prošlosti linija ima određeni nagib koji pokazuje dominaciju radijacije. U skorijoj prošlosti materija je dominirala i nagib posmatrane linije je promenjen. Posle toga, nagib se menja u eksponencijalnu krivu, gde tamna energija prezuma primat u odnosu na materiju, dok gustina materije opada. Danas živimo u takvom kosmosu.

Kada će kosmos dostići prečnik od 100
milijardi svetlosnih godina? Kada bude
star 14,9 milijardi godina, odnosno za
1,1 milijardu godina od naših dana.

Vidljivi kosmos (opaziv ljudskim napravama, a ne ne očima), kakvog ga poznajemo, iznosi 92 miliona svetlosnih godina u prečniku. To je razdaljina koja je nastala nakon „Velikog praska” pre 13,8 milijardi godina.

Kada će kosmos dostići prečnik od 100 milijardi svetlosnih godina? Kada bude star 14,9 milijardi godina, odnosno za 1,1 milijardu godina od naših dana. Tada će sadržati 73% tamne energija i stopa ekspanzije pašće na 65 km/s/Mpc. Ne tako velika promena, ali s većim koracima u budućnosti one postaju dramatičnije.

Do vremena kada kosmos bude star 24,5 milijardi godina, malo više od 10 milijardi godina nego danas, biće sačinjen 94% od tamne materije, stopa ekspanzije iznosiće 57 km/s/Mpc, a opazivo (opservabilno) područje kosmosa imaće 200 milijardi svetlosnih godina u prečniku.

Spajanje Mlečnog puta i Andromede (NASA)

Kada bude još stariji, tačnije kada namiri 37,6 milijardi godina, biće sačinjen od 99.4% tamne materije, stopa ekspanzije iznosiće 55,4 km/s/Mpc, i dostizaće 400 milijardi svetlosnih godina u prečniku.

Posle toga, na svakih 12,2 milijarde godine, veličina će se udvostručiti, sa stopom ekspanzije na 55,4 km/s/Mpc. To znači da će kosmos doći do hiljadu milijardi svetlosnih godina u prečniku kada bude 54 milijarde godina star; 10 hiljada milijardi svetlosnih godina na starost od 86 milijardi godina itd. To je, u stvari, moć eksponencijalne ekspanzije.

Ako ste rođeni ukosmosu koji je stariji
10 puta od sadašnjeg, Mlekomeda ili
objedinjena naša lokalna grupa galaksija,
biće jedina galaksija koju ćete posmatrati
u kosmosu za hiljade milijardi godina.

Kako stoje stvari, danas opazivi kosmos sadrži oko dve hiljade milijardi galaksija. Kako se bude približavao dalekoj budućnosti, sva materija koja nije deo naše lokalne grupe biće udaljena od nas i van horizonta kosmosa. Ono što se sada nalazi unutar prečnika od 93 milijarde svetlosnih godina biće razvučeno na sve većem prostoru i to će dovesti do kosmosa čija će prosečna gustina pasti na nulu, i to ubrzano.

Ako ste rođeni ukosmosu koji je stariji 10 puta od sadašnjeg, Mlekomeda ili objedinjena naša lokalna grupa galaksija, biće jedina galaksija koju ćete moći posmatrati u kosmosu za hiljade milijardi godina.

O autoru

Stanko Stojiljković

Ostavite komentar