Domov
Novinky
Projekt
Archív ?lánkov
Optimalizácia
Návody
Galéria
Stiahnite si
Odkazy
Diskusné fórum
Fórum - archív
Vyhľadávanie
TO-DO
Kontakt

BOINC.SK


Od 1.1.2002


Astronomický
snímok
dňa

APOD






Page Rank
 
 
Einstein@Home a veci súvisiace 2/3:
O neutrónových hviezdach, gravitácii a kozmológii.


Po osvetlení pôvodu páchateľov sa teraz pozrime podrobnejšie aj na samotné gravitačné vlny a ich vzájomný súvis, a na ich význam pre fyziku a pochopenie vesmíru. Ako som už načrtol, bieli trpaslíci, neutrónové hviezdy a čierne diery sú nevyhnutnými záverečnými štádiami vývoja hviezd. Žiadna sa tomu nevyhne (vynechajme teraz pre jednoduchosť detaily typu hnedí trpaslíci, ktorí nie sú pravými hviezdami). Z toho plynie, že ich už v priebehu trvania vesmíru vzniklo obrovské množstvo (momentálne v priemere vo vesmíre vzniká a existuje už tretia generácia hviezd, čiže dnešné hviezdy sú vnuci prvotných hviezd, keďže mračná, z ktorých sa súčasné hviezdy stvorili obsahovali už aj ťažké prvky z predtým vybuchnutých supernov). Možno viete, ale väčšina hviezd nežije sama (podobne ako ľudia), a tvoria viachviezdne systémy, väčšinou (tiež podobne ako ľudia) dvojhviezdne systémy. Preto nie je veľmi zriedkavé, keď pozorujeme aj pár živá hviezda-mŕtva hviezda, prípadne dokonca aj mŕtva hviezda-mŕtva hviezda. Prvý prípad sa prejavuje tým, že väčšinou mŕtva hviezda gravitačne „cucia“ hmotu zo svojej súputníčky (nepripomína vám aj toto niektoré ľudské dvojice? :-), táto hmota po špirále postupne padá na mŕtvu hviezdu (a vzniká tzv. akréčny disk), pričom v tomto disku sú častice urýchľované (za vhodných podmienok, napr. existenciou magnetického poľa a rýchlej rotácie) až takmer na svetelné rýchlosti, a môžu vyžarovať žiarenie v úzkom kuželi okolo osi rotácie hviezdy. Keďže bieli trpaslíci sú predsa len ešte stále trocha „veľký“, efekt extrémneho urýchľovania hmoty sa prejavuje hlavne pri neutrónových hviezdach (priemer cca desať kilometrov) a čiernych dierach. Neutrónové hviezdy navyše extrémne rýchlo rotujú (až niekoľkostokrát za sekundu) aj so svojim neskutočne silným magnetickým poľom, takže takýto kužeľ žiarenia rotuje spolu s nimi a funguje ako „maják“, ktorý do okolitého vesmíru vysiela signál. Pre predstavu – magnetické pole neutrónovej hviezdy je tak silné (milióny miliardkrát silnejšie ako magnetické pole Zeme), že keby ste sa nachádzali v jej blízkosti tak aj keby sme „zrušili“ gravitačné vplyvy, samotné magnetické pole by vás okamžite zabilo tým, že by vám vytrhalo atómy železa z vašich červených krviniek. Pozemské urýchľovače (vrátane LHC) sú len detskou hračkou v porovnaní s tým, čo dokáže s časticami urobiť magnetické pole neutrónovej hviezdy... Ale vráťme sa ku kužeľu vyžarovaného žiarenia - ak kužeľ náhodou pretína Zem, môžme pozorovať pravidelné blikanie, pulzovanie – tzv. pulzar, o ktorom bola reč na začiatku tohto článku. Takže nenechajte sa mýliť rozdielnymi pojmami „pulzar“ a „neutrónová hviezda“ – každý pulzar je iba vzhľadom na Zem vhodne natočenou neutrónovou hviezdou s akréčnym diskom, ktorý vyžaruje žiarenie. Prvý pulzar objavila jedna študentka v roku 1967 a vtedy bol ich zdroj nazvaný LGM („Little Green Men“ – malí zelení mužíci, keďže tak pravidelné impulzy sa dovtedy z vesmíru nikdy nepozorovali), až potom sa našlo vysvetlenie tohto zváštneho úkazu tak ako som vám ho tu popísal. Dnes už poznáme cca 1400 pulzarov. [Katalóg pulzarov nájdete napr. na http://www.atnf.csiro.au/research/pulsar/psrcat/. ]

Zaujímavú vec urobili astronómovia z Jodrell Bank Observatory, ktorí previedli signál z niektorých pulzarov do zvukovej podoby (jedna otočka pulzaru – jeden „blik“ – je jeden krátky zvukový signál). Vypočujte si ich. Pri počúvaní nasledovných záznamov si treba uvedomiť, že počujeme rýchlosť rotácie telesa veľkého desať kilometrov a ťažkého ako jedenapol nášho Slnka! Naša Zem sa otočí len raz za 24 hodin, takže si to porovnajte a skúste si to počas počúvania aj predstaviť: Toto je zvuk starého pulzaru, ktorý už veľa energie vyžiaril (na tvorbu signálov ale aj gravitačnými vlnami) Toto je rýchlosť rotácie stredne rýchleho pulzaru, ktorý je mladší ako predchádzajuci. Teraz pozor, toto už je zvuk najznámejšieho pulzaru v Krabej hmlovine, o ktorom bude ešte reč v tretej časti tohto článku. Ten má len tisíc rokov (vznikol v roku 1054 – to vieme lebo čínski astronómovia pozorovali výbuch supernovy pri ktorom vznikol) a preto je už dosť rýchly. A teraz pozor na uši – toto je zvuk najrýchlejšieho známeho pulzaru – táto desaťkilometrová guľa o hmotnosti prevyšujúcej hmotnosť nášho Slnka sa otočí 642 (šesťstoštyridsaťdva) krát za jednu jedinú sekundu! Naozaj extrémna rýchlosť, povrch tohto pulzaru sa vďaka takejto rotácii pohybuje jednou sedminou rýchlosti svetla (cca stopäťdesiat miliónov km/hod), takže viete si predstaviť silu gravitácie keď to hviezdu neroztrhá na kusy! (veď si to porovnajte s tým, ako vás odstredivá sila tlačí napr. na stenu auta v prudkej zákrute – a to nejdete rýchlosťou 150 miliónov km/hod)

Ale vráťme sa k téme - takže takýto maják je výborným signálom pre astrofyzikov – hovorí nám „pozor, som tu, neutrónová hviezda ktorá od svojho súputníka nasáva hmotu, pozrite sa na mňa, pretože práve ja vysielam aj gravitačné vlny!“. Takže preto nás zaujímajú práve pulzary, na ktoré sa zamerajú aj observatóriá LIGO v Spojených štátoch a GEO 600 v Nemecku, z ktorých údaje budete vo vašich počítačoch analyzovať, a takisto aj podobné prístroje po svete - TAKA v Japonsku, UWA v Austrálii, VIRGO v Taliansku a chystaná LISA vo vesmíre (spolupráca ESA a NASA).

No dobre, poviete si, ale prečo práve pulzary sú takým dobrým zdrojom gravitačných vĺn? Odpoveď je jednoduchá a troška už vyplýva aj z toho čo som už napísal – keďže neutrónová hviezda má veľkú hmotnosť a extrémne malý polomer, v jej okolí existuje už veľmi silné zakrivenie priestoročasu. Čiže priestoročas je silne zvlnený, a ako aj „zdravý rozum“ hovorí, každé zakrivenie vyvoláva následne „vlny“. Táto analógia sa možno zdá primitívna, ale naozaj funguje a nie je ďaleko od reality. Takže ak si časopriestor predstavujete ako veľkú napr. gumennú plochu rozprestretú cez celý vesmír, ktorá sa prehýba a zohýba pod hmotnými telesami, tak vaša predstava nie je o nič horšia ako predstava fyzikov. Vlastne si dovolím tvrdiť, že je presne rovnaká. Takže – ak sa dostatočne ťažké a malé teleso, ktoré silne zakrivuje priestoročas (prehýba gumennú plochu) ešte aj pohybuje okolo blízkej hviezdy (obieha), vznikajú z toho gravitačné vlny, ktoré sa šíria priestoročasom preč. A my ich môžeme zachytiť.

Ovšem, keďže sa hovorí že lepšie raz vidieť ako stokrát počuť (či čítať), pozrite si nasledujúce názorné animácie (mpeg, 3 MB) dvojice neutrónová hviezda – pulzar (pre tých z vás, ktorí si tento článok čítajú napr. doma a máte pomalšie pripojenie na internet, pozrite si tieto animácie spracované a teda pamäťovo menej náročné priamo z nášho webu: animácia1, animácia2). Pulzar vysiela v úzkom kuželi vysokoenergetické žiarenie do okolia, ktoré – ak kužeľ pretína Zem – môžme registrovať ako veľmi pravidelné impulzy. Druhá neutrónová hviezda v tejto konkrétnej simulácii nevyžaruje žiadne takéto žiarenie (ale poznáme už aj také prípady). Priestoročas je znázornený ako „gumenná sieť“na ktorej obe hviezdy obiehajú okolo spoločného centra, pričom vyžarujú gravitačné vlny do okolia. Tým pádom strácajú pomaly energiu a čoraz viac sa k sebe približujú, až nakoniec ( druhá animácia (mpeg, 5 MB) ) sa spoja, pričom nastane veľmi silné „žblnknutie“ na gravitačnej „hladine“, ktoré „naše“ BOINCácke observatóriá LIGO a GEO 600 môžu zachytiť. V prípade, že spoločná hmotnosť oboch neutrónových hviezd je dostatočne vysoká, môže po takomto spojení dokonca vzniknúť aj čierna diera (to je ten „lievik“ ktorý tam po zrážke vznikne – nekonečne zakrivený priestoročas, „diera“). A ešte malá poznámka – proces, ktorý vidíte na obrázku je veľmi spomalený – v skutočnosti by zabral len tisíciny sekundy. Animácie sú majetkom Jodrell Bank Observatory.

Na tejto animácii vidíme proces nasávania hmoty neutrónovou hviezdou (alebo aj bielym trpaslíkom či čiernou dierou) z hviezdneho súputníka. Hmota po špirále klesá na kompaktnú hviezdu, pričom za istých podmienok vyžaruje intenzívne žiarenie v smere osi rotácie. Okrem toho môže v týchto smeroch urýchľovať a „vystreľovať“ vysokoenergetické častice (tzv. výtrysky, po angl. „jet“).

Obrázok 1: Existuje tu aj varianta “veľký brat“ – obrovské čierne diery v centrách galaxií (ktoré majú hmotnosť niekoľko sto miliónov (!) hmotností Slnka a polomer ako celá naša Slnečná sústava). Takéto giganty priťahujú okolité hviezdy, ktoré sú najskôr „naporciované“ tým, že ich čierna diera roztrhá na kusy, ktoré potom po špirále padajú do čiernej diery, pričom vyžarujú žiarenie a častice s obrovskou energiou, ktoré tryskajú častokrát aj ďaleko za hranice galaxie (a ak sa zrážajú s medzihviezdnou hmotou tak žiaria a môžme ich aj vidieť). Na tomto obrázku vidíte galaxiu M87 (moja obľúbená, také pekné galaktické žihadlo, ktoré stále má čím prekvapiť..) s výtryskom dlhým niekoľko tisíc svetelných rokov, spolu s detailným záberom na tesné okolie čiernej diery v strede. Aj tieto procesy samozrejme môžu generovať gravitačné vlny, i keď nie až natoľko intenzívne. Mimochodom, aj v centre našej Mliečnej dráhy s vysokou pravdepodobnosťou existuje obrovská čierna diera o hmotnosti niekoľko miliónov hmotností slnka. Zatiaľ ju ale priamo nevidíme, pretože nám v tom bránia ohromné medzihviezdne mračná, ale máme už dosť nepriamych dôkazov, že tam naozaj je. Okrem toho, ukazuje sa, že každá väčšia galaxia má jednu veľkú čiernu dieru vo svojom strede, s hmotnosťou približne jedno promile hmotnosti celej galaxie. Niektoré galaxie majú dokonca aj dve približujúce sa obrie čierne diery - vedci už také našli! Viete si predstaviť čo sa stane, keď sa spoja takéto dve čierne diery, obrovské trhliny v časopriestore veľké ako naša slnečná sústava, vážiace každá toľko čo niekoľko desiatok miliónov Sĺnk? Gravitačné a energetické tsunami (ale žiadne obavy, život na Zemi to neohrozí, pokiaľ sa to nestane v našej Galaxii. To sa stane až za päť miliárd rokov, keď sa naša Galaxia zrazí s galaxiou v Androméde a čierne diery v ich stredoch splynú. Ale to už aj naše Slnko bude na konci svojho života...). Príroda prekonáva fantáziu autorov sci-fi! Výsledok takejto zrážky vedci už tiež našli – nedávno čerstvo objavená supergigantická čierna diera o hmotnosti cca päť miliárd hmotností Slnka! Ale o tom možno v inom článku...

Veľmi peknú 3D interaktívnu animáciu akrécie hmoty na čiernu dieru možte nájsť na tejto stranke (ale potrebujete mať nainštalovaný Cult3D player, cca 1.5 MB, podľa vlastnej skúsenosti nerobí žiadne problémy pri inštalovaní pod Win XP...)

Po tejto tak trochu extrémistickej pasáži tu je hodno urobiť ešte jednu dôležitú poznámku či doplnok o tom, ako významnú vec pre fyziku by sa vlastne objavenie gravitačných vĺn predstavovalo. Bol by to len menší objav ktorých už bolo veľa, alebo bol by to epochálny prelom v poznaní vesmíru? Na odpoveď si pripomeňme, že vo vesmíre existujú štyri základné sily (interakcie medzi fyzikálnymi časticami) –

Silná – sprostredkúva interakciu vnútri atómového jadra, vďaka nemu jadro drží pokope. Má malý dosah, takže na veľké vzdialenosti nemá vplyv. Túto interakciu prenášajú pre fyzikov dobre známe a pozorované častice súhrnne zvané mezóny.

Slabá – podobne ako silná interakcia má len malý dosah, takže sa prejavuje len vo svete atómových jadier a častíc. Aj túto interakciu spotredkovávajú už dobre známe a zmerané častice (W a Z bozóny, ktorými sa tu nebudeme teraz zapodievať). V poslednej dobe sa objavujú aj indície pre existenciu ďalšej, tzv. superslabej interakcie, ale tým sa teraz taktiež nebudeme zapodievať (inak je to veľmi vzrušujúca možnosť!).

Elektromagnetická - táto interakcia je asi stokrát slabšia než silná interakcia, lenže má jednu veľmi dôležitú vlastnosť – má nekonečný dosah! To znamená, že fotón – častica, ktorá túto interakciu sprostredkúva („nosič“) – sa môže šíriť hoci aj na druhú stranu vesmíru, a my ju môžeme pozorovať. Vďaka tejto interakcii vidíte všetko čo vidíte a vďaka tejto interakcii vieme väčšinu našich poznatkov o vesmíre. Do tejto interakcie spadajú všetky vlnové dĺžky, ktoré pozorujeme – gama žiarenie, röntgenové žiarenie, UV žiarenie, viditeľné svetlo, infračervené žiarenie, mikrovlnné žiarenie (áno, aj vaša mikrovlnná trúba doma využíva elektromagnetickú interakciu), a dokonca aj rádiové vlny. Všetky tieto „okná“ do vesmíru sú stále len jedno a to isté – elektromagnetická interakcia. A rovnako aj pozemské veci ako váš mobilný telefón, rádio, televízor, mikrovlnka, infračervený port na PC, bezdrôtová myš či klávesnica, bluetuth, rontgen, CT či magnetická rezonancia v nemocnici, všetky tieto veci majú spoločného menovateľa – využívajú elektromagnetické vlny.

Posledná, štvrtá interakcia – gravitačná – má niekoľko osobitostí. Je totiž až 1042 (desať na štyridsiatudruhú) krát slabšia ako elektromagnetická. To je nepredstaviteľne obrovské číslo! Pre porovnanie – rozdiel medzi veľkosťou atómového jadra a vaším telom je „len“ 1015, čiže oveľa oveľa menší! Napriek tomu, keďže jej dosah je tiež nekonečný, má rozhodujúci vplyv na vývoj vesmíru, pretože na veľké vzdialenosti je jej súhrnný účinok už obrovský (už aj spomínaný gravitačný kolaps a rovnováha hviezdy, tvar galaxií atď...). Je tu však ešte jedna veľmi dôležitá vec – častice, ktoré túto interakciu sprostredkuvávajú, tzv. gravitóny, ktoré predpovedal Einstein, nikto ešte nikdy nepozoroval.

Takže ide tu naozaj o veľmi užitočnú vec. V podstate všetko čo vieme o vzdialenom vesmíre vieme len vďaka jedinému elektromagnetickému „oknu“ (odhliadnuc od pozorovania neutrín, ktoré však je zatiaľ len v plienkach vďaka nemožnosti detekovať nízkoenergetické neutrína). Všetko čo vieme aj o gravitácii a vesmíre je len nepriamo sprostredkované elektromagnetickým žiarením – vidíme hviezdy, galaxie a medzihviezdne mračná, ktoré svietia, a z nich niečo vieme o celkovej štruktúre vesmíru a gravitácii, ktorá riadi jeho chod.

Dám vám teraz jednu otázku: Čo by sa stalo, keby sme dokázali zachytiť gravitóny? (čiže „vidieť“ gravitáciu samotnú). Odpoveď je teraz už asi jednoduchšia - otvorilo by sa nám úplne nové okno do vesmíru, ktorého význam pre pochopenie vesmíru by bol rovnaký ako význam všetkých doterajších okien dohromady. Dokázali by sme sa pozrieť na vesmír konečne očami hmoty, očami časopriestoru, a nielen očami elektromagnetickými, ktoré tak strašne obmedzujúco závisia na tom, že hmota musí svietiť!!
Je to rovnaké ako keby v nočnom tmavom lese osvetlenom len zhlukmi svätojánskych mušiek (galaxií) zrazu vyšlo slnko a vy ste konečne jasne uvideli kde to ste.

Povedzme si teraz hneď aj niečo podrobnejšie o tejto možnosti. Nie je to tak dávno, čo totiž vedci zistili veľmi prekvapujúcu skutočnosť – všetko čo sme doteraz vo vesmíre pozorovali, všetky tie desiatky miliárd hviezd v našej Galaxii, všetky tie desiatky miliárd galaxií po celom vesmíre, svietiacich mračien atď, všetko toto tvorí len asi 5 (päť) percent celkovej hmoty vesmíru! Vyplýva to z pozorovaní pohybu hviezd a galaxií, ktoré je riadené gravitáciou. Keby bolo vo vesmíre len toľko hmoty koľko vidíme, galaxie a hviezdy by sa pohybovali úplne inak. Lenže čo to je za hmota, ktorá dokáže hýbať vesmírom? Dostala výstižný nazov – tmavá hmota. Existovalo viacero teórií o tom, z čoho by mohla pozostávať. Jedna vec bola istá takmer od začiatku – tejto hmoty musí byť obrovské množstvo a určite ju nemôžu tvoriť nesvietiace planéty či mŕtve hviezdy, tých je totiž vo vesmíre na to príliš málo. Ešte donedávna sa myslelo, že veľkú časť tejto hmoty tvoria neutrína, zaujímavé častice, o ktorých sa vlastne tiež len nedávno prekvapujúco zistilo, že nemajú nulovú hmotnosť. Lenže posledné mesiace už je presnejšie ohraničená ich hmotnosť a tá hovorí jednoznačne – neutrína nemôžu tvoriť viac ako cca ďaľších 5 percent tmavej hmoty. Čo teda ju tvorí? Objavili sa exotické teórie tvrdiace, že tmavá hmota sa skladá z úplne neznámych a nových častíc. A je stále dosť pravdepodobné, že časť tmavej hmoty je naozaj tvorená neznámimi časticami. Napriek tomu, úplne nedávno astronómovia urobili v tejto oblasti veľký pokrok – nepriamimi metódami objavili gigantické medzigalaktické prachovoplynové mračná (nepleťte si to s tými „malými“ medzihviezdnymi mračnami, teraz hovoríme o oveľa väčších a hmotnejších objektoch medzi samotnými galaxiami vážiacimi omnoho viac ako celé galaxie!). Zjavne keď vznikol vesmír, tak nie všetka hmota skolabovala a sformovala sa do galaxií a hviezd. Väčšina hmoty zostala nedotknutá plávať v nesmiernych hlbinách medzigalaktických priestorov a nikdy z nej nevznikli hviezdy, ktoré by svietili a teda by nás upozornili na ich existenciu. A čo je najdôležitejšie – tieto mračná tvoria až 80 percent celkovej hmoty vesmíru. Obrovské číslo, je to 16krát viac ako je všetka doteraz pozorovaná hmota. Napriek tomu, stále to má jednu vážnu vadu. Astronómovia ju objavili len vďaka tomu, že pozorovali pohyb svietiacej hmoty. Čiže nepriamo. Je to ako keby ste sa snažili urobiť mapu krajiny podľa počtu a dráhy letu vtákov ktorí nad ňou lietajú. Zistíte že tam asi nejaká krajina je, a zistíte kde sú približne nejaké veľké pohoria (vtáky tam budú lietaž vyššie) ale to je všetko, nezitíte už nič viac. Čo s tým? Dá sa tmavá hmota priamo pozorovať aj keď ju nikdy neuvidíme? A čo dokonca ten zvyšok tmavej hmoty, ktorý netvoria ani medzigalaktické mračná?

Určite tušíte kam mierim. Áno, odpoveď je – dozvieme sa to pozorovaním gravitačných vĺn. Tmavá hmota totiž bez výnimky až do posledného percenta vyžaruje gravitačné vlny a gravitóny, rovnako ako hmota svietiaca. Ak zachytíme gravitóny s dostatočnou citlivosťou, zrazu sa pre nás stane celý vesmír pozorovateľný. Bez výnimky. Nebudeme už zavislý na pozorovaní svietiacich úbohých 5 percent. Uvidíme všetko. Medzigalaktické mračná, a čokoľvek ďalšie akokoľvek exotické.

Čiže gravitačné vlny pre nás znamenajú prinajmenšom teoretickú možnosť pozorovať úplne všetko. No nestojí za to venovať tomuto procesorový čas vášho počítača?!!

Samozrejme to neznamená, že hneď ako ich objavíme, tak sa všetko vyrieši. Treba potom skonštruovať naozaj veľké detektory gravitačných vĺn na Zemi i vo vesmíre, s dostatočnou citlivosťou a presnosťou. Navyše, gravitačné vlny podobne ako elektromagnetické majú rôznu frekvenciu - rýchlorotujúce objekty generujú vysokofrekvenčné gravitačné vlny kým „pomalé“ procesy ako napr. spomínaná tmavá hmota generujú nízkofrekvenčné gravitačné vlny. Pozemské detektory nikdy nebudú vďaka gravitačnému vplyvu Zeme schopné registrovať nízke frekvencie gravitačných vĺn (podobne ako pozemské ďalekohlady nie sú schopné efektívne pozorovať napr. infračervené elektromagnetické vlny, alebo podobne aj ako naše oči nie sú schopné registrovasť iné frekvencie ako frekvencie viditeľného svetla). Analógia je samozrejme len približná, lebo gravitačné vlny niektorých frekvencií na Zemi nemôžme zachytiť najmä kvôli prehlušeniu seizmickými vlnami, vznikajúcimi napr. pri pohybe tektonických dosiek alebo ako dôsledok presunu veľkých más hmoty v zemskom plášti (tzv. plášťové hríby). Bude treba teda postaviť detektory vo vesmíre (spomínaná LISA bude prvým takýmto detektorom). Aj práve preto je však dôležité gravitačné vlny konečne už objaviť, aby sa otvorila cesta pre tieto pokročilé zariadenia. Veď aj v roku 1610 mal prvý Galileov ďalekohľad parametre dnešnej detskej hračky, a dnes už máme Hubblov vesmírny teleskop...

Takže, troška sme si priblížili kto je za gravitačné vlny zodpovený, na čo nám také vlny vôbec môžu byť, a v tretej časti by sme sa pozreli bližšie na zúbky neutrónovým hviezdam (čiže aj pulzarom), ktorých polohu môžte vidieť aj na grafickom výstupe einstein@home. Ako ich vidí dnešná veda? Čo o nich vieme? Prečítajte si tretiu časť a dozviete sa.

A na záver tohto dielu by som vám ešte rád ukázal dve veci, ktoré podľa mňa pomerne názorne ukazujú silu gravitácie na veľkých vzdialenostiach a jej vplyv na vytváranie našej predstavy o vesmíre. Na tejto poslednej animácii uvidíte výrez z nášho vesmíru v tvare kocky - jedna jej hrana má rozmer niekoľko stoviek miliónov svetelných rokov, takže sa jedná o obrovský priestor. Štruktúra, ktorú vidíte, je tvorená miliardami galaxií - všetky sú zoskupené do mamutej "peny", ktorá vznikla vďaka gravitačným nehomogenitám na počiatku vesmíru (ktoré mimochodom vznikli z kvantových nerovnomerností časopriestoru a neskôr boli nafúknuté do rozmerov galaxií - je to fascinujúce, ale súčasná štruktúra celého vesmíru je presne analogická štruktúre priestoru na najmenších škálach - čiže všetko so všetkým súvisí, najmenšie s najväčším...) Tieto postupne nabaľovali na seba ďalšiu a ďalšiu hmotu až vznikli hviezdy, galaxie, kopy a superkopy galaxii a - obrázok ktorý ste videli. Veľmi dôležitú rolu v tomto procese zohrala aj tmavá hmota. Simulácie jednoznačne ukazujú , že pozorovaná štruktúra vesmíru sa dá vysvetliť jedine existenciou tmavej hmoty. Aj preto je dôležité pozorovať gravitačné vlny, lebo nám pomôžu pochopiť vývoj vesmíru a to, prečo sú galaxie zoskupené tak ako vidíte na animácii. Mimochodom, naša skupina galaxií je priťahovaná jednou z tých "stien" - vedci to nazvali "Veľký atraktor". Je facinujúce, akú moc majú fyzikálne procesy, ktroré si pohadzujú s celými galaxiami ako so zrknami piesku. Potom sa nezdá až tak nepravdepodobná možnosť, že gravitácia nám môže umožniť cestovanie hyperpriestorom, a to vďaka tzv. červím dieram (dve navzájom prepojené čierne diery vytvárajúce tak "tunel" medzi dvoma oblasťami vesmíru), ktoré vďaka svojej nekonečnej gravitácii prepoja odľahlé miesta vesmíru - toto už nie je sci-fi, matematické prepočty ukázali, že to je možné, problémom je veľmi malá stabilita takýchto prepojení, ktorá znemožňuje takéto cestovanie dokonca aj elementárnym časticiam. Pred niekoľkými týždňami som však čítal prácu z oblasti kvantovej kozmológie, ktorá navrhuje možnosti ako takýto objekt stabilizovať. Je teda možné, že to o čo sa mi len ešte snažíme vyspelé civilizície mohli dávno zvládnuť. Aby som ešte viac načrel do pokladnice modernej vedy, kvantová kozmológia pripúšťa aj možnosť, že existuje nekonečne množstvo paralelných vesmírov, ktoré existujú vo viacrozmernom priestore, pripomínajúc tak akési bubliny, ktoré sa nafukujú a zmenšujú. Dostatočme silná gravitácia môže v časopriestore vytvoriť výklenok (deformáciu), ktorý pri dostatočnej energii sa môže dokonca odštiepiť od pôvodného vesmíru a vytvoriť vesmír nový! Veľmi vyspelá civilizácia disponujúca dostatočnými znalosťami a najmä energiou teda môže teoreticky vytvoriť vlastný vesmír, do ktorého sa môže presťahovať, keď náš vesmír bude umierať (čo je nevyhnutnosť, pretože ak by sa aj rozpínal donekonečna, jedného dňa sa zásoby enegie v ňom vyčerpajú a vesmír upadne do tzv. "tepelnej smrti".) Aby ste si nemysleli, že toto sú nepodložené tvrdenia, zdroje pre tieto informácie čerpám z vedeckých preprintov z oblasti kvantovej kozmológie, ako napríklad General Relativity and Quantum cosmology, kde môžte nájsť aj spomínanú čerstvú prácu (publikovanú tento mesiac) o Stabilite červích dier.

Druhú malú ukážku sily gravitácie vidíte na poslednom obrázku - je na ňom astronómom dobre známa a vzdialená kopa galaxií nazvaná Abell 2218. Jej celková gravitácia natoľko zakrivuje priestor, že pôsobí ako šošovka – to znamená, že deformuje svetelné lúče, ktoré okolo nej prechádzajú od vzdialenejších objektov, podobne ako to robí aj obyčajná optická šošovka zo skla. Výsledkom je, že vidíme zdeformovaný obraz vzadu sa nachádzajúcich galaxií (na obrázku nezvyklé oblúkovito pretiahnuté tvary). Navyše, takto zdeformované svetlo môže byť častokrát týmto spôsobom zosilnené a my vidíme objekty, ktoré by sme inak v žiadnom prípade nemali šancu vidieť. Čiže príroda nám takto poskytuje obrovský „gravitačný ďalekohľad“. Určite vás neprekvapí, že aj tento efekt predpovedal – Albert Einstein. Okrem toho je to názorná ukážka, že vesmír je len ilúzia spostredkovaná našimi zmyslami-detektormi (pamätáte na vetu „What is reality? Only electrical signals interpretated by your brain“ – fanúšikovia sci-fi a cyberpunku určite vedia z akého filmu pochádza...), ale o tejto filozofickej otázke možno tiež v inom článku...

Abell 2218



Autor: KiiroiZen / Kotulič Bunta
juraj_kotulic AT yahoo.com

Ďakujem slavkovi.sk za technickú pomoc pri príprave článku.

Komentare a diskusia k clanku




Vytvoril: KiiroiZen / Kotulic Bunta [30. jún 2005 11:48:08] / Upravené: [01. júl 2005 03:34:58] / Počet zobrazení: [7961]