Пре 20 година сазнали смо за коначан крај космоса: стопа ширења као захваљујући тамној енергији, надјачаће гравитацију, што значи да он никада неће почети да се сажима, да се врати у почетно стање. Колико ће се још дуго увећавати?
Ђорђе Јањић
Процењује се да садашњи пречник космоса износи 93 милијарди светлосних година. С текућим убрзањем развлачења, мерено црвеним помаком, и будућим експоненцијалним порастом, колико је времеан потребно да се пречник космоса увећа на 100 милијарди светлосних година?
Космос обилује галаксијама окупљеним у јатима (кластери). Што даље гледамо, то више завирујемо у прошлост. У нашој галаксији звезду удаљену 10 светлосних година видимо онакву каква је била пре 10 година. То је зато што светлости треба 10 година да превали растојање од посматране звезде до нас.
На основу онога што се зна до сада, део
космоса нама доступан, а то је 13,8
милијарди година после „Великог праска”
(Big Bang), има полупречник од 46
милијарди светлосних година.
Међутим, код изузетно великих раздаљина, ширење космоса игра велику улогу. Галаксији чија би светлост требало да стигне до нас после 10 милијарди година путовања, сада је зантно даља – око 16 милијарди година. И код светлост путује до нас, само развлачење простора простора гура посматрано тело што даље. И то, практично, важу за сваку удаљену галаксију изван локалне групе.
Попут надуваних балона (Википедија)
Установљено је од чега се космос састоји и колико се брзо шири. Када се ова два податка обједине, укључујући теорију релативности и законе физике, аутоматски види колико се до сада раширио и колико ће то убудуће износити. На основу онога што се зна до сада, део космоса нама доступан, а то је 13,8 милијарди година после „Великог праска” (Big Bang), има полупречник од 46 милијарди светлосних година.
По свему судећи, простире се и изван тога у свим смеровима. С обзиром на то где се ми налазимо, можемо да посматрамо само подручја из којих је светлост имала времена да стигне до након првобитне експлозије. Дакле, познати космос се састоји од:
· 68% тамне енергије која се понаша као космичка константа;
· 27% тамне материје која се разређује како се он шири;
· 4.9% материја која се понаша тамна материја, али је и у интеракцији са самом собом;
· 0.1% неутрини који се понашају као материја, али и као радијација, а крећу се близу брзине светлости и
· 0.01% фотони који се разређују, а њихове таласне дужине се шире и хладе како се космос развлачи.
На темељу набројаног можемо да одредимо која састојак одређује стопу експанзије кроз историју космоса.
Тамна енергија је преузела примат и доминира. Како идемо ка будућности, то ће бити једини чинилац у шире. Како космос наставља своје ширење, густина материје, и тамне и нормалне, наставља да опада, али ће густина тамне енергије остати константна. Пошто је стопа експанзије на квадрат пропорционална густини енергије космоса, то значи да стопа ширења тежи константи. Имајући у виду тренутну стопе експанзије, коју је установила свемирскалетелица „Планк” – 67 km/s/Mpc, то указује на две велике чињенице за будућност:
· Стопа експанзије тежиће да буде 55 km/s/Mpc, када је битна само тамна енергија;
· Ова стопа учиниће да се удаљене галаксије удаљавају све брже, а космос да настави експоненцијално да се шири.
(Mpc je megaparsec, астрономска јединица за дистанцу која је једнака око 3,26 милиона светлосних година).
Важно је разумети зашто константна стопа експанзије значи да галаксије убрзавају своје удаљавање, а да се космос шири експоненцијално. Замислите галаксију која је 10 Mpc далеко од нас. Ако је стопа експанзије 55 km/s/Mpc, онда изгледа као да се удаљава брзином од 550 km/s због експанзије космоса. Током времена удаљава се све више и више. Колико се онда брзо удаљава?
· Када је на 10 Mpc удаљености, удаљава се брзином од 550 km/s.
· Када је на 20 Mpc удаљености, удаљава се брзином од 1.100 km/s.
· Када је на 40 Mpc удаљености, удаљава се брзином од 2.200 km/s.
· Када је на 80 Mpc удаљености, удаљава се брзином од 4.400 km/s.
Како време пролази, и што је галаксија даља, то се брже удаљава од нас. Време које треба да протекне да би се дошло од 10 до 20 Mpc је исто као и од 20 до 40, 40 до 80 или 1.000 до 2.000 Mpc. У универзуму где доминира тамна енергија, тако функционише експоненцијална експанзија.
Ако желимо, можемо да откријемо величину космоса у полупречнику користећи се математичким прорачуном. Резултати су једноставни и јасни. Ако се држи лењир на графикону, може се угледати да у далекој прошлости линија има одређени нагиб који показује доминацију радијације. У скоријој прошлости материја је доминирала и нагиб посматране линије је промењен. После тога, нагиб се мења у експоненцијалну криву, где тамна енергија презума примат у односу на материју, док густина материје опада. Данас живимо у таквом космосу.
Када ће космос достићи пречник од 100
милијарди светлосних година? Када буде
стар 14,9 милијарди година, односно за
1,1 милијарду година од наших дана.
Видљиви космос (опазив људским направама, а не не очима), каквог га познајемо, износи 92 милиона светлосних година у пречнику. То је раздаљина која је настала након „Великог праска” пре 13,8 милијарди година.
Када ће космос достићи пречник од 100 милијарди светлосних година? Када буде стар 14,9 милијарди година, односно за 1,1 милијарду година од наших дана. Тада ће садржати 73% тамне енергија и стопа експанзије пашће на 65 km/s/Mpc. Не тако велика промена, али с већим корацима у будућности оне постају драматичније.
До времена када космос буде стар 24,5 милијарди година, мало више од 10 милијарди година него данас, биће сачињен 94% од тамне материје, стопа експанзије износиће 57 km/s/Mpc, а опазиво (опсервабилно) подручје космоса имаће 200 милијарди светлосних година у пречнику.
Спајање Млечног пута и Андромеде (НАСА)
Када буде још старији, тачније када намири 37,6 милијарди година, биће сачињен од 99.4% тамне материје, стопа експанзије износиће 55,4 km/s/Mpc, и достизаће 400 милијарди светлосних година у пречнику.
После тога, на сваких 12,2 милијарде године, величина ће се удвостручити, са стопом експанзије на 55,4 km/s/Mpc. То значи да ће космос доћи до хиљаду милијарди светлосних година у пречнику када буде 54 милијарде година стар; 10 хиљада милијарди светлосних година на старост од 86 милијарди година итд. То је, у ствари, моћ експоненцијалне експанзије.
Ако сте рођени укосмосу који је старији
10 пута од садашњег, Млекомеда или
обједињена наша локална група галаксија,
биће једина галаксија коју ћете посматрати
у космосу за хиљаде милијарди година.
Како стоје ствари, данас опазиви космос садржи око две хиљаде милијарди галаксија. Како се буде приближавао далекој будућности, сва материја која није део наше локалне групе биће удаљена од нас и ван хоризонта космоса. Оно што се сада налази унутар пречника од 93 милијарде светлосних година биће развучено на све већем простору и то ће довести до космоса чија ће просечна густина пасти на нулу, и то убрзано.
Ако сте рођени укосмосу који је старији 10 пута од садашњег, Млекомеда или обједињена наша локална група галаксија, биће једина галаксија коју ћете моћи посматрати у космосу за хиљаде милијарди година.
