lesoteh

Розширення Всесвіту

Найсерйозніший удар непорушності Всесвіту був нанесений не теорією еволюції зірок, а результатами вимірювань швидкостей віддалення галактик, отриманими Хабблом. Довгий ланцюг відкриттів увінчався найвище важливою подією в 1929 р., коли Хаббл знайшов, що в космосі Ћусі розбігаютьсяЛ. Згідно Хабблу та й більшості сучасних астрофізиків, галактики розбігаються зі швидкостями, пропорційними відстаням до них. Галактика, що знаходиться на відстані 100 млн. світлових років, віддаляється від нас зі швидкістю порядку 2000 км/с; якщо відстань до галактики в два рази більша, то і швидкість віддалення подвоюється і т.д. Всесвіт розширюється, отже, він не є незмінним. Мова йде про глобальне космічне явище, що має величезні масштаби, такі, що самі галактики вже здаються усього лише порошинами. Щоб достойно оцінити результат Хаббла, потрібно пам'ятати, що зірки не розсіяні у Всесвіті рівномірно: вони, навпаки, згруповані в окремі ЋостровиЛ – галактики, кожна з яких містить у собі в середньому більше 100 млрд. зірок, а також міжзоряний газ і міжзоряний пил; галактики здебільшого мають ЋправильнуЛ форму чи спіралі еліпса, при цьому діаметр галактики може досягати і навіть перевершувати 100000 світлових років. Чумацький шлях саме і є однією такою галактикою, тою самою ЋГалактикоюЛ, що містить у собі в якості незначної периферійної зірки і наше Сонце. У дійсно космічному масштабі ми маємо справу вже не з зірками, а з галактиками як окремими об'єктами, відстані до яких вимірюються мільйонами світлових років.

Отже, Хаббл у результаті цілої серії кропітких вимірювань знайшов, що будь-яка галактика віддаляється від нас у середньому зі швидкістю, пропорційною відстані до неї, з коефіцієнтом пропорційності, рівним приблизно 20 км/с на мільйон світлових років. Наприклад, галактика, що знаходиться на відстані в 100 млн. світлових років, віддаляється від нас зі швидкістю 2000 км/с. Як уже говорилося, виявлені квазари, що віддаляються від нас зі швидкістю 285000 км/с і які, отже, знаходяться на відстанях порядку 10 млрд. світлових років.

Відкриття Хаббла остаточно зруйнувало уявлення, що існувало з часів Арістотеля, про статичний, непорушний Всесвіт, уже, у тому, що раніше одержало сильний удар при відкритті еволюції зірок. Виходить, галактики зовсім не є космічними ліхтарями, підвішеними на однакових відстанях одна від одної для твердження сил небесних, і, більше того, раз вони віддаляються, то колись у минулому вони повинні були бути ближче до нас. Віддаляючись зі швидкістю 20 км/с, галактика проходить приблизно 600 млн. км за рік, чи 60 світлових років за мільйон років; на те, щоб перебороти (при постійній швидкості) той мільйон світлових років, що нас розділяє, їй, очевидно, знадобилося трохи менше, ніж 20 млрд. років. Отже, близько 20 млрд. років тому всі галактики, зважаючи на все, зосереджені в одній точці, оскільки (відповідно до закону Хаббла) галактики, що знаходяться на відстанях у десять разів більше інших, мають у десять же разів більшу швидкість; отже, час віддалення однаковий для всіх галактик.

Прокручуючи ретроспективно кінострічку про життя Всесвіту, ми могли б побачити, що був час, а саме близько 15...20 млрд. років тому, коли всі галактики були зібрані разом в одній точці. Зрозуміло, до такої оцінки потрібно відноситися з обережністю і уявляти, що вона справедлива тільки за порядком величини. По-перше, гравітаційне притягання безупинно сповільнює рух галактик; по-друге, майже напевно галактики самі утворилися лише приблизно через мільярд інших років після початку розширення. Але залишається фактом, що Всесвіт колись починав свій розвиток, будучи набагато більш щільним і займаючи область набагато меншу, ніж у даний час; її еволюцію можна порівняти хіба що з гігантським вибухом глобального масштабу – з так званим Ћвеликим вибухомЛ. Цікаво, що зазначений масштаб часу в загальному узгодиться з результатами, отриманими при дослідженні еволюції зірок. Як уже говорилося, чим далі знаходяться ділянки Всесвіту, тим швидше вони від нас віддаляються; галактики уявляються нам такими, якими вони були в далекому минулому, оскільки на світло, що йде від них, потрібен час, щоб до нас дійти. Таким чином, великі телескопи роблять, крім всього іншого, подорож у минуле. Спостерігаючи усе більш далекі об'єкти, ми бачимо, як вони розлітаються зі швидкостями, що усе ближче і ближче до нездоланного бар'єра – швидкості світла. Існують квазари – об'єкти, украй яскраві і видимі на величезних відстанях, – які віддаляються зі швидкостями в 285000 км/с, що лише не набагато менше швидкості світла, рівного 300000 км/с.

Якби ми могли побачити які-небудь об'єкти, Ћприставлені до стінки швидкості світлаЛ, то вони б виглядали так само, як у джерел Всесвіту. Але не всі об'єкти, що містяться у Всесвіті, можна буде коли-небудь побачити (от вихід з парадокса Ольберса!); світло від об'єктів, розташованих далі визначеної відстані, так і не встигає дійти до нас, і вони назавжди залишаються схованими від наших поглядів, так само як занадто далекий будинок на поверхні Землі приховано за обрієм. Але, якщо всі галактики віддаляються від нашої, чи не означає це, що Земля – центр Всесвіту? Відповідь як і раніше негативна. Відстані між будь-якими галактиками збільшуються зі швидкостями, пропорційними самим відстаням, і людина, яка опинилася випадково в межах іншої галактики, знайде справедливість того ж закону Хаббла. При цьому його обрій виявиться зміщеним, і він зможе побачити те, що приховано від нас, у той час як інші об'єкти, видимі з Землі, будуть сховані від нього.

Який же був Всесвіт у момент свого народження? Наше питання має сенс, тільки якщо воно відноситься до миті, одразу після початку, тобто до моменту часу, коли застосування фізичних законів стає вже доречним. Всього через одну соту секунди після початку космос займав набагато менший об'єм, ніж тепер, і був заповнений стиснутою речовиною при температурі в мільярди градусів із густиною в трильйони разів вищою, ніж густина води. У цих умовах не могли існувати ні ядра, ні тим більше атоми, що були б зруйновані бурхливим тепловим рухом. Розширення Всесвіту відбувалося з дуже великою швидкістю. Через кілька хвилин розширення Всесвіту і її охолодження досягли такого ступеня, що стало можливим утворення атомних ядер. Ще через мільйон років температура впала нижче трьох тисяч градусів, і почалося утворення атомів. Кинувши погляд в ту епоху, ми побачили б простір, заповнений хмарою з розпечених газів і сліпучого світла. Ще через мільярд років почалося утворення галактик, зірок і стабільної речовини в сучасному вигляді. Світло, випромінене первісною газовою хмарою, усе ще бродить у Всесвіті; перетерпівши сильні зміни при розширенні Хаббла, він зараз помітний тільки у вигляді мікрохвильового тла (так званого Ћреліктового випромінюванняЛ). Це найдавніше з усіх відомих свідчень історії нашого Всесвіту. Воно було виявлено двома астрофізиками з лабораторії фірми ЋБелл телефонЛ Пензіасом і Уілсоном, відзначеними за своє відкриття Нобелівської премії в 1978 р.

Ми підійшли до останнього питання: яка наукова вірогідність теорії Ћвеликого вибухуЛ? Зрозуміло, не може бути повної впевненості у висновках, зроблених на границі людських знань і заснованих на ризикованих екстраполяціях. Але загалом теорія Ћвеликого вибухуЛ здається цілком справедливою, і вже напевно вона є найкращою з наявних у даний час робочих гіпотез. У всякому разі, панорама, що відкриває нам ця теорія, грандіозна і воістину захоплююча.
http://www.franko.lviv.ua/faculty/geology/