Ғалам статикалық емес. Мұны 1929 жылы, яғни 90 жылдай бұрын астроном Эдвин Хабблдың зерттеулері растады. Оны бұл идеяға галактикалардың қозғалысын бақылаулар әкелді. ХХ ғасырдың соңындағы астрофизиктердің тағы бір жаңалығы Ғаламның үдеумен кеңеюін есептеу болды.
Әлемнің кеңеюі қалай аталады
Кейбір адамдар ғалымдардың ғаламның кеңеюі деп атайтынын естігенде таңғалады. Бұл атаулардың көпшілігі экономикамен және теріс үміттермен байланысты.
Инфляция – бұл Ғаламның пайда болғаннан кейін бірден және күрт жеделдеуімен кеңею процесі. Ағылшын тілінен аударғанда "inflation" - "насос", "inflate".
Әлемнің инфляция теориясының факторы ретінде қараңғы энергияның бар екендігіне қатысты жаңа күмәнді кеңею теориясының қарсыластары қолданады.
Содан кейін ғалымдар қара тесіктер картасын ұсынды. Бастапқы деректер кейінгі кезеңде алынған деректерден ерекшеленеді:
- Алпыс мың қара тесіктер арасындағы қашықтық ең көпон бір миллионнан астам жарық жылынан астам қашықтықта - төрт жыл бұрынғы деректер.
- Он үш миллион жарық жылы қашықтықтағы бір жүз сексен мың қара дыры галактикалары. 2017 жылдың басында ғалымдар, соның ішінде ресейлік ядролық физиктер алған деректер.
Бұл ақпарат, астрофизиктердің айтуынша, Әлемнің классикалық үлгісіне қайшы келмейді.
Ғаламның кеңею жылдамдығы космологтар үшін қиындық туғызады
Кеңею жылдамдығы шынымен космологтар мен астрономдар үшін қиындық тудырады. Рас, космологтар енді Ғаламның кеңею жылдамдығы тұрақты параметрге ие емес деп дауласпайды, сәйкессіздіктер басқа жазықтыққа көшті - кеңейту жеделдей бастағанда. Өте алыс 1 типті суперновалар спектрінің роуминг деректері кеңею кенеттен басталатын процесс емес екенін дәлелдейді.
Ғалымдардың пайымдауынша, ғалам алғашқы бес миллиард жыл ішінде қысқарған.
Үлкен жарылыстың алғашқы салдары алдымен күшті экспансияны тудырды, содан кейін қысқару басталды. Бірақ қараңғы энергия әлі де ғаламның өсуіне әсер етті. Және жеделдетумен.
Американдық ғалымдар жеделдету қашан басталғанын білу үшін әртүрлі дәуірлерге арналған Ғалам өлшемдерінің картасын жасауға кірісті. Ғарыштанушылар супернова жарылыстарын, сондай-ақ ежелгі галактикалардағы қараңғы материяның шоғырлану бағытын бақылай отырып, жеделдету ерекшеліктерін байқады.
Неліктен Ғалам «жылдамдауда»
Бастапқыда Әлем өлшемдерінің құрастырылған картасында үдеу мәндері сызықтық емес, синусоидқа айналды деп болжанған. Ол «Ғалам толқыны» деп аталды.
Ғалам толқыны жеделдету тұрақты жылдамдықпен жүрмегенін айтады: ол баяулады, содан кейін жеделдеді. Және бірнеше рет. Ғалымдар Үлкен жарылыстан кейінгі 13,81 миллиард жыл ішінде осындай жеті процесс болған деп есептейді.
Алайда, космологтар үдеу-баяулауды не анықтайды деген сұраққа әлі жауап бере алмайды. Болжамдар қараңғы энергия пайда болатын энергетикалық өріс Әлемнің толқынына бағынады деген идеяға дейін қайнатылады. Және бір позициядан екінші позицияға ауысқан кезде Ғалам өзінің үдеуін кеңейтеді немесе оны баяулатады.
Аргументтердің нанымдылығына қарамастан, олар әлі де теория болып қала береді. Астрофизиктер Планк орбиталық телескопынан алынған ақпарат ғаламда толқынның бар екенін растайды деп үміттенеді.
Қара энергия табылған кезде
Алғаш рет олар бұл туралы тоқсаныншы жылдары супернованың жарылыстарына байланысты айта бастады. Қараңғы энергияның табиғаты белгісіз. Альберт Эйнштейн өзінің салыстырмалылық теориясында ғарыштық тұрақтыны бөліп көрсеткенімен.
1916 жылы, жүз жыл бұрын, ғалам әлі де өзгермейтін болып саналды. Бірақ гравитация араласты: егер ғалам қозғалмайтын болса, ғарыштық массалар әрқашан бір-біріне қарсы соғылады. Эйнштейн ғарыштық итеруші күшке байланысты тартылыс күшін жариялайды.
Джордж Леметр мұны физика арқылы дәлелдейді. Вакуумда энергия бар. Оның екіұштылығының салдарынанбөлшектердің пайда болуы және олардың одан әрі жойылуы, энергия итеруші күшке ие болады.
Хаббл ғаламның кеңеюін дәлелдегенде, Эйнштейн космологиялық тұрақты сандырақ деп атады.
Қара энергияның әсері
Ғалам тұрақты жылдамдықпен бір-бірінен алыстап барады. 1998 жылы әлемге 1 типті супернованың жарылыстарын талдау деректері ұсынылды. Ғаламның тез өсіп жатқаны дәлелденді.
Бұл белгісіз заттың әсерінен орын алады, ол «қара энергия» деген лақап атқа ие болды. Ол Ғалам кеңістігінің 70% дерлік алып жатқаны белгілі болды. Қараңғы энергияның мәні, қасиеттері мен табиғаты зерттелмеген, бірақ оның ғалымдары оның басқа галактикаларда болған-болмайтынын анықтауға тырысуда.
2016 жылы олар жақын болашаққа арналған нақты кеңею жылдамдығын есептеді, бірақ сәйкессіздік пайда болды: Ғалам астрофизиктердің бұрын болжағанынан да жылдам қарқынмен кеңейіп жатыр. Ғалымдар арасында қара энергияның болуы және оның ғалам шекарасының кеңею жылдамдығына әсері туралы даулар шықты.
Әлемнің кеңеюі қараңғы энергиясыз жүреді
Әлемнің қараңғы энергиядан кеңеюінің тәуелсіздік теориясын ғалымдар 2017 жылдың басында ұсынған болатын. Олар кеңеюді Ғалам құрылымындағы өзгеріс деп түсіндіреді.
Будапешт және Гавайи университеттерінің ғалымдары есептеулер мен нақты кеңею жылдамдығы арасындағы сәйкессіздік кеңістік қасиеттерінің өзгеруімен байланысты деген қорытындыға келді. Кеңейу кезінде Ғалам моделімен не болатынын ешкім ескермеді.
Қара энергияның бар екеніне күмән келтіре отырып, ғалымдар түсіндіреді: еңҒалам материясының үлкен концентрациясы оның кеңеюіне әсер етеді. Бұл жағдайда қалған мазмұн біркелкі бөлінеді. Дегенмен, факт әзірге белгісіз болып қалды.
Өз болжамдарының дұрыстығын көрсету үшін ғалымдар шағын ғаламның үлгісін ұсынды. Олар оны көпіршіктер жиынтығы түрінде ұсынды және массасына байланысты әр көпіршіктің өсу параметрлерін өз жылдамдығымен есептей бастады.
Бұл ғаламды модельдеу ғалымдарға оның энергияға қарамай өзгере алатынын көрсетті. Ал егер сіз қараңғы энергияны «араластырсаңыз», онда модель өзгермейді, дейді ғалымдар.
Жалпы пікірталас әлі жалғасуда. Қараңғы энергияны жақтаушылар оның ғаламның шекараларының кеңеюіне әсер ететінін айтады, ал қарсыластары материяның шоғырлануы маңызды екенін алға тартып, өз ұстанымдарын білдіреді.
Әлемнің қазір кеңею жылдамдығы
Ғалымдар ғаламның Үлкен жарылыстан кейін өсе бастағанына сенімді. Содан, шамамен он төрт миллиард жыл бұрын, Ғаламның кеңею жылдамдығы жарық жылдамдығынан жоғары болды. Және ол өсуде.
Уақыттың ең қысқа тарихы Стивен Хокинг пен Леонард Млодинов Ғалам шекараларының кеңею жылдамдығы миллиард жылда 10%-дан аспайтынын айтады.
Әлемнің кеңею жылдамдығын анықтау үшін 2016 жылдың жазында Нобель сыйлығының иегері Адам Рисс бір-біріне жақын галактикалардағы пульсирленген Цефеидтерге дейінгі қашықтықты есептеді. Бұл деректер жылдамдықты есептеуге мүмкіндік берді. Кем дегенде үш миллион жарық жылы қашықтықта орналасқан галактикалар 73 км/с жылдамдықпен алыстай алатыны анықталды.
Нәтиже керемет болды: орбиталық телескоптар, сол Планк, 69 км/с жылдамдықты айтты. Неліктен мұндай айырмашылық тіркелді, ғалымдар жауап бере алмайды: олар Ғаламның кеңею теориясы негізделген қараңғы материяның пайда болуы туралы ештеңе білмейді.
Қараңғы радиация
Ғаламның «тездеуінің» тағы бір факторын астрономдар Хаббл көмегімен ашты. Қараңғы радиация ғаламның пайда болуының ең басында пайда болды деп есептеледі. Содан кейін онда маңызды емес, көбірек энергия болды.
Қараңғы радиация қараңғы энергияға ғаламның шекарасын кеңейтуге «көмектесті». Ғалымдардың айтуынша, үдеу жылдамдығын анықтаудағы сәйкессіздіктер бұл сәулеленудің белгісіз табиғатына байланысты.
Хабблдың одан әрі жұмысы бақылауларды дәлірек етеді.
Жұмбақ энергия ғаламды бұзуы мүмкін
Ғалымдар мұндай сценарийді бірнеше ондаған жылдар бойы қарастырып келеді, Планк ғарыштық обсерваториясының деректері бұл жай ғана болжам емес екенін айтады. Олар 2013 жылы жарияланған.
«Планк» Ғаламның шамамен 380 мың жыл жасында пайда болған Үлкен Жарылыстың «жаңғырығын» өлшеді, температурасы 2700 градус болды. Және температура өзгерді. «Планк» Әлемнің «құрамын» да анықтады:
- 5% дерлік - жұлдыздар, ғарыштық шаң, ғарыштық газ, галактикалар;
- 27% дерлік қараңғы материяның массасы;
- шамамен 70% қара энергия.
Физик Роберт Колдуэлл қараңғы энергияның өсе алатын күші бар екенін айтты. Және бұл энергия кеңістікті уақытты ажыратады. Ғалымның пайымдауынша, галактика алдағы жиырма-елу миллиард жылда алыстап кетеді. Бұл процесс ғаламның шекараларының кеңеюімен бірге жүреді. Бұл Құс жолын жұлдыздан ажыратады және ол да ыдырап кетеді.
Ғарыш шамамен алпыс миллион жылды құрады. Күн ергежейлі сөнетін жұлдызға айналады, ал планеталар одан бөлінеді. Сонда жер жарылып кетеді. Келесі отыз минутта ғарыш атомдарды бөлшектейді. Соңғысы кеңістік-уақыт құрылымының бұзылуы болады.
Құс жолы қайда «ұшады»
Иерусалим астрономдары Құс жолы өзінің максималды жылдамдығына жеткеніне сенімді, бұл Ғаламның кеңею жылдамдығынан жоғары. Ғалымдар мұны Құс жолының галактикалардың ең үлкен шоғыры болып саналатын «Ұлы тартымдылыққа» ұмтылуымен түсіндіреді. Осылайша, Құс жолы ғарыштық шөлді тастап кетеді.
Ғалымдар Ғаламның кеңею жылдамдығын өлшеу үшін әртүрлі әдістерді пайдаланады, сондықтан бұл параметр үшін бір нәтиже жоқ.
