Universum ei ole staatiline. Seda kinnitasid astronoom Edwin Hubble’i uuringud juba 1929. aastal ehk peaaegu 90 aastat tagasi. Selle ideeni viisid ta galaktikate liikumise vaatlused. Teine astrofüüsikute avastus 20. sajandi lõpus oli Universumi paisumise arvutamine kiirendusega.
Mis on universumi paisumise nimi
Mõned inimesed on üllatunud, kui kuulevad seda, mida teadlased nimetavad universumi paisumiseks. Suurem osa sellest nimest on seotud majanduse ja negatiivsete ootustega.
Inflatsioon on universumi paisumise protsess vahetult pärast selle ilmumist ja järsu kiirendusega. Inglise keelest tõlgitud "inflation" - "pump up", "inflate".
Paisumise teooria vastased kasutavad uusi kahtlusi tumeenergia kui Universumi inflatsiooniteooria teguri olemasolu kohta.
Siis pakkusid teadlased välja mustade aukude kaardi. Esialgsed andmed erinevad hilisemas etapis saadud andmetest:
- Kuuskümmend tuhat musta auku, mille vaheline kaugus on kõige suuremrohkem kui üheteistkümne miljoni valgusaasta kaugusel – nelja aasta tagused andmed.
- Sada kaheksakümmend tuhat musta augu galaktikat kolmteist miljonit valgusaastat eemal. Andmed, mille said teadlased, sealhulgas Venemaa tuumafüüsikud, 2017. aasta alguses.
See teave ei ole astrofüüsikute sõnul vastuolus universumi klassikalise mudeliga.
Universumi paisumise kiirus on kosmoloogidele väljakutse
Paisumise kiirus on kosmoloogidele ja astronoomidele tõepoolest väljakutse. Tõsi, kosmoloogid ei vaidle enam vastu, et Universumi paisumiskiirusel pole konstantset parameetrit, lahknevused liikusid teisele tasandile – kui paisumine hakkas kiirenema. Väga kaugete 1. tüüpi supernoovade spektrirändlusandmed tõestavad, et laienemine ei ole äkiline protsess.
Teadlased usuvad, et universum kahanes esimese viie miljardi aasta jooksul.
Suure Paugu esimesed tagajärjed kutsusid esm alt esile võimsa laienemise ja seejärel algas kokkutõmbumine. Kuid tume energia mõjutas ikkagi universumi kasvu. Ja kiirendusega.
Ameerika teadlased on asunud looma universumi suuruse kaarti erinevate ajastute kohta, et selgitada välja, millal kiirendus algas. Vaadeldes supernoova plahvatusi ja tumeaine kontsentratsiooni suunda iidsetes galaktikates, on kosmoloogid märganud kiirendusomadusi.
Miks universum "kiireneb"
Algselt eeldati, et koostatud Universumi suuruse kaardil ei olnud kiirenduse väärtused lineaarsed, vaid muudeti sinusoidiks. Seda nimetati "universumi laineks".
Universumi laine ütleb, et kiirendus ei kulgenud ühtlase kiirusega: see aeglustus, seejärel kiirenes. Ja mitu korda. Teadlased usuvad, et 13,81 miljardi aasta jooksul pärast Suurt Pauku toimus seitse sellist protsessi.
Samas ei oska kosmoloogid veel vastata küsimusele, mis määrab kiirenduse-aeglustumise. Eeldused taanduvad ideele, et energiaväli, millest tumeenergia pärineb, allub Universumi lainele. Ja ühest asendist teise liikudes universum kas laiendab oma kiirendust või aeglustab seda.
Hoolimata argumentide veenvusest jäävad need siiski teooriaks. Astrofüüsikud loodavad, et Plancki tiirleva teleskoobi teave kinnitab laine olemasolu universumis.
Kui tume energia leiti
Esimest korda hakati sellest rääkima üheksakümnendatel supernoova plahvatuste tõttu. Tumeenergia olemus on teadmata. Kuigi Albert Einstein tõstis oma relatiivsusteoorias esile kosmilise konstandi.
Sada aastat tagasi, 1916. aastal peeti universumit veel muutumatuks. Kuid gravitatsioon sekkus: kui universum oleks paigal, põrkaksid kosmilised massid alati üksteise vastu. Einstein kuulutab gravitatsiooni kosmilise tõukejõu tõttu.
Georges Lemaitre põhjendab seda füüsikaga. Vaakum sisaldab energiat. Tema kõhkluste tõttu, mis viisosakeste ilmumisel ja nende edasisel hävimisel omandab energia tõrjuva jõu.
Kui Hubble tõestas universumi paisumist, nimetas Einstein kosmoloogilist konstanti jaburaks.
Tumeenergia mõju
Universum eemaldub püsiva kiirusega. 1998. aastal esitati maailmale 1. tüüpi supernoova plahvatuste analüüsi andmed. On tõestatud, et universum kasvab kiiremini.
See juhtub tundmatu aine tõttu, selle hüüdnimeks oli "tume energia". Selgub, et see hõivab peaaegu 70% universumi ruumist. Tumeenergia olemust, omadusi ja olemust pole uuritud, kuid selle teadlased püüavad välja selgitada, kas see eksisteeris ka teistes galaktikates.
2016. aastal arvutasid nad välja täpse lähituleviku paisumiskiiruse, kuid ilmnes lahknevus: Universum paisub kiiremini, kui astrofüüsikud varem eeldasid. Teadlaste seas puhkesid vaidlused tumeenergia olemasolu ja selle mõju üle universumi piiride paisumiskiirusele.
Universumi paisumine toimub ilma tumeenergiata
Teooria Universumi paisumise sõltumatuse kohta tumeenergiast esitasid teadlased 2017. aasta alguses. Nad selgitavad paisumist universumi struktuuri muutusena.
Budapesti ja Hawaii ülikoolide teadlased jõudsid järeldusele, et lahknevus arvutuste ja tegeliku paisumiskiiruse vahel on seotud ruumi omaduste muutumisega. Keegi ei võtnud arvesse seda, mis juhtub universumi mudeliga paisumise ajal.
Kahtledes tumeenergia olemasolus, selgitavad teadlased: kõige rohkemUniversumi aine suured kontsentratsioonid mõjutavad selle paisumist. Sel juhul jaotatakse ülejäänud sisu ühtlaselt. Kuid fakt jääb tähelepanuta.
Oma eelduste paikapidavuse demonstreerimiseks pakkusid teadlased välja miniuniversumi mudeli. Nad esitasid selle mullide komplektina ja hakkasid arvutama iga mulli kasvuparameetreid oma kiirusega, sõltuv alt selle massist.
See universumi simulatsioon on teadlastele näidanud, et see võib muutuda energiast sõltumata. Ja kui "segada" tumeenergiat, siis mudel ei muutu, väidavad teadlased.
Üldiselt arutelu veel käib. Tumeenergia pooldajad väidavad, et see mõjutab universumi piiride laienemist, vastased jäävad omale kohale, väites, et mateeria kontsentratsioon on oluline.
Universumi paisumise kiirus praegu
Teadlased on veendunud, et universum hakkas kasvama pärast Suurt Pauku. Siis, peaaegu neliteist miljardit aastat tagasi, selgus, et Universumi paisumiskiirus oli suurem kui valguse kiirus. Ja see kasvab jätkuv alt.
Stephen Hawkingi ja Leonard Mlodinovi lühim ajalugu märgib, et universumi piiride paisumise kiirus ei tohi ületada 10% miljardi aasta kohta.
Universumi paisumiskiiruse määramiseks arvutas Nobeli preemia laureaat Adam Riess 2016. aasta suvel kauguse üksteise lähedal asuvates galaktikates pulseerivate tsefeidideni. Need andmed võimaldasid meil kiirust arvutada. Selgus, et vähem alt kolme miljoni valgusaasta kaugusel asuvad galaktikad võivad eemalduda kiirusega peaaegu 73 km/s.
Tulemus oli hämmastav: orbiidil olevad teleskoobid, seesama Planck, rääkisid kiirusest 69 km/s. Miks selline erinevus registreeriti, ei oska teadlased vastata: nad ei tea midagi tumeaine päritolust, millel põhineb Universumi paisumise teooria.
Tume kiirgus
Astronoomid avastasid Hubble'i abiga veel ühe Universumi "kiirenduse" teguri. Arvatakse, et tume kiirgus tekkis universumi tekke alguses. Siis oli selles rohkem energiat, mitte mateeriat.
Tume kiirgus "aitas" tumeenergial universumi piire laiendada. Teadlaste sõnul olid erinevused kiirenduse määramisel tingitud selle kiirguse tundmatusest.
Hubble'i edasine töö peaks muutma vaatlused täpsemaks.
Saladuslik energia võib universumi hävitada
Teadlased on sellist stsenaariumi kaalunud juba mitu aastakümmet, Plancki kosmoseobservatooriumi andmed ütlevad, et see pole kaugeltki ainult spekulatsioon. Need avaldati 2013. aastal.
"Planck" mõõtis Suure Paugu "kaja", mis ilmnes Universumi vanuses umbes 380 tuhat aastat, temperatuur oli 2700 kraadi. Ja temperatuur muutus. "Planck" määras kindlaks ka universumi "koostise":
- peaaegu 5% - tähed, kosmiline tolm, kosmiline gaas, galaktikad;
- peaaegu 27% on tumeaine mass;
- umbes 70% on tumeenergia.
Füüsik Robert Caldwell väitis, et tumedal energial on jõud, mis võib kasvada. Ja see energia eraldab aegruumi. Teadlane usub, et galaktika eemaldub järgmise kahekümne kuni viiekümne miljardi aasta jooksul. See protsess toimub koos universumi piiride suureneva laienemisega. See rebib Linnutee tähe küljest lahti ja laguneb ka laiali.
Kosmose pikkus oli umbes kuuskümmend miljonit aastat. Päikesest saab kääbus, kustuv täht ja planeedid eralduvad sellest. Siis plahvatab maa. Järgmise kolmekümne minuti jooksul rebib kosmos aatomid laiali. Lõpptulemuseks on aegruumi struktuuri hävitamine.
Seal, kus Linnutee "ära lendab"
Jeruusalemma astronoomid on veendunud, et Linnutee on saavutanud oma maksimumkiiruse, mis on suurem kui universumi paisumiskiirus. Teadlased selgitavad seda Linnutee sooviga "Suure Atraktori" poole, mida peetakse suurimaks galaktikate parveks. Nii et Linnutee lahkub kosmosekõrbest.
Teadlased kasutavad universumi paisumiskiiruse mõõtmiseks erinevaid meetodeid, seega pole selle parameetri jaoks ühest tulemust.
