|
Astronomick snmok da 
|
|
|
 |
| |
Po osvetlení pôvodu páchate¾ov sa teraz pozrime podrobnejšie aj na samotné gravitaèné vlny a ich vzájomný súvis, a na ich význam pre fyziku a pochopenie vesmíru.
Ako som už naèrtol, bieli trpaslíci, neutrónové hviezdy a èierne diery sú nevyhnutnými závereènými štádiami vývoja hviezd. Žiadna sa tomu nevyhne (vynechajme teraz pre
jednoduchos 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, èiže dnešné hviezdy sú vnuci prvotných hviezd, keïže mraèná, z ktorých sa súèasné hviezdy
stvorili obsahovali už aj ažké prvky z predtým vybuchnutých supernov). Možno viete, ale väèšina hviezd nežije sama (podobne ako ¾udia), a tvoria viachviezdne systémy, väèšinou
(tiež podobne ako ¾udia) dvojhviezdne systémy. Preto nie je ve¾mi zriedkavé, keï pozorujeme aj pár živá hviezda-màtva hviezda, prípadne dokonca aj màtva hviezda-màtva hviezda.
Prvý prípad sa prejavuje tým, že väèšinou màtva hviezda gravitaène „cucia“ hmotu zo svojej súputníèky (nepripomína vám aj toto niektoré ¾udské dvojice? :-), táto hmota po špirále
postupne padá na màtvu hviezdu (a vzniká tzv. akréèny disk), prièom v tomto disku sú èastice urých¾ované (za vhodných podmienok, napr. existenciou magnetického po¾a a rýchlej
rotácie) až takmer na svetelné rýchlosti, a môžu vyžarova žiarenie v úzkom kuželi okolo osi rotácie hviezdy. Keïže bieli trpaslíci sú predsa len ešte stále trocha „ve¾ký“, efekt
extrémneho urých¾ovania hmoty sa prejavuje hlavne pri neutrónových hviezdach (priemer cca desa kilometrov) a èiernych dierach. Neutrónové hviezdy navyše extrémne rýchlo
rotujú (až nieko¾kostokrát za sekundu) aj so svojim neskutoène silným magnetickým po¾om, takže takýto kuže¾ 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“ gravitaèné vplyvy, samotné magnetické pole by vás okamžite zabilo tým, že by vám vytrhalo atómy železa z vašich èervených krviniek. Pozemské
urých¾ovaèe (vrátane LHC) sú len detskou hraèkou v porovnaní s tým, èo dokáže s èasticami urobi magnetické pole neutrónovej hviezdy... Ale vráme sa ku kuže¾u vyžarovaného
žiarenia - ak kuže¾ náhodou pretína Zem, môžme pozorova pravidelné blikanie, pulzovanie – tzv. pulzar, o ktorom bola reè na zaèiatku tohto èlánku. Takže nenechajte sa mýli
rozdielnymi pojmami „pulzar“ a „neutrónová hviezda“ – každý pulzar je iba vzh¾adom na Zem vhodne natoèenou neutrónovou hviezdou s akréènym 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, keïže 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 otoèka pulzaru – jeden „blik“ – je jeden
krátky zvukový signál). Vypoèujte si ich. Pri poèúvaní nasledovných záznamov si treba uvedomi, že poèujeme rýchlos rotácie telesa ve¾kého desa kilometrov a ažkého ako
jedenapol nášho Slnka! Naša Zem sa otoèí len raz za 24 hodin, takže si to porovnajte a skúste si to poèas poèúvania aj predstavi:
Toto je zvuk starého pulzaru, ktorý už ve¾a energie vyžiaril (na tvorbu signálov ale aj gravitaènými vlnami)
Toto je rýchlos rotácie stredne rýchleho pulzaru, ktorý je mladší ako predchádzajuci.
Teraz pozor, toto už je zvuk najznámejšieho pulzaru v Krabej hmlovine, o ktorom bude ešte reè v tretej èasti
tohto èlánku. Ten má len tisíc rokov
(vznikol v roku 1054 – to vieme lebo èínski astronómovia pozorovali výbuch supernovy pri ktorom vznikol) a preto je už dos rýchly.
A teraz pozor na uši – toto je zvuk najrýchlejšieho známeho pulzaru – táto desakilometrová gu¾a o hmotnosti
prevyšujúcej hmotnos nášho Slnka sa otoèí 642
(šesstoštyridsadva) krát za jednu jedinú sekundu! Naozaj extrémna rýchlos, povrch tohto pulzaru sa vïaka takejto rotácii pohybuje jednou sedminou rýchlosti svetla
(cca stopädesiat miliónov km/hod), takže viete si predstavi silu gravitácie keï to hviezdu neroztrhá na kusy! (veï si to porovnajte s tým, ako vás odstredivá sila tlaèí napr. na stenu
auta v prudkej zákrute – a to nejdete rýchlosou 150 miliónov km/hod)
Ale vráme 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 mòa, pretože práve ja vysielam aj gravitaèné 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 poèítaèoch analyzova, 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 preèo práve pulzary sú takým dobrým zdrojom gravitaèných vån? Odpoveï je jednoduchá a troška už vyplýva aj z toho èo som už napísal –
keïže neutrónová hviezda má ve¾kú hmotnos a extrémne malý polomer, v jej okolí existuje už ve¾mi silné zakrivenie priestoroèasu. Èiže priestoroèas 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 ïaleko od reality. Takže ak si
èasopriestor predstavujete ako ve¾kú napr. gumennú plochu rozprestretú cez celý vesmír, ktorá sa prehýba a zohýba pod hmotnými telesami, tak vaša predstava nie je o niè
horšia ako predstava fyzikov. Vlastne si dovolím tvrdi, že je presne rovnaká. Takže – ak sa dostatoène ažké a malé teleso, ktoré silne zakrivuje priestoroèas
(prehýba gumennú plochu) ešte aj pohybuje okolo blízkej hviezdy (obieha), vznikajú z toho gravitaèné vlny, ktoré sa šíria priestoroèasom preè. A my ich môžeme zachyti.
Ovšem, keïže sa hovorí že lepšie raz vidie ako stokrát poèu (èi èíta), pozrite si
nasledujúce názorné animácie (mpeg, 3 MB)
dvojice neutrónová hviezda – pulzar (pre tých z vás, ktorí si tento èlánok èítajú napr. doma a máte pomalšie pripojenie na internet, pozrite si tieto animácie spracované a teda
pamäovo menej nároèné priamo z nášho webu: animácia1,
animácia2). Pulzar vysiela v úzkom kuželi vysokoenergetické žiarenie do okolia,
ktoré – ak kuže¾ pretína Zem –
môžme registrova ako ve¾mi pravidelné impulzy. Druhá neutrónová hviezda v tejto konkrétnej simulácii nevyžaruje žiadne takéto žiarenie (ale poznáme už aj také prípady).
Priestoroèas je znázornený ako „gumenná sie“na ktorej obe hviezdy obiehajú okolo spoloèného centra, prièom vyžarujú gravitaèné vlny do okolia. Tým pádom strácajú pomaly
energiu a èoraz viac sa k sebe približujú, až nakoniec
(
druhá animácia (mpeg, 5 MB) )
sa spoja, prièom nastane ve¾mi silné „žblnknutie“ na gravitaènej „hladine“, ktoré „naše“ BOINCácke observatóriá LIGO a GEO 600 môžu zachyti. V prípade, že spoloèná
hmotnos oboch neutrónových hviezd je dostatoène vysoká, môže po takomto spojení dokonca vzniknú aj èierna diera (to je ten „lievik“ ktorý tam po zrážke vznikne – nekoneène
zakrivený priestoroèas, „diera“). A ešte malá poznámka – proces, ktorý vidíte na obrázku je ve¾mi spomalený – v skutoènosti by zabral len tisíciny sekundy.
Animácie sú majetkom Jodrell Bank Observatory.
Na tejto animácii vidíme proces nasávania hmoty neutrónovou hviezdou (alebo aj bielym trpaslíkom èi èiernou dierou) z hviezdneho súputníka. Hmota po špirále klesá na kompaktnú
hviezdu, prièom za istých podmienok vyžaruje intenzívne žiarenie v smere osi rotácie. Okrem toho môže v týchto smeroch urých¾ova a „vystre¾ova“ vysokoenergetické èastice
(tzv. výtrysky, po angl. „jet“).
Obrázok 1:
Existuje tu aj varianta “ve¾ký brat“ – obrovské èierne diery v centrách galaxií (ktoré majú hmotnos nieko¾ko sto miliónov (!) hmotností Slnka a polomer ako celá naša Slneèná sústava).
Takéto giganty priahujú okolité hviezdy, ktoré sú najskôr „naporciované“ tým, že ich èierna diera roztrhá na kusy, ktoré potom po špirále padajú do èiernej diery, prièom vyžarujú
žiarenie a èastice s obrovskou energiou, ktoré tryskajú èastokrát aj ïaleko za hranice galaxie (a ak sa zrážajú s medzihviezdnou hmotou tak žiaria a môžme ich aj vidie). Na tomto
obrázku vidíte galaxiu M87 (moja ob¾úbená, také pekné galaktické žihadlo, ktoré stále má èím prekvapi..) s výtryskom dlhým nieko¾ko tisíc svetelných rokov, spolu s detailným záberom
na tesné okolie èiernej diery v strede. Aj tieto procesy samozrejme môžu generova gravitaèné vlny, i keï nie až nato¾ko intenzívne. Mimochodom, aj v centre našej Mlieènej dráhy
s vysokou pravdepodobnosou existuje obrovská èierna diera o hmotnosti nieko¾ko miliónov hmotností slnka. Zatia¾ ju ale priamo nevidíme, pretože nám v tom bránia ohromné
medzihviezdne mraèná, ale máme už dos nepriamych dôkazov, že tam naozaj je. Okrem toho, ukazuje sa, že každá väèšia galaxia má jednu ve¾kú èiernu dieru vo svojom strede,
s hmotnosou približne jedno promile hmotnosti celej galaxie. Niektoré galaxie majú dokonca aj dve približujúce sa obrie èierne diery - vedci už také našli! Viete si predstavi èo sa
stane, keï sa spoja takéto dve èierne diery, obrovské trhliny v èasopriestore ve¾ké ako naša slneèná sústava, vážiace každá to¾ko èo nieko¾ko desiatok miliónov Sånk? Gravitaèné a
energetické tsunami (ale žiadne obavy, život na Zemi to neohrozí, pokia¾ sa to nestane v našej Galaxii. To sa stane až za pä miliárd rokov, keï sa naša Galaxia zrazí s galaxiou v
Androméde a èierne 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 èerstvo objavená supergigantická èierna diera o hmotnosti cca pä miliárd hmotností Slnka! Ale o tom možno v inom èlánku...
Ve¾mi peknú 3D interaktívnu animáciu akrécie hmoty na èiernu dieru možte nájs na
tejto stranke
(ale potrebujete ma nainštalovaný Cult3D player, cca 1.5 MB, pod¾a vlastnej skúsenosti nerobí žiadne problémy pri inštalovaní pod Win XP...)
Po tejto tak trochu extrémistickej pasáži tu je hodno urobi ešte jednu dôležitú poznámku èi doplnok o tom, ako významnú vec pre fyziku by sa vlastne objavenie gravitaèných vån predstavovalo.
Bol by to len menší objav ktorých už bolo ve¾a, alebo bol by to epochálny prelom v poznaní vesmíru? Na odpoveï si pripomeòme, že vo vesmíre existujú štyri základné sily (interakcie
medzi fyzikálnymi èasticami) –
Silná – sprostredkúva interakciu vnútri atómového jadra, vïaka nemu jadro drží pokope. Má malý dosah, takže na ve¾ké vzdialenosti nemá vplyv. Túto interakciu prenášajú pre fyzikov
dobre známe a pozorované èastice súhrnne zvané mezóny.
Slabá – podobne ako silná interakcia má len malý dosah, takže sa prejavuje len vo svete atómových jadier a èastíc. Aj túto interakciu spotredkovávajú už dobre známe a
zmerané èastice (W a Z bozóny, ktorými sa tu nebudeme teraz zapodieva). V poslednej dobe sa objavujú aj indície pre existenciu ïalšej, tzv. superslabej interakcie, ale tým sa
teraz taktiež nebudeme zapodieva (inak je to ve¾mi vzrušujúca možnos!).
Elektromagnetická - táto interakcia je asi stokrát slabšia než silná interakcia, lenže má jednu ve¾mi dôležitú vlastnos – má nekoneèný dosah! To znamená, že fotón – èastica,
ktorá túto interakciu sprostredkúva („nosiè“) – sa môže šíri hoci aj na druhú stranu vesmíru, a my ju môžeme pozorova. Vïaka tejto interakcii vidíte všetko èo vidíte a vïaka
tejto interakcii vieme väèšinu našich poznatkov o vesmíre. Do tejto interakcie spadajú všetky vlnové dåžky, ktoré pozorujeme – gama žiarenie, röntgenové žiarenie, UV žiarenie,
vidite¾né svetlo, infraèervené 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,
infraèervený port na PC, bezdrôtová myš èi klávesnica, bluetuth, rontgen, CT èi magnetická rezonancia v nemocnici, všetky tieto veci majú spoloèného menovate¾a – využívajú
elektromagnetické vlny.
Posledná, štvrtá interakcia – gravitaèná – má nieko¾ko osobitostí. Je totiž až 1042 (desa na štyridsiatudruhú) krát slabšia ako elektromagnetická. To je nepredstavite¾ne obrovské èíslo!
Pre porovnanie – rozdiel medzi ve¾kosou atómového jadra a vaším telom je „len“ 1015, èiže ove¾a ove¾a menší! Napriek tomu, keïže jej dosah je tiež nekoneèný, má rozhodujúci
vplyv na vývoj vesmíru, pretože na ve¾ké vzdialenosti je jej súhrnný úèinok už obrovský (už aj spomínaný gravitaèný kolaps a rovnováha hviezdy, tvar galaxií atï...). Je tu však ešte
jedna ve¾mi dôležitá vec – èastice, ktoré túto interakciu sprostredkuvávajú, tzv. gravitóny, ktoré predpovedal Einstein, nikto ešte nikdy nepozoroval.
Takže ide tu naozaj o ve¾mi užitoènú vec. V podstate všetko èo vieme o vzdialenom vesmíre vieme len vïaka jedinému elektromagnetickému „oknu“ (odhliadnuc od pozorovania neutrín, ktoré však
je zatia¾ len v plienkach vïaka nemožnosti detekova nízkoenergetické neutrína). Všetko èo vieme aj o gravitácii a vesmíre je len nepriamo sprostredkované elektromagnetickým
žiarením – vidíme hviezdy, galaxie a medzihviezdne mraèná, ktoré svietia, a z nich nieèo vieme o celkovej štruktúre vesmíru a gravitácii, ktorá riadi jeho chod.
Dám vám teraz jednu otázku: Èo by sa stalo, keby sme dokázali zachyti gravitóny? (èiže „vidie“ gravitáciu samotnú).
Odpoveï 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 pozrie na vesmír koneène oèami hmoty, oèami èasopriestoru, a nielen oèami elektromagnetickými, ktoré tak strašne obmedzujúco závisia na
tom, že hmota musí svieti!!
Je to rovnaké ako keby v noènom tmavom lese osvetlenom len zhlukmi svätojánskych mušiek (galaxií) zrazu vyšlo slnko a vy ste koneène jasne uvideli kde to ste.
Povedzme si teraz hneï aj nieèo podrobnejšie o tejto možnosti. Nie je to tak dávno, èo totiž vedci zistili ve¾mi prekvapujúcu skutoènos – všetko èo sme doteraz vo vesmíre pozorovali,
všetky tie desiatky miliárd hviezd v našej Galaxii, všetky tie desiatky miliárd galaxií po celom vesmíre, svietiacich mraèien atï, všetko toto tvorí len asi 5 (pä) percent celkovej hmoty
vesmíru! Vyplýva to z pozorovaní pohybu hviezd a galaxií, ktoré je riadené gravitáciou. Keby bolo vo vesmíre len to¾ko hmoty ko¾ko vidíme, galaxie a hviezdy by sa pohybovali úplne
inak. Lenže èo to je za hmota, ktorá dokáže hýba vesmírom? Dostala výstižný nazov – tmavá hmota. Existovalo viacero teórií o tom, z èoho by mohla pozostáva. Jedna vec bola istá
takmer od zaèiatku – tejto hmoty musí by obrovské množstvo a urèite ju nemôžu tvori nesvietiace planéty èi màtve hviezdy, tých je totiž vo vesmíre na to príliš málo. Ešte donedávna
sa myslelo, že ve¾kú èas tejto hmoty tvoria neutrína, zaujímavé èastice, o ktorých sa vlastne tiež len nedávno prekvapujúco zistilo, že nemajú nulovú hmotnos. Lenže posledné mesiace
už je presnejšie ohranièená ich hmotnos a tá hovorí jednoznaène – neutrína nemôžu tvori viac ako cca ïa¾ších 5 percent tmavej hmoty. Èo teda ju tvorí? Objavili sa exotické teórie
tvrdiace, že tmavá hmota sa skladá z úplne neznámych a nových èastíc. A je stále dos pravdepodobné, že èas tmavej hmoty je naozaj tvorená neznámimi èasticami. Napriek tomu,
úplne nedávno astronómovia urobili v tejto oblasti ve¾ký pokrok – nepriamimi metódami objavili gigantické medzigalaktické prachovoplynové mraèná (neplete si to s tými „malými“
medzihviezdnymi mraènami, teraz hovoríme o ove¾a väèších a hmotnejších objektoch medzi samotnými galaxiami vážiacimi omnoho viac ako celé galaxie!). Zjavne keï vznikol vesmír,
tak nie všetka hmota skolabovala a sformovala sa do galaxií a hviezd. Väèšina hmoty zostala nedotknutá pláva v nesmiernych hlbinách medzigalaktických priestorov a nikdy z nej
nevznikli hviezdy, ktoré by svietili a teda by nás upozornili na ich existenciu. A èo je najdôležitejšie – tieto mraèná tvoria až 80 percent celkovej hmoty vesmíru. Obrovské èíslo, je to
16krát viac ako je všetka doteraz pozorovaná hmota. Napriek tomu, stále to má jednu vážnu vadu. Astronómovia ju objavili len vïaka tomu, že pozorovali pohyb svietiacej hmoty.
Èiže nepriamo. Je to ako keby ste sa snažili urobi mapu krajiny pod¾a poètu a dráhy letu vtákov ktorí nad òou lietajú. Zistíte že tam asi nejaká krajina je, a zistíte kde sú približne
nejaké ve¾ké pohoria (vtáky tam budú lietaž vyššie) ale to je všetko, nezitíte už niè viac. Èo s tým? Dá sa tmavá hmota priamo pozorova aj keï ju nikdy neuvidíme? A èo dokonca
ten zvyšok tmavej hmoty, ktorý netvoria ani medzigalaktické mraèná?
Urèite tušíte kam mierim. Áno, odpoveï je – dozvieme sa to pozorovaním gravitaèných vån. Tmavá hmota totiž bez výnimky až do posledného percenta vyžaruje gravitaèné vlny a
gravitóny, rovnako ako hmota svietiaca. Ak zachytíme gravitóny s dostatoènou citlivosou, zrazu sa pre nás stane celý vesmír pozorovate¾ný. Bez výnimky. Nebudeme už zavislý na
pozorovaní svietiacich úbohých 5 percent. Uvidíme všetko. Medzigalaktické mraèná, a èoko¾vek ïalšie akoko¾vek exotické.
Èiže gravitaèné vlny pre nás znamenajú prinajmenšom teoretickú možnos pozorova úplne všetko.
No nestojí za to venova tomuto procesorový èas vášho poèítaèa?!!
Samozrejme to neznamená, že hneï ako ich objavíme, tak sa všetko vyrieši. Treba potom skonštruova naozaj ve¾ké detektory gravitaèných vån na Zemi i vo vesmíre, s dostatoènou
citlivosou a presnosou. Navyše, gravitaèné vlny podobne ako elektromagnetické majú rôznu frekvenciu - rýchlorotujúce objekty generujú vysokofrekvenèné gravitaèné vlny kým
„pomalé“ procesy ako napr. spomínaná tmavá hmota generujú nízkofrekvenèné gravitaèné vlny. Pozemské detektory nikdy nebudú vïaka gravitaènému vplyvu Zeme schopné
registrova nízke frekvencie gravitaèných vån (podobne ako pozemské ïalekohlady nie sú schopné efektívne pozorova napr. infraèervené elektromagnetické vlny, alebo podobne
aj ako naše oèi nie sú schopné registrovas iné frekvencie ako frekvencie vidite¾ného svetla). Analógia je samozrejme len približná, lebo gravitaèné vlny niektorých frekvencií na Zemi
nemôžme zachyti najmä kvôli prehlušeniu seizmickými vlnami, vznikajúcimi napr. pri pohybe tektonických dosiek alebo ako dôsledok presunu ve¾kých más hmoty v zemskom plášti
(tzv. plášové hríby). Bude treba teda postavi detektory vo vesmíre (spomínaná LISA bude prvým takýmto detektorom). Aj práve preto je však dôležité gravitaèné vlny koneène už
objavi, aby sa otvorila cesta pre tieto pokroèilé zariadenia. Veï aj v roku 1610 mal prvý Galileov ïalekoh¾ad parametre dnešnej detskej hraèky, a dnes už máme Hubblov vesmírny
teleskop...
Takže, troška sme si priblížili kto je za gravitaèné vlny zodpovený, na èo nám také vlny vôbec môžu by, a v tretej èasti by sme sa pozreli bližšie na zúbky neutrónovým hviezdam
(èiže aj pulzarom), ktorých polohu môžte vidie aj na grafickom výstupe einstein@home. Ako ich vidí dnešná veda? Èo o nich vieme? Preèítajte si tretiu èas a dozviete sa.
A na záver tohto dielu by som vám ešte rád ukázal dve veci, ktoré pod¾a mòa pomerne názorne ukazujú silu gravitácie na ve¾kých 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 nieko¾ko 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 vïaka gravitaèným nehomogenitám na poèiatku vesmíru (ktoré mimochodom vznikli z kvantových nerovnomerností èasopriestoru a neskôr boli nafúknuté do rozmerov galaxií
- je to fascinujúce, ale súèasná štruktúra celého vesmíru je presne analogická štruktúre priestoru na najmenších škálach - èiže všetko so všetkým súvisí, najmenšie s najväèším...) Tieto
postupne naba¾ovali na seba ïalšiu a ïalšiu hmotu až vznikli hviezdy, galaxie, kopy a superkopy galaxii a - obrázok ktorý ste videli. Ve¾mi dôležitú rolu v tomto procese zohrala aj
tmavá hmota. Simulácie jednoznaène ukazujú , že pozorovaná štruktúra vesmíru sa dá vysvetli jedine existenciou tmavej hmoty. Aj preto je dôležité pozorova gravitaèné vlny, lebo
nám pomôžu pochopi vývoj vesmíru a to, preèo sú galaxie zoskupené tak ako vidíte na animácii. Mimochodom, naša skupina galaxií je priahovaná jednou z tých "stien" - vedci to
nazvali "Ve¾ký atraktor". Je facinujúce, akú moc majú fyzikálne procesy, ktroré si pohadzujú s celými galaxiami ako so zrknami piesku.
Potom sa nezdá až tak nepravdepodobná možnos, že gravitácia nám môže umožni cestovanie hyperpriestorom, a to vïaka tzv. èervím dieram (dve navzájom prepojené èierne diery
vytvárajúce tak "tunel" medzi dvoma oblasami vesmíru), ktoré vïaka svojej nekoneènej gravitácii prepoja od¾ahlé miesta vesmíru - toto už nie je sci-fi, matematické prepoèty ukázali,
že to je možné, problémom je ve¾mi malá stabilita takýchto prepojení, ktorá znemožòuje takéto cestovanie
dokonca aj elementárnym èasticiam. Pred nieko¾kými týždòami som však èítal prácu z oblasti kvantovej kozmológie, ktorá navrhuje možnosti ako takýto objekt stabilizova. Je teda
možné, že to o èo sa mi len ešte snažíme vyspelé civilizície mohli dávno zvládnu. Aby som ešte viac naèrel do pokladnice modernej vedy, kvantová kozmológia pripúša aj možnos,
že existuje nekoneène množstvo paralelných vesmírov, ktoré existujú vo viacrozmernom priestore, pripomínajúc tak akési bubliny, ktoré sa nafukujú a zmenšujú. Dostatoème silná
gravitácia môže v èasopriestore vytvori výklenok (deformáciu), ktorý pri dostatoènej energii sa môže dokonca odštiepi od pôvodného vesmíru a vytvori vesmír nový! Ve¾mi vyspelá
civilizácia disponujúca dostatoènými znalosami a najmä energiou teda môže teoreticky vytvori vlastný vesmír, do ktorého sa môže presahova, keï náš vesmír bude umiera (èo je
nevyhnutnos, pretože ak by sa aj rozpínal donekoneèna, jedného dòa sa zásoby enegie v òom vyèerpajú a vesmír upadne do tzv. "tepelnej smrti".) Aby ste si nemysleli, že toto sú
nepodložené tvrdenia, zdroje pre tieto informácie èerpám z vedeckých preprintov z oblasti kvantovej kozmológie, ako napríklad
General Relativity and Quantum cosmology, kde môžte nájs aj spomínanú èerstvú prácu (publikovanú tento mesiac) o
Stabilite èervích dier.
Druhú malú ukážku sily gravitácie vidíte na poslednom obrázku - je na òom astronómom dobre známa a vzdialená kopa galaxií nazvaná Abell 2218. Jej celková gravitácia nato¾ko
zakrivuje priestor, že pôsobí ako šošovka – to
znamená, že deformuje svetelné lúèe, ktoré okolo nej prechádzajú od vzdialenejších objektov, podobne ako to robí aj obyèajná 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 by èastokrát týmto spôsobom
zosilnené a my vidíme objekty, ktoré by sme inak v žiadnom prípade nemali šancu vidie. Èiže príroda nám takto poskytuje obrovský „gravitaèný ïalekoh¾ad“. Urèite 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 urèite vedia z akého filmu pochádza...),
ale o tejto filozofickej otázke možno tiež v inom èlánku...
Abell 2218
Autor: KiiroiZen / Kotuliè Bunta
juraj_kotulic AT yahoo.com
Ïakujem slavkovi.sk za technickú pomoc pri príprave èlánku.
Komentare a diskusia k clanku
Vytvoril: KiiroiZen / Kotulic Bunta [30. jún 2005 11:48:08] / Upraven: [01. júl 2005 03:34:58] / Poet zobrazen: [10098] |
|
|
 |
|
