Wpis z mikrobloga

Wszechświat się rozszerza, rozdyma jak balonik.

Wszystko zaczęło się od maleńkiego punktu, następnie rozdęło się do gigantycznych rozmiarów. Jak dużych? Nie wiadomo, obserwowana granica to „tylko” 93 miliardy lat świetlnych. To jak daleko sięga dalej pozostaje tajemnicą.

Ok. Wszechświat się rozszerza. Oczywiście, ale co to tak naprawdę znaczy. Wszechświat - czyli wszystko. Jak by nie patrzeć mój pokój tez jest we Wszechświecie, mimo to ściany się od siebie nie oddalają, a przynajmniej nie na trzeźwo. Polska też nie poszerza swoich granic. Ludzie, co prawda zwiększają swoje rozmiary ale z zupełnie innych powodów.

Co się rozszerza?

Rozszerza się sama przestrzeń, im jest jej więcej, tym ekspansja jest lepiej widoczna.

Można do porównać do zjawiska rozszerzania się metali pod wpływem temperatury. 100 metrowy stalowy pręt wydłuży się bardziej niż 1 metrowy, mimo że oba są wykonane z tego samego. Po prostu w tym dłuższym znajduje się więcej materiału, który może się wydłużyć.

Podobnie jest z przestrzenią.

Prędkość ekspansji to 74,3 km/s na megaparsek (około 3 miliony lat świetlnych). Czyli, w każdej sekundzie, odcinek o długości jednego megaparseka zwiększa swoje rozmiary o 74,3 km. Wydaje się, że to szybko, jednak jeśli spojrzymy na to w odpowiedniej skali, prędkość ta, nie wydaje się już tak imponująca.

Nasza galaktyka ma średnicę 100 000 lat świetlnych. Przyjmując, że tempo ekspansji jest stałe, wychodzi na to, że Droga Mleczna zwiększy swoje rozmiary o 7,6 roku świetlnego w ciągu… miliona lat. Przynajmniej teoretycznie.

Weźmy inny przykład, najbliższa nam galaktyka to Galaktyka Andromedy, oddalona o 2,5 miliona lat świetlnych. Przez milion lat, przestrzeń zawarta między tymi galaktykami wydłuży się o 195 lat świetlnych.

Ogólnie można przyjąć, że każdy odcinek we Wszechświecie w ciągu miliona lat rozszerza się o 0,008%. Oczywiście w przypadku gdy pominiemy wszelkie oddziaływania i założymy, że tempo ekspansji jest stałe.

Można tu zwrócić uwagę na ciekawy fakt.

Szybciej niż światło?

Prędkość ekspansji to 74,3 km/s na megaparsek. Średnica obserwowanego Wszechświata to około 93 miliardy lat świetlnych, czyli 28514 megaparseków. Można powiedzieć, że obiekty znajdujące się na przeciwległych krańcach widzialnego Wszechświata oddalają się od siebie z prędkością 2118590 km/s. Dla porównania prędkość światła to 300 000 km/s.

Czy wszechświat rozszerza się szybciej niż światło? Nie jest to do końca właściwie pytanie. Wszechświat rozszerza się 74,3 km/s na megaparsek. Każdy odcinek zwiększa swoje rozmiary 0,008% w ciągu miliona lat, tylko tyle.

Natomiast możemy spytać, czy istnieją we Wszechświecie obiekty, które oddalają się od siebie szybciej niż światło? Oczywiście, łatwo można to policzyć. Jeśli coś jest od siebie oddalone o 4054 megaparseków to w tym momencie ucieka od siebie z prędkością większą niż światło.

Ale zaraz. Przecież nic nie może poruszać się szybciej niż światło. Czy nie jest to sprzeczne z teorią względności?

Nie do końca. Limit prędkości światła nie obowiązuje dla samej przestrzeni. Ta może się rozszerzać/kurczyć jak tylko chce. To nie galaktyki się od siebie oddalają. Tylko przestrzeń między nimi zwiększa swoje rozmiary. Teoria względności w żadnym miejscu nie jest złamana.

Manipulacja przestrzenią to swego rodzaju furtka umożliwiająca podróże z prędkością nadświetlną. Jeśli kiedykolwiek ludzkość będzie chciała dostać się do innych gwiazd w rozsądnym czasie – bez manipulacji przestrzenią się nie obejdzie.

Czy można zobaczyć galaktyki oddalające się szybciej niż światło? W końcu obserwowany Wszechświat jest dużo większy. Jak to się dzieje, że galaktyki znajdujące się 4054 megaparseki od siebie, są nadal widoczne?

Otóż światło docierające do nas z odległych galaktyk, zostało wyemitowane przez nie, miliardy lat temu. Kiedy przestrzeń zawarta między nimi nie rozszerzała się tak szybko. Taka galaktyka oddala się od nas szybciej niż światło „w tej chwili”, jednak nim to nastąpiło, światło spokojnie zdążyło dostać się do nas, nawet jeśli trwało to miliardy lat.

Jednak nastąpi kiedyś taki moment, że taka galaktyka stanie się niewidoczna. Całe światło jakie miało do nas dojść już to zrobiło. A nowo wyemitowane, nie jest wstanie się do nas dostać, ponieważ przestrzeń rozszerza się już zbyt szybo. Galaktyka zniknie nam z pola widzenia. Znajduje się już „poza horyzontem”.

Za setki miliardów lat większość galaktyk stanie się niewidoczna, będziemy mogli zaobserwować tylko kilka najbliższych. Które będą wiązały jeszcze mocne oddziaływania grawitacyjne.

A właśnie. Oddziaływania.

Czy Brooklyn się rozszerza

Doktor: Dlaczego masz depresję Alvy?

Mama Alvy'ego: Dlatego, że coś przeczytał.

Doktor: Coś przeczytał, co?

Alvy: Wszechświat się rozszerza

Doktor: Wszechświat się rozszerza?

Alvy: Wszechświat to wszystko. Jeśli się rozszerza, to pewnego dnia się rozpadnie... i to będzie koniec wszystkiego!

Mama Alvy'ego: A co cię to obchodzi? [zwraca się do doktora] Przestał odrabiać zadania domowe.

Alvy: Jaki jest sens?

Mama Alvy'ego: Tu jest Brooklyn! Brooklyn się nie rozszerza!

Annie Hall (1977) -reżyseria Woody Allen

Wszystkie odległości we Wszechświecie zwiększają zwoje rozmiary o 0,008% na milion lat. Dzieje się tak w przypadku gdy pominiemy wszelkie pozostałe oddziaływania. W rzeczywistości ekspansja jest dominująca tylko w ogromnych skalach, gdy siły wiążące poszczególne obiekty są bardzo słabe. Na przykład siła grawitacji między grupami galaktyk, oddalonych od siebie o miliardy lat świetlnych jest znikoma, ekspansja Wszechświata może w takim wypadku spokojnie przejąć stery.

Jednak w mniejszych skalach już tak nie jest. Wcześniej napisałem, że nasza galaktyka zwiększy swoje rozmiary o 7,6 roku świetlnego w ciągu miliona lat. Nie jest to do końca prawda. W rzeczywistości Droga Mleczna będzie przez długi czas opierać się rozszerzaniu. Siły grawitacyjne są dostatecznie silne by powstrzymać naszą galaktykę przez rozerwaniem. Przynajmniej jeszcze teraz.

Podobnie jest na Ziemi. Czy Brooklyn się rozszerza o te 0,008% na milion lat? Oczywiście że nie, siły elektromagnetyczne trzymają jeszcze materię „w kupie”. Natomiast siły jądrowe nie pozwalają na rozerwanie atomów.

Można to porównać do boi na morzu, związanych linami. Woda porusza się w różne strony, jednak boje nie oddalają się od siebie, mocne liny utrzymują je blisko. Jednak kiedyś mogą przyjść wyjątkowo mocne fale, które zdołają przerwać więzy trzymające boje. Wtedy te zaczną się od siebie oddalać.

Jeszcze jedna kwestia.

Galaktyki się od siebie oddalają... no prawie zawsze

Galaktyki się od siebie oddalają. Przeważnie tak jest. Jednak jest jeszcze kilka czynników które należy uwzględnić.

Galaktyki wykonują też ruchy własne, nie związane z rozszerzaniem się Wszechświata. Jak rozbite kule bilardowe. Każda ma jakiś swój ulubiony kierunek w którym podąża. Np. wspomniana wcześniej Galaktyka Andromedy zmierza w naszym kierunku, za niecałe 4 miliardy lat zderzy się z naszą Drogą Mleczną. Wbrew pozorom nic strasznego się wtedy nie powinno stać.

Można powiedzieć: galaktyki oraz gromady galaktyk mają tendencje do oddalania się od siebie. Im większa odległość między nimi tym lepiej jest to widoczne. Galaktyka Andromedy jest jednym z wyjątków potwierdzających regułę.

Coraz szybciej

Jednym z największych odkryć astronomii jest stwierdzenie faktu, że tempo ekspansji Wszechświata rośnie. Przestrzeń rozszerza się coraz szybciej i wszystko wskazuje na to, że będzie tak już zawsze. W tej chwili siły grawitacji powstrzymują rozpad galaktyk. Jednak w odległej przyszłości może już tak nie być.

Czynnik zwiększający tempo ekspansji owiany jest tajemnicą. Naukowcy nie wiedzą skąd się bierze oraz czy będzie się zmieniał. Nadano mu tylko nazwę: ciemna energia.

Jeśli przyjmiemy, że wszystko zostanie tak jak jest teraz: czyli tempo ekspansji wzrasta w miarę upływu czasu. To za setki miliardów lat nawet nasza galaktyka może zostać rozerwana. Wszystkie gwiazdy oddalą się tak, że przestaną być widoczne. Nocnego nieba nie rozświetli już nic. Wszechświat będzie zimnym i pustym miejscem. Na pocieszenie można powiedzieć, że do tego czasu Ziemia już dawno przestanie istnieć.

Jednak to jeszcze nie koniec, całkiem możliwie, że tempo ekspansji będzie już tak duże, że nawet pojedyncze atomy, nie będą wstanie się mu oprzeć. Za biliony lat mogą zostać rozerwane. We Wszechświecie nie będzie już nic z wyjątkiem pojedynczych cząstek elementarnych, które z czasem wpadną do czarnych dziur. Czarne dziury też w końcu wyparują. Wszechświat wypełniać będzie tylko promieniowanie elektromagnetyczne.

Ciemno, zimno i pusto. Prawdziwy koniec świata

Żródło: http://m51.pl/historia-wszechswiata/w-jaki-sposob-wszechswiat-sie-rozszerza

#ciekawostki #artykul #wszechswiat #kosmos #nauka
  • 13
@PrzemytnikCzosnku: >100 metrowy stalowy pręt wydłuży się bardziej niż 1 metrowy, mimo że oba są wykonane z tego samego. Po prostu w tym dłuższym znajduje się więcej materiału, który może się wydłużyć.

Czynnik zwiększający tempo ekspansji owiany jest tajemnicą.


nie wiem czy nadążam, ale czy to pierwsze nie jest właśnie odpowiedzią na drugie? skoro się rozszerza, to jest coraz więcej materiału który może się rozszerzać, więc rozszerza się bardziej (=szybciej ??)
@luka93: niestety ale jest to niemożliwe, czarne dziury to tylko w #!$%@? małe słońca, one nie wsysają/pochłaniają materii, materia krąży wokół nich tak jak wokół słońca. ale to też sama teoria która może być mylna.
@Pempik: co to znaczy małe słońca???? czarne dziury to zapadnięte gwiazdy. i pochłaniają w takim sensie, że jak coś do niej wpadnie to już się nie wydostanie. pochłaniają też światło
@PrzemytnikCzosnku: A to ciekawe, właśnie przerabiam kurs i dokładnie o tym ostatnio słuchałem :-D

Swoją drogą polecam

Kurs na edx o zagadkach wszechświata

Fajnie prowadzony przez 2 wybitnych specjalistów (jeden z prowadzących dostał Nobla, za odkrycie, że tempo rozszerzania wszechświata wzrasta)
@AAA90: tak wiem. tzn M-teoria to teoria wszystkiego, z której wynika że musiałoby być 10 wymiarów. a ta teoria mówiąca o tym że na początku tyle było, ale rozszerzają się 4 a 6 się kurczy to jedna z interpretacji potencjalnego istnienia tych 10 wymiarów.