|
Astronomický snímok dňa 
|
|
|
 |
| |
Po osvetlení pôvodu páchate?ov sa teraz pozrime podrobnejšie aj na samotné gravita?né vlny a ich vzájomný súvis, a na ich význam pre fyziku a pochopenie vesmíru.
Ako som už na?rtol, bieli trpaslíci, neutrónové hviezdy a ?ierne diery sú nevyhnutnými závere?nými 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, ?iže dnešné hviezdy sú vnuci prvotných hviezd, ke?že mra?ná, z ktorých sa sú?asné hviezdy
stvorili obsahovali už aj ?ažké prvky z predtým vybuchnutých supernov). Možno viete, ale vä?šina hviezd nežije sama (podobne ako ?udia), a tvoria viachviezdne systémy, vä?šinou
(tiež podobne ako ?udia) dvojhviezdne systémy. Preto nie je ve?mi zriedkavé, ke? pozorujeme aj pár živá hviezda-m?tva hviezda, prípadne dokonca aj m?tva hviezda-m?tva hviezda.
Prvý prípad sa prejavuje tým, že vä?šinou m?tva hviezda gravita?ne „cucia“ hmotu zo svojej súputní?ky (nepripomína vám aj toto niektoré ?udské dvojice? :-), táto hmota po špirále
postupne padá na m?tvu hviezdu (a vzniká tzv. akré?ny disk), pri?om v tomto disku sú ?astice urých?ované (za vhodných podmienok, napr. existenciou magnetického po?a a rýchlej
rotácie) až takmer na svetelné rýchlosti, a môžu vyžarova? žiarenie v úzkom kuželi okolo osi rotácie hviezdy. Ke?že bieli trpaslíci sú predsa len ešte stále trocha „ve?ký“, efekt
extrémneho urých?ovania hmoty sa prejavuje hlavne pri neutrónových hviezdach (priemer cca desa? kilometrov) a ?iernych dierach. Neutrónové hviezdy navyše extrémne rýchlo
rotujú (až nieko?kostokrát za sekundu) aj so svojim neskuto?ne silným magnetickým po?om, takže takýto kuže? 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“ gravita?né vplyvy, samotné magnetické pole by vás okamžite zabilo tým, že by vám vytrhalo atómy železa z vašich ?ervených krviniek. Pozemské
urých?ova?e (vrátane LHC) sú len detskou hra?kou v porovnaní s tým, ?o dokáže s ?asticami urobi? magnetické pole neutrónovej hviezdy... Ale vrá?me sa ku kuže?u vyžarovaného
žiarenia - ak kuže? náhodou pretína Zem, môžme pozorova? pravidelné blikanie, pulzovanie – tzv. pulzar, o ktorom bola re? na za?iatku tohto ?lánku. Takže nenechajte sa mýli?
rozdielnymi pojmami „pulzar“ a „neutrónová hviezda“ – každý pulzar je iba vzh?adom na Zem vhodne nato?enou neutrónovou hviezdou s akré?nym 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, ke?že 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 oto?ka pulzaru – jeden „blik“ – je jeden
krátky zvukový signál). Vypo?ujte si ich. Pri po?úvaní nasledovných záznamov si treba uvedomi?, že po?ujeme rýchlos? rotácie telesa ve?kého desa? kilometrov a ?ažkého ako
jedenapol nášho Slnka! Naša Zem sa oto?í len raz za 24 hodin, takže si to porovnajte a skúste si to po?as po?úvania aj predstavi?:
Toto je zvuk starého pulzaru, ktorý už ve?a energie vyžiaril (na tvorbu signálov ale aj gravita?nými 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 re? v tretej ?asti
tohto ?lánku. Ten má len tisíc rokov
(vznikol v roku 1054 – to vieme lebo ?ínski 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 desa?kilometrová gu?a o hmotnosti
prevyšujúcej hmotnos? nášho Slnka sa oto?í 642
(šes?stoštyridsa?dva) krát za jednu jedinú sekundu! Naozaj extrémna rýchlos?, povrch tohto pulzaru sa v?aka takejto rotácii pohybuje jednou sedminou rýchlosti svetla
(cca stopä?desiat miliónov km/hod), takže viete si predstavi? silu gravitácie ke? to hviezdu neroztrhá na kusy! (ve? si to porovnajte s tým, ako vás odstredivá sila tla?í napr. na stenu
auta v prudkej zákrute – a to nejdete rýchlos?ou 150 miliónov km/hod)
Ale vrá?me 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 m?a, pretože práve ja vysielam aj gravita?né 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 po?íta?och 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 pre?o práve pulzary sú takým dobrým zdrojom gravita?ných v?n? Odpove? je jednoduchá a troška už vyplýva aj z toho ?o som už napísal –
ke?že neutrónová hviezda má ve?kú hmotnos? a extrémne malý polomer, v jej okolí existuje už ve?mi silné zakrivenie priestoro?asu. ?iže priestoro?as 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 ?aleko od reality. Takže ak si
?asopriestor predstavujete ako ve?kú napr. gumennú plochu rozprestretú cez celý vesmír, ktorá sa prehýba a zohýba pod hmotnými telesami, tak vaša predstava nie je o ni?
horšia ako predstava fyzikov. Vlastne si dovolím tvrdi?, že je presne rovnaká. Takže – ak sa dostato?ne ?ažké a malé teleso, ktoré silne zakrivuje priestoro?as
(prehýba gumennú plochu) ešte aj pohybuje okolo blízkej hviezdy (obieha), vznikajú z toho gravita?né vlny, ktoré sa šíria priestoro?asom pre?. A my ich môžeme zachyti?.
Ovšem, ke?že sa hovorí že lepšie raz vidie? ako stokrát po?u? (?i ?íta?), pozrite si
nasledujúce názorné animácie (mpeg, 3 MB)
dvojice neutrónová hviezda – pulzar (pre tých z vás, ktorí si tento ?lánok ?ítajú napr. doma a máte pomalšie pripojenie na internet, pozrite si tieto animácie spracované a teda
pamä?ovo menej náro?né priamo z nášho webu: animácia1,
animácia2). Pulzar vysiela v úzkom kuželi vysokoenergetické žiarenie do okolia,
ktoré – ak kuže? pretína Zem –
môžme registrova? ako ve?mi pravidelné impulzy. Druhá neutrónová hviezda v tejto konkrétnej simulácii nevyžaruje žiadne takéto žiarenie (ale poznáme už aj také prípady).
Priestoro?as je znázornený ako „gumenná sie?“na ktorej obe hviezdy obiehajú okolo spolo?ného centra, pri?om vyžarujú gravita?né vlny do okolia. Tým pádom strácajú pomaly
energiu a ?oraz viac sa k sebe približujú, až nakoniec
(
druhá animácia (mpeg, 5 MB) )
sa spoja, pri?om nastane ve?mi silné „žblnknutie“ na gravita?nej „hladine“, ktoré „naše“ BOINCácke observatóriá LIGO a GEO 600 môžu zachyti?. V prípade, že spolo?ná
hmotnos? oboch neutrónových hviezd je dostato?ne vysoká, môže po takomto spojení dokonca vzniknú? aj ?ierna diera (to je ten „lievik“ ktorý tam po zrážke vznikne – nekone?ne
zakrivený priestoro?as, „diera“). A ešte malá poznámka – proces, ktorý vidíte na obrázku je ve?mi spomalený – v skuto?nosti by zabral len tisíciny sekundy.
Animácie sú majetkom Jodrell Bank Observatory.
Na tejto animácii vidíme proces nasávania hmoty neutrónovou hviezdou (alebo aj bielym trpaslíkom ?i ?iernou dierou) z hviezdneho súputníka. Hmota po špirále klesá na kompaktnú
hviezdu, pri?om za istých podmienok vyžaruje intenzívne žiarenie v smere osi rotácie. Okrem toho môže v týchto smeroch urých?ova? a „vystre?ova?“ vysokoenergetické ?astice
(tzv. výtrysky, po angl. „jet“).
Obrázok 1:
Existuje tu aj varianta “ve?ký brat“ – obrovské ?ierne diery v centrách galaxií (ktoré majú hmotnos? nieko?ko sto miliónov (!) hmotností Slnka a polomer ako celá naša Slne?ná sústava).
Takéto giganty pri?ahujú okolité hviezdy, ktoré sú najskôr „naporciované“ tým, že ich ?ierna diera roztrhá na kusy, ktoré potom po špirále padajú do ?iernej diery, pri?om vyžarujú
žiarenie a ?astice s obrovskou energiou, ktoré tryskajú ?astokrát aj ?aleko za hranice galaxie (a ak sa zrážajú s medzihviezdnou hmotou tak žiaria a môžme ich aj vidie?). Na tomto
obrázku vidíte galaxiu M87 (moja ob?úbená, také pekné galaktické žihadlo, ktoré stále má ?ím prekvapi?..) s výtryskom dlhým nieko?ko tisíc svetelných rokov, spolu s detailným záberom
na tesné okolie ?iernej diery v strede. Aj tieto procesy samozrejme môžu generova? gravita?né vlny, i ke? nie až nato?ko intenzívne. Mimochodom, aj v centre našej Mlie?nej dráhy
s vysokou pravdepodobnos?ou existuje obrovská ?ierna diera o hmotnosti nieko?ko miliónov hmotností slnka. Zatia? ju ale priamo nevidíme, pretože nám v tom bránia ohromné
medzihviezdne mra?ná, ale máme už dos? nepriamych dôkazov, že tam naozaj je. Okrem toho, ukazuje sa, že každá vä?šia galaxia má jednu ve?kú ?iernu dieru vo svojom strede,
s hmotnos?ou približne jedno promile hmotnosti celej galaxie. Niektoré galaxie majú dokonca aj dve približujúce sa obrie ?ierne diery - vedci už také našli! Viete si predstavi? ?o sa
stane, ke? sa spoja takéto dve ?ierne diery, obrovské trhliny v ?asopriestore ve?ké ako naša slne?ná sústava, vážiace každá to?ko ?o nieko?ko desiatok miliónov S?nk? Gravita?né a
energetické tsunami (ale žiadne obavy, život na Zemi to neohrozí, pokia? sa to nestane v našej Galaxii. To sa stane až za pä? miliárd rokov, ke? sa naša Galaxia zrazí s galaxiou v
Androméde a ?ierne 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 ?erstvo objavená supergigantická ?ierna diera o hmotnosti cca pä? miliárd hmotností Slnka! Ale o tom možno v inom ?lánku...
Ve?mi peknú 3D interaktívnu animáciu akrécie hmoty na ?iernu dieru možte nájs? na
tejto stranke
(ale potrebujete ma? nainštalovaný Cult3D player, cca 1.5 MB, pod?a vlastnej skúsenosti nerobí žiadne problémy pri inštalovaní pod Win XP...)
Po tejto tak trochu extrémistickej pasáži tu je hodno urobi? ešte jednu dôležitú poznámku ?i doplnok o tom, ako významnú vec pre fyziku by sa vlastne objavenie gravita?ných v?n predstavovalo.
Bol by to len menší objav ktorých už bolo ve?a, alebo bol by to epochálny prelom v poznaní vesmíru? Na odpove? si pripome?me, že vo vesmíre existujú štyri základné sily (interakcie
medzi fyzikálnymi ?asticami) –
Silná – sprostredkúva interakciu vnútri atómového jadra, v?aka nemu jadro drží pokope. Má malý dosah, takže na ve?ké vzdialenosti nemá vplyv. Túto interakciu prenášajú pre fyzikov
dobre známe a pozorované ?astice súhrnne zvané mezóny.
Slabá – podobne ako silná interakcia má len malý dosah, takže sa prejavuje len vo svete atómových jadier a ?astíc. Aj túto interakciu spotredkovávajú už dobre známe a
zmerané ?astice (W a Z bozóny, ktorými sa tu nebudeme teraz zapodieva?). V poslednej dobe sa objavujú aj indície pre existenciu ?alšej, tzv. superslabej interakcie, ale tým sa
teraz taktiež nebudeme zapodieva? (inak je to ve?mi vzrušujúca možnos?!).
Elektromagnetická - táto interakcia je asi stokrát slabšia než silná interakcia, lenže má jednu ve?mi dôležitú vlastnos? – má nekone?ný dosah! To znamená, že fotón – ?astica,
ktorá túto interakciu sprostredkúva („nosi?“) – sa môže šíri? hoci aj na druhú stranu vesmíru, a my ju môžeme pozorova?. V?aka tejto interakcii vidíte všetko ?o vidíte a v?aka
tejto interakcii vieme vä?šinu našich poznatkov o vesmíre. Do tejto interakcie spadajú všetky vlnové d?žky, ktoré pozorujeme – gama žiarenie, röntgenové žiarenie, UV žiarenie,
vidite?né svetlo, infra?ervené 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,
infra?ervený port na PC, bezdrôtová myš ?i klávesnica, bluetuth, rontgen, CT ?i magnetická rezonancia v nemocnici, všetky tieto veci majú spolo?ného menovate?a – využívajú
elektromagnetické vlny.
Posledná, štvrtá interakcia – gravita?ná – má nieko?ko osobitostí. Je totiž až 1042 (desa? na štyridsiatudruhú) krát slabšia ako elektromagnetická. To je nepredstavite?ne obrovské ?íslo!
Pre porovnanie – rozdiel medzi ve?kos?ou atómového jadra a vaším telom je „len“ 1015, ?iže ove?a ove?a menší! Napriek tomu, ke?že jej dosah je tiež nekone?ný, má rozhodujúci
vplyv na vývoj vesmíru, pretože na ve?ké vzdialenosti je jej súhrnný ú?inok už obrovský (už aj spomínaný gravita?ný kolaps a rovnováha hviezdy, tvar galaxií at?...). Je tu však ešte
jedna ve?mi dôležitá vec – ?astice, ktoré túto interakciu sprostredkuvávajú, tzv. gravitóny, ktoré predpovedal Einstein, nikto ešte nikdy nepozoroval.
Takže ide tu naozaj o ve?mi užito?nú vec. V podstate všetko ?o vieme o vzdialenom vesmíre vieme len v?aka jedinému elektromagnetickému „oknu“ (odhliadnuc od pozorovania neutrín, ktoré však
je zatia? len v plienkach v?aka nemožnosti detekova? nízkoenergetické neutrína). Všetko ?o vieme aj o gravitácii a vesmíre je len nepriamo sprostredkované elektromagnetickým
žiarením – vidíme hviezdy, galaxie a medzihviezdne mra?ná, ktoré svietia, a z nich nie?o vieme o celkovej štruktúre vesmíru a gravitácii, ktorá riadi jeho chod.
Dám vám teraz jednu otázku: ?o by sa stalo, keby sme dokázali zachyti? gravitóny? (?iže „vidie?“ gravitáciu samotnú).
Odpove? 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 kone?ne o?ami hmoty, o?ami ?asopriestoru, a nielen o?ami elektromagnetickými, ktoré tak strašne obmedzujúco závisia na
tom, že hmota musí svieti?!!
Je to rovnaké ako keby v no?nom tmavom lese osvetlenom len zhlukmi svätojánskych mušiek (galaxií) zrazu vyšlo slnko a vy ste kone?ne jasne uvideli kde to ste.
Povedzme si teraz hne? aj nie?o podrobnejšie o tejto možnosti. Nie je to tak dávno, ?o totiž vedci zistili ve?mi prekvapujúcu skuto?nos? – všetko ?o sme doteraz vo vesmíre pozorovali,
všetky tie desiatky miliárd hviezd v našej Galaxii, všetky tie desiatky miliárd galaxií po celom vesmíre, svietiacich mra?ien at?, 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 to?ko hmoty ko?ko vidíme, galaxie a hviezdy by sa pohybovali úplne
inak. Lenže ?o to je za hmota, ktorá dokáže hýba? vesmírom? Dostala výstižný nazov – tmavá hmota. Existovalo viacero teórií o tom, z ?oho by mohla pozostáva?. Jedna vec bola istá
takmer od za?iatku – tejto hmoty musí by? obrovské množstvo a ur?ite ju nemôžu tvori? nesvietiace planéty ?i m?tve hviezdy, tých je totiž vo vesmíre na to príliš málo. Ešte donedávna
sa myslelo, že ve?kú ?as? tejto hmoty tvoria neutrína, zaujímavé ?astice, o ktorých sa vlastne tiež len nedávno prekvapujúco zistilo, že nemajú nulovú hmotnos?. Lenže posledné mesiace
už je presnejšie ohrani?ená ich hmotnos? a tá hovorí jednozna?ne – neutrína nemôžu tvori? viac ako cca ?a?ších 5 percent tmavej hmoty. ?o teda ju tvorí? Objavili sa exotické teórie
tvrdiace, že tmavá hmota sa skladá z úplne neznámych a nových ?astíc. A je stále dos? pravdepodobné, že ?as? tmavej hmoty je naozaj tvorená neznámimi ?asticami. Napriek tomu,
úplne nedávno astronómovia urobili v tejto oblasti ve?ký pokrok – nepriamimi metódami objavili gigantické medzigalaktické prachovoplynové mra?ná (neple?te si to s tými „malými“
medzihviezdnymi mra?nami, teraz hovoríme o ove?a vä?ších a hmotnejších objektoch medzi samotnými galaxiami vážiacimi omnoho viac ako celé galaxie!). Zjavne ke? vznikol vesmír,
tak nie všetka hmota skolabovala a sformovala sa do galaxií a hviezd. Vä?šina 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 ?o je najdôležitejšie – tieto mra?ná tvoria až 80 percent celkovej hmoty vesmíru. Obrovské ?íslo, je to
16krát viac ako je všetka doteraz pozorovaná hmota. Napriek tomu, stále to má jednu vážnu vadu. Astronómovia ju objavili len v?aka tomu, že pozorovali pohyb svietiacej hmoty.
?iže nepriamo. Je to ako keby ste sa snažili urobi? mapu krajiny pod?a po?tu a dráhy letu vtákov ktorí nad ?ou lietajú. Zistíte že tam asi nejaká krajina je, a zistíte kde sú približne
nejaké ve?ké pohoria (vtáky tam budú lietaž vyššie) ale to je všetko, nezitíte už ni? viac. ?o s tým? Dá sa tmavá hmota priamo pozorova? aj ke? ju nikdy neuvidíme? A ?o dokonca
ten zvyšok tmavej hmoty, ktorý netvoria ani medzigalaktické mra?ná?
Ur?ite tušíte kam mierim. Áno, odpove? je – dozvieme sa to pozorovaním gravita?ných v?n. Tmavá hmota totiž bez výnimky až do posledného percenta vyžaruje gravita?né vlny a
gravitóny, rovnako ako hmota svietiaca. Ak zachytíme gravitóny s dostato?nou citlivos?ou, zrazu sa pre nás stane celý vesmír pozorovate?ný. Bez výnimky. Nebudeme už zavislý na
pozorovaní svietiacich úbohých 5 percent. Uvidíme všetko. Medzigalaktické mra?ná, a ?oko?vek ?alšie akoko?vek exotické.
?iže gravita?né vlny pre nás znamenajú prinajmenšom teoretickú možnos? pozorova? úplne všetko.
No nestojí za to venova? tomuto procesorový ?as vášho po?íta?a?!!
Samozrejme to neznamená, že hne? ako ich objavíme, tak sa všetko vyrieši. Treba potom skonštruova? naozaj ve?ké detektory gravita?ných v?n na Zemi i vo vesmíre, s dostato?nou
citlivos?ou a presnos?ou. Navyše, gravita?né vlny podobne ako elektromagnetické majú rôznu frekvenciu - rýchlorotujúce objekty generujú vysokofrekven?né gravita?né vlny kým
„pomalé“ procesy ako napr. spomínaná tmavá hmota generujú nízkofrekven?né gravita?né vlny. Pozemské detektory nikdy nebudú v?aka gravita?nému vplyvu Zeme schopné
registrova? nízke frekvencie gravita?ných v?n (podobne ako pozemské ?alekohlady nie sú schopné efektívne pozorova? napr. infra?ervené elektromagnetické vlny, alebo podobne
aj ako naše o?i nie sú schopné registrovas? iné frekvencie ako frekvencie vidite?ného svetla). Analógia je samozrejme len približná, lebo gravita?né vlny niektorých frekvencií na Zemi
nemôžme zachyti? najmä kvôli prehlušeniu seizmickými vlnami, vznikajúcimi napr. pri pohybe tektonických dosiek alebo ako dôsledok presunu ve?kých más hmoty v zemskom plášti
(tzv. pláš?ové hríby). Bude treba teda postavi? detektory vo vesmíre (spomínaná LISA bude prvým takýmto detektorom). Aj práve preto je však dôležité gravita?né vlny kone?ne už
objavi?, aby sa otvorila cesta pre tieto pokro?ilé zariadenia. Ve? aj v roku 1610 mal prvý Galileov ?alekoh?ad parametre dnešnej detskej hra?ky, a dnes už máme Hubblov vesmírny
teleskop...
Takže, troška sme si priblížili kto je za gravita?né vlny zodpovený, na ?o nám také vlny vôbec môžu by?, a v tretej ?asti by sme sa pozreli bližšie na zúbky neutrónovým hviezdam
(?iže aj pulzarom), ktorých polohu môžte vidie? aj na grafickom výstupe einstein@home. Ako ich vidí dnešná veda? ?o o nich vieme? Pre?ítajte si tretiu ?as? a dozviete sa.
A na záver tohto dielu by som vám ešte rád ukázal dve veci, ktoré pod?a m?a pomerne názorne ukazujú silu gravitácie na ve?kých 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 nieko?ko 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 v?aka gravita?ným nehomogenitám na po?iatku vesmíru (ktoré mimochodom vznikli z kvantových nerovnomerností ?asopriestoru a neskôr boli nafúknuté do rozmerov galaxií
- je to fascinujúce, ale sú?asná štruktúra celého vesmíru je presne analogická štruktúre priestoru na najmenších škálach - ?iže všetko so všetkým súvisí, najmenšie s najvä?ším...) Tieto
postupne naba?ovali na seba ?alšiu a ?alšiu hmotu až vznikli hviezdy, galaxie, kopy a superkopy galaxii a - obrázok ktorý ste videli. Ve?mi dôležitú rolu v tomto procese zohrala aj
tmavá hmota. Simulácie jednozna?ne ukazujú , že pozorovaná štruktúra vesmíru sa dá vysvetli? jedine existenciou tmavej hmoty. Aj preto je dôležité pozorova? gravita?né vlny, lebo
nám pomôžu pochopi? vývoj vesmíru a to, pre?o sú galaxie zoskupené tak ako vidíte na animácii. Mimochodom, naša skupina galaxií je pri?ahovaná jednou z tých "stien" - vedci to
nazvali "Ve?ký 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 v?aka tzv. ?ervím dieram (dve navzájom prepojené ?ierne diery
vytvárajúce tak "tunel" medzi dvoma oblas?ami vesmíru), ktoré v?aka svojej nekone?nej gravitácii prepoja od?ahlé miesta vesmíru - toto už nie je sci-fi, matematické prepo?ty ukázali,
že to je možné, problémom je ve?mi malá stabilita takýchto prepojení, ktorá znemož?uje takéto cestovanie
dokonca aj elementárnym ?asticiam. Pred nieko?kými týžd?ami som však ?ítal prácu z oblasti kvantovej kozmológie, ktorá navrhuje možnosti ako takýto objekt stabilizova?. Je teda
možné, že to o ?o sa mi len ešte snažíme vyspelé civilizície mohli dávno zvládnu?. Aby som ešte viac na?rel do pokladnice modernej vedy, kvantová kozmológia pripúš?a aj možnos?,
že existuje nekone?ne množstvo paralelných vesmírov, ktoré existujú vo viacrozmernom priestore, pripomínajúc tak akési bubliny, ktoré sa nafukujú a zmenšujú. Dostato?me silná
gravitácia môže v ?asopriestore vytvori? výklenok (deformáciu), ktorý pri dostato?nej energii sa môže dokonca odštiepi? od pôvodného vesmíru a vytvori? vesmír nový! Ve?mi vyspelá
civilizácia disponujúca dostato?nými znalos?ami a najmä energiou teda môže teoreticky vytvori? vlastný vesmír, do ktorého sa môže pres?ahova?, ke? náš vesmír bude umiera? (?o je
nevyhnutnos?, pretože ak by sa aj rozpínal donekone?na, jedného d?a sa zásoby enegie v ?om vy?erpajú a vesmír upadne do tzv. "tepelnej smrti".) Aby ste si nemysleli, že toto sú
nepodložené tvrdenia, zdroje pre tieto informácie ?erpám z vedeckých preprintov z oblasti kvantovej kozmológie, ako napríklad
General Relativity and Quantum cosmology, kde môžte nájs? aj spomínanú ?erstvú prácu (publikovanú tento mesiac) o
Stabilite ?ervích dier.
Druhú malú ukážku sily gravitácie vidíte na poslednom obrázku - je na ?om astronómom dobre známa a vzdialená kopa galaxií nazvaná Abell 2218. Jej celková gravitácia nato?ko
zakrivuje priestor, že pôsobí ako šošovka – to
znamená, že deformuje svetelné lú?e, ktoré okolo nej prechádzajú od vzdialenejších objektov, podobne ako to robí aj oby?ajná 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? ?astokrát týmto spôsobom
zosilnené a my vidíme objekty, ktoré by sme inak v žiadnom prípade nemali šancu vidie?. ?iže príroda nám takto poskytuje obrovský „gravita?ný ?alekoh?ad“. Ur?ite 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 ur?ite vedia z akého filmu pochádza...),
ale o tejto filozofickej otázke možno tiež v inom ?lánku...
Abell 2218
Autor: KiiroiZen / Kotuli? Bunta
juraj_kotulic AT yahoo.com
?akujem slavkovi.sk za technickú pomoc pri príprave ?lánku.
Komentare a diskusia k clanku
Vytvoril: KiiroiZen / Kotulic Bunta [30. jún 2005 11:48:08] / Upravené: [01. júl 2005 03:34:58] / Počet zobrazení: [10660] |
|
|
 |
|
