КОСМИЧКО ТКАЊЕ

СВЕ СТАРОСТИ СВЕМИРА

NASA/Michael Lentz

NASA/Michael Lentz

Kако знамо колико је стар? Астрономи су донедавно процењивали да се Велики прасак догодио између 12 и 14 милијарди година. Сматра се да је Сунчев систем стар 4,5 милијарди година и да људи постоје само пар милиона година. Астрономи процењују старост свемира на два начина: тражењем најстаријих звезда и мерењем брзине ширења свемира и интерполацијом уназад до Великог праска.

Астрономи могу поставити доњу границу старости свемира проучавањем глобуларних (кугластих) јата. Та јата су густи ројеви звезда од отприлике милион звезда. Густина звезда у близини центра глобуларног јата је огромна. Да живимо близу центра једне, на нашем небу бисмо имали неколико стотина хиљада звезда које су ближе од нама најближе звезде (ако не рачунамо Сунце), Проксиме Kентаури.


Глобуларно јато NGC121 у сазвежђу Тукан у Малом Магелановом облаку. Открио ју је 1835. године енглески астроном Џон Хершел. Јато NGC121 је старо око 10 милијарди година. Слика је снимљена помоћу Хаблове напредне камере (ACS). (Слика: ESA/Hubble & NASA).

Животни циклус звезде зависи од њене масе. Звезде велике масе су много сјајније од звезда мале масе, тако да брзо сагоревају своје водонично горивом. Звезда као Сунце има довољно горива да гори при свом тренутном сјају отприлике 9 милијарди година. Звезда која је дупло масивнија од Сунца сагорец́е своје гориво за само 800 милиона година. Звезда од 10 соларних маса, 10 пута масивнија од Сунца, гори скоро хиљаду пута светлије и има горива само за 20 милиона година. Насупрот томе, звезда која је упола масивна од Сунца гори довољно споро да њено гориво може трајати више од 20 милијарди година.

Све звезде у глобуларном јату формиране су отприлике у исто време, тако да могу да служе као космички часовници. Ако је глобуларно јато старо више од 20 милиона година, онда ц́е све његове звезде које сагоревају водоник бити мање масивне од 10 соларних маса. Ово имплицира да ниједна појединачна звезда која сагорева водоник неће бити више од 1.000 пута сјајнија од Сунца. Ако је глобуларно јато старо више од 2 милијарде година, онда неће постојати звезда која сагорева водоник масивнија од 2 соларне масе.

Најстарија глобуларна јата садрже само звезде мање масивне од 0,7 соларне масе. Ове звезде мале масе су много тамније од Сунца. Ово запажање сугерише да су најстарија глобуларна јата стара између 11 и 18 милијарди година. Неизвесност у овој процени је последица тешкоћа у одређивању тачне удаљености до глобуларног јата (дакле, несигурност у сјају а тиме и маси звезда у јату). Још један извор неизвесности у овој процени лежи у нашем незнању о неким финијим детаљима еволуције звезда. Претпоставља се да је сам свемир стар најмање колико и најстарија глобуларна јата која се налазе у њему.

Алтернативни приступ процени старост свемира је преко Хаблове константе. Хаблова константа је мера тренутне брзине ширења свемира. На основу тога можемо екстраполирати назад до Великог праска (естраполација не значи да се Велики прасак и десио). Ова екстраполација зависи од историје брзине ширења која заузврат зависи од тренутне густине свемира и од састава свемира.


RS Puppis једна од најсјајнијих цефеида видљивих у нашој галаксији. Астрофизичари користе овакве звезде за један од начина израчунавања брзине ширења универзума. (Hubble /NASA)

Многи астрономи напорно раде на мерењу Хаблове константе користећи низ различитих техника. До недавно, најбоље процене су се кретале од 65 км/сек/мегапарсек до 80 км/сек/мегапарсек, при чему је најбоља вредност била око 72 км/сец/мегапарсец. Астрономи верују да је старост свемира између 12 и 14 милијарди година.

Ако упоредимо резултате, постоји потенцијална криза. Уколико је свемир раван и доминира обична или тамна материја, старост према Хабловој константи била би око 9 милијарди година. Старост свемира била би краћа од старости најстаријих звезда. Ова контрадикција говори да:

1. Наше мерење Хаблове константе није тачно или

2. Теорија Великог праска (и инфлације) није тачна или

3. Потребан нам је облик космолошке константе која имплицира већу старост за дату посматрану брзину ширења.

Неки астрономи верују да ће ова криза проћи када се мерења побољшају. Ако су астрономи који су измерили мање вредности Хаблове константе у праву, и мање процене старости глобуларних јата тачне, онда је све у реду за теорију Великог праска, чак и без космолошке константе. Остаје да чекамо.

Мерења помоћу WMAP сателита могу помоц́и у одређивању старости свемира. Детаљна структура космичких микроталасних позадинских флуктуација[1] зависи од густине свемира, састава свемира и брзине његовог ширења. Од 2013. године, WMAP је ове параметре одредио са тачношћу већом од 1,5%. Заузврат, знајући састав са овом прецизношћу, можемо проценити старост свемира на око плус минус 0,4%, тј. на 13,77 ± 0,059 милијарди година!


Илустрације Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) лансиране да мери позадинско микроталасно зрачење

Kако нам WMAP подаци омогућују да одредимо старост свемира да је 13,77 милијарди година, са несигурношћу од само 0,4%? Kључ за то је да, познавајући састав материје и густину енергије у свемира, можемо користити Ајнштајнову општу релативност да бисмо израчунали колико се брзо свемир ширио у прошлости. С тим информацијама можемо да вратимо сат уназад и одредимо када је свемира имао „нулту” величину. Време између тада и сада је доба свемира. Треба имати на уму једно упозорење које утиче на сигурност одређивања старости: претпостављамо да је свемира раван, што је добро подржано WMAP-ом и другим подацима. Ако ублажимо ову претпоставку у дозвољеном опсегу, несигурност се мало повец́ава. Инфлација предвиђа скоро раван свемир.

Старост експанзије коју мери WMAP је већа од најстаријих глобуларних јата, тако да је теорија Великог праска прошла важан тест користећи податке независно од типа које је прикупио WMAP. Да је старост експанзије мерена WMAP-ом била мања од најстаријих глобуларних јата, онда би нешто суштински било погрешно или у теорији Великог праска или у теорији еволуције звезда. У сваком случају, астрономи би морали да преиспитају многе од својих негованих идеја. Али наша тренутна процена старости добро се уклапа са оним што знамо из других врста мерења.

Обе методе мерења су најбоље што имамо и можемо бити доста сигурни да свемир није млађи од наведеног износа, али мерење старости звезда говори о старости звезда, али не и старости свемира. Друга метода се заснива на претпоставци нулте величине свемира и инфлацији која је уследила. Ако стандардни модел свемира с теоријом Великог праска и теоријом инфлацијом није тачан (јер није потврђен) онда свемир може бити много старији од 13,8 милијарди година, чак и беспочетан.

[1] Позадинско микроталасно зрачење, тј. космичка микроталсна позадина је заостала енергија из раног универзума, зрачење високе енергије, које је опало у микроталасну област спектра је се универзум проширио и охладио. Микроталасна позадина је у основи заостала слика раног (најдаље што можемо да видимо у прошлост) универзума.

Извори:

https://wmap.gsfc.nasa.gov/universe/uni_age.html 

https://www.nasa.gov/content/goddard/oldest-cluster/ 

https://en.wikipedia.org/wiki/Hubble%27s_law 

(Извор Астрономски магазин)

О аутору

Stanko

1 коментар

  • Treba se samo zapitati,kako se svemir širio brže u ranoj fazi kada je gustina materije bila neuporedivo veća po današnjoj teoriji”nastanka univerzuma” nego danas,a o intezitetu “gravitacije”ili zakrivljenosti prostor-vreme da ne pričamo?!
    Zašto je Hablova konstanta u TZV “ranom svemiru prevazilazila brzinu svetlosti?!
    Mogu samo reći da su svi podaci koji se dobijaju veoma pogrešno timače. Kompletna kosmologija”nastanka univerzuma” je besmislena ali se ona gura bez obzira što se pojavljuju sve više ozbiljnih anomalija koje se ne mogu uklopiti u istu.Ako je u pitanju ne znanje mnogo je.Međutim mnogo je gore ako se zna prava istina ali se ipak krije iz nekog razloga?!Verovatno je materijalistima mnogo zgodnija prva varijanta ali ne i druga jer iz nekog razloga ne vole večnost.Međutim nije im mrska mogućnost da žive”večno”,ha,ha,ha.

Оставите коментар