Temat: Rozszerzanie się Wszechświata.

Każdy z nas słyszał o Wielkim Wybuchu od którego zaczyna się znana nam historia Wszechświata. Astronomowie zauważyli, że im dalej się od nas znajduje jakaś galaktyka, tym szybciej od nas ucieka.

Już mówiliśmy jak wyznacza się odległości do galaktyk - za pomocą świec standardowych.

A jak zmierzono prędkość oddalania się galaktyk? Za pomocą efektu Dopplera. Tak jak dźwięk oddalającej się od nas karetki pogotowia jest obniżony, tak samo światło, które odbieramy od uciekającego od nas źródła zmniejsza swą częstotliwość. To znaczy, że na przykład światło ultrafioletowe staje się światłem filetowym, fioletowe niebieskim, niebieskie zielonym, zielone żółtym, wreszcie czerwone podczerwonym. Nazywamy to przesunięciem ku czerwieni.

Znamy dobrze widmo wszędobylskiego wodoru: linia czerwona, niebieska, ciemnoniebieska i fioletowa. Gdy świeci wodór w oddalonych galaktykach, wszystkie te linie są przesunięte w stronę czerwieni czy nawet podczerwieni.

.

Jakim jednak sposobem wszystko oddala od nas? Jesteśmy w środku świata?

Kopernik stwierdził, że Ziemia nie jest środkiem świata, że jest nim za to Słońce. Można iść dalej w tym rozumowaniu. Wymyślono zasadę kopernikańską, która głosi, że jesteśmy zupełnie przeciętnym miejscem, a pępka świata po prostu nie ma. Z każdego miejsca Wszechświat wygląda podobnie.

Wyobraźmy sobie balon, na którym zaznaczymy punkty. Kiedy będziemy go nadmuchiwać, punkty będą się od siebie oddalać - wszystkie od wszystkich. Nie można powiedzieć, że oddalają się od któregoś konkretnego.

Jednak co powoduje nadymanie się przestrzeni?

Uważa się, że przestrzeń nie rozdyma się wszędzie, a tam gdzie nie ma materii - w międzygalaktycznej pustce. Wszechświat jest zatem jak rosnące ciasto drożdżowe. W cieście siłę rozdymającą wytwarza gaz produkowany przez drożdże - dwutlenek węgla. We wszechświecie źródło tego odpychania nazwano „ciemną energią”. Ciemną nie dlatego, że ma czarny kolor, a dlatego, że jesteśmy zbyt ciemni, by ją pojąć.

Ponieważ wykryto, że Wszechświat rozszerza się coraz szybciej, wysnuto hipotezę, że tej ciemnej energii przybywa i być może pokona ona nawet grawitację trzymającą gwiazdy w galaktykach. Galaktyki się rozpadną. Potem kolejno pokona wiązania chemiczne w cząsteczkach, rozwali na nukleony jądra atomowe, a nukleony na kwarki.

Ciekawa wizja zwana „kosmicznym rozdarciem”. Choć taka historia może się okazać prawdziwa, sądzę, że jest mocnym fantazjowaniem.

Praca domowa dla ambitnych

Proponuję dwa ciekawe wyliczenia na poziomie klasy pierwszej szkoły średniej:

• prędkości oddalania się jakiejś galaktyki

• wyliczenia wieku wszechświata

Proszę obejrzeć na Youtube film:

Rozszerzanie wszechświata - Prawo Hubble'a / Expanding the Universe - Hublle's Law

link:

Film pokazuje jak można wyliczyć prędkość oddalania się danej galaktyki. Za przykład wzięta jest galaktyka dwa razy dalsza niż Wielka Galaktyka w Andromedzie. Nie jest to najlepszy przykład, bo akurat na takich odległościach siły grawitacji jeszcze przeważają. Galaktyka Andromedy przyciągnie się z naszą i zderzą się za 5 mld lat, tzn. wtedy gdy nasze Słońce zmieni się na krótko w czerwonego olbrzyma, a zaraz potem w białego karła.

Teraz kolej na wyliczenie wieku Wszechświata.

Na filmie:

Kiedy był Wielki Wybuch? / Age of the Universum - Big Bang

Link: https://www.youtube.com/watch?v=grFoC5CWQXg

Założono, że kiedyś materia tworząca obecne galaktyki była praktycznie w tym samym miejscu. Obecnie jedna galaktyka oddaliła się od drugiej na odległość r.

---