Da, da, svemir se širi i to već odavno nije vest. Sama ideja se pojavila kasnih dvadesetih godina prošlog veka u radovima Žorža Lemetra, Aleksandra Fridmana itd. - niko im nije verovao. Ali koju godinu kasnije Edvin Habl, slavni američki astronom i najveći astronomski osmatrač dvadesetog veka, to širenje je i praktično dokazao uočivši da crveni pomaci rastu sa daljinom galaksije (što ćemo objasniti u prvom delu priče o širenju). Prošlo je još neko vreme dok se teorija i praksa nisu uskladile a od tada se u školama uči da se naš svemir širi. Ali šta se zapravo širi i kako, to ponekad nije baš jasno.

kosmos

Svakog sata jato galaksija Virgo se udalji od nas za pet miliona kilometara. Pet miliona kilometara je 13 rastojanja Zemlja - Mesec, ali to je zapravo skromno povećanje razdaljine u poređenju sa 20 miliona kilometara koliko se za isto vreme od nas udalji super-jato galaksija Perseus-Pisces. Jato Virgo je daleko 54 miliona svetlosnih godina, a super-jato Perseus-Pisces 250 miliona svetlosnih godina*. Što je rastojanje između galaksija veće to se one brže udaljavaju od nas, ali i jedna od druge. 

(*Vasiona u ponoć, K. Krosvel, str. 14)

Međutim, postoje izuzeci od ovog kosmičkog pravila. Velika galaksija u Andromedi, poznata i pod oznakom M31, ne samo da se ne udaljava od nas, nego nam juri u susret brzinom od 400 hiljada kilometara na sat. I ona nije jedina koja nam se približava. Otkud sad takvo ponašanje nekih galaksija?

Odgovor je jednostavan. Širenju prostora, koji kao talasi mora nose sve što se na njima nalazi, opire se gravitacija. Gravitacija je privlačna sila između materijalnih objekata i što je masa objekta veća, gravitacija je jača. Gravitacija je moćna sila jer deluje do beskraja daleko, ali njena snaga sa daljinom opada i zato ona na velikim rastojanjima gubi bitku sa prostorom i on se sve više širi. Ali u okviru nečeg što je tako sitno kao što su galaksije, pa čak i jata galaksija gravitacija pobeđuje. Bar za sad. Zato se galaksije okupljene u jatima drže zajedno. M31 i Mlečni put pripadaju galaktičkom jatu sa pedesetak članova koje zovemo Lokalno jato. Iz našeg ugla gledano, sve ostale galaksije, izvan jata, ubrzano se udaljavaju od nas. Za 150 milijardi godina sve one izvan jata će se raspršiti i neki budući astronomi na nebu će videti samo nešto malo preostalih galaksija. Sve ostale preći će horizont vidljivog svemira i nebo će biti siromašno.

Možda sve ovo zbunjujuće deluje, jer se opire nekim činjenicama koje smo još u školi uvrteli u glavu, pa se pitate kako je sve to moguće. I uostalom, šta znači to horizont vidljivog svemira? Ako odgovor niste znali spremite se da čujete neverovatnu stvar.

Prostor se širi i u svojim udaljenim predelima (posmatrano iz naše pozicije) toliko brzo nosi sa sobom galaksije da svetlo sa njih ne uspeva da dopre do nas, jer se udaljavaju brzinom koja nadmašuje brzinu svetlosti! Brzina raste sa udaljenošću, i to važi za sve tačke u svemiru. Gde god da se nađete videćete da se od vas galaksije udaljavaju utoliko brže što su od vas dalje. 

Vidite kako je ovo interesantno. Svemir se širi 68 kilometara u sekundi po jednom megaparseku (1 megaparsek= 3,26 miliona svetlosnih godina). To znači sledeće: ako posmatrate galaksiju koja je udaljena jedan megaparsek videćete da se ona udaljava od vas brzinom od 68 kilometara u sekundi. Ako gledate galaksiju koja je udaljena dva megaparseka onda ćete izmeriti da se ona udaljava brzinom od 136 kilometara u sekundi. Pa onda tako dalje, galaksija na tri megaparseka ide brzinom od 204 km/s itd. sve dok ne dođete do galaksije koja se nalazi toliko daleko da od vas juri brzinom većom od brzine svetlosti. Naravno da tu galaksiju ne možete videti jer toliko brzo odlazi da njena svetlost ne može da dospe do vas.

Ali, kako je to moguće? Kako je moguće da se daleke galaksije od nas i od svega ostalog, udaljavaju brzinom većom od brzine svetlosti? Pa, u pitanju je sjajan trik prirode: galaksije se udaljavaju neverovatnom brzinom, šta više, nemogućem brzinom iako zapravo stoje u mestu i ne kreću se. Stvar je u ovome: ništa materijalno, ništa što ima masu ne može da se kreće brzinom svetlosti i to je zakon, i to zakon koji je nemoguće prekršiti. Ali taj zakon se odnosi samo na materiju, a ne na prostor. Taj zakon ne sprečava prostor da se širi proizvoljnom brzinom. Dakle, galaksije stoje u mestu, (ne kreću sekroz prostor), ali prostor između njih se širi. 

balon
Kako se prostor širi rastojanja između galaksija (i njihovih jata) se povećava. 

Običaj je da se u priči o širenju svemira na ovom mestu pomene balon, pa da ne bismo izneverili tradiciju: Balon! Nalepite na balon flekice na primer od papira. Dovoljno je nekoliko njih da bi se lepo shvatila poenta priče. Zatim naduvajte balon. Kako se balon širi flekice se udaljavaju jedna od druge jer se povećava prostor između njih. Primetite i da se one same ne šire (uostalom, one su u našem primeru od papira). I što je prostora između flekica više to se one brže udaljavaju jedna od druge.

Ako stvar posmatrate iz naše flekice koju zovemo Mlečni put, vidite da se sve ostale galaksije-flekice udaljavaju od nas. Ali i jedna od druge. U kojoj god da ste galaksiji vidite da sve ostale beže od vas. I što su dalje, to brže beže.

I na kraju zapamtite: nema većih magija od onih koje nam priroda pruža.

(Prema knjizi Vasiona u ponoć, Ken Krosvel; How Can the Universe Expand Faster Than the Speed of Light?)


Gde je centar univerzuma?


Komentari   
Aleksandar Zorkić
+2 #10 Aleksandar Zorkić 20-09-2018 21:36
Citat Mladen:
Ja nigde nisam našao na podatak svemir se širi .....

Ponekad je poluznanje gore od neznanja. Kad čovek nešto polovično zna onda može da izvuče pogrešne zaključke i još da misli da je u pravu.
Pre svega stručnjaci duvanjem u balon ništa ne dokazuju što se kosmologije tiče - to ste nešto pogrešno shvatili. Zatim, na dva mesta pominjete eksploziju Big Bena. Big Ben sigurno nije eksplodirao – pobrkali ste Big Ben i Big Bang.
Zatim, rečenica u kojoj pominjete jato Devica je nerazumljiva. U njoj kažete „moje pitanje je…“, a nema nikakvog pitanja. Inače: pa naravno da nebeske objekte vidimo u prošlosti, to se podrazumeva.
Diletacija ništa ne znači, verovatno ste tu reč pobrkali sa dilatacijom.
Stavovi izneti u vašem komentaru nemaju nikakvog osnova u nauci.
Mladen
-1 #9 Mladen 19-09-2018 22:17
Ja nigde nisam našao na podatak svemir se širi u odnosu na ŠTA? Stručnjaci vole da duvaju balon sa zvezdicama i tako "dokazuju" širenje ali u odnosu na šta? Koji medijum? Kako se ništa može širiti i sabijati? Valjda je tačno da se materija proširila eksplozijom Big Bena kroz prostor i dalje širi usled impulsa, kinetičke energije možda?
Drugo ako ti vidiš jato Devica udaljeno kako kažete 54 miliončeta svetlosnih godina moje pitanje je ako uračunate diletaciju vremena i relativističku mehaniku i ostala čudesa znači da Device više ne postoje već se vidi samo daleka prošlost od pre 54 miliončeta kako je izgledala i sada dospela do nas da samo konstatujemo. Treće meni deluje da se Galaksije kreću ko čestice u Braunovom kretanju usled impulsa dobijenog explozijom Big Bena otuda i sudaranje. Stručnjaci su "izračunali" da ima malo materije da stvara gravitaciju koja drži galaksiju da se ne raspadne pa dodali malo "tamne materije" koju ne mogu da nađu jer je nema pa izmislili virtualne čestice, a ovamo gravitacija tobože učestvuje da se sudarimo sa Adromedom za koju godinicu preko tolike udaljenosti. Mnogo toga tu ne štima a u knjigama ništa ne piše samo stvaraju pitanja a ne daju odgovore. Pozdrav.
PS ova kapatčka je glupost velika
Aleksandar Zorkić
0 #8 Aleksandar Zorkić 04-09-2018 19:07
Citat Владимир Керлета 2:
Pitanje svih pitanja je dali prostor postoji sam po sebi (bez mase, energije, polja, itd).

U članku Problem sa vodom u kanti je i rečeno da ne postoji jasan i nedvosmislen zaključak o prostoru. Ajnštajn je i sam menjao svoje mišljenje o prostoru.
Citat:
Nije zamisliv hipoteticki univerzum bez ijedne cestice koja ima masu.
Ne znam zašto nije zamisliv. Pa fizičari su to radili (o čemu je bilo reči u "kanti" :)
Inače, da, sve to jesu "zakrpe", ali to su i jedina naučno smislena objašnjenja. Fizičari stalno tragaju za potpunim odogovorom.
Aleksandar Zorkić
0 #7 Aleksandar Zorkić 04-09-2018 18:58
Citat miki:
...
Ono što mene zbunjuje jeste to, iako se prostor širi (šta god to bilo) zbog čega se ne širi (ne razvlači) i talasna dužina svetlosti koja putuje ka nama?

Razvlači se! O tome u nastavku kad dođe na red, ali razvlači se i upravo to razvlačenje dovodi do crvenog pomaka (koji nije posledica doplerovog efekta).

Citat:
Ako se širi prostor, zašto se ne širi i "metar" kojim merimo rastojanja. Kao da oni nisu deo prostora?!?
Hm, zavisi šta je metar? Ako je metar materijalan onda se ne širi jer mu to ne dozvoljavaju sile koje ga drže na okupu (kao što gravitacija sprečava raspadanje planeta, galaksija itd.).

Ostala pitanja iz ovog komentara nisu mi jasna. Uopšte ovo je tema koja se taško da objasniti (bar meni) u kratkim komentarima. Ali moguće je da će biti još tekstova i odgovora na ovu temu.
Aleksandar Zorkić
0 #6 Aleksandar Zorkić 04-09-2018 18:52
Citat Ema:
Hvala Vam na sjajnom tekstu. :)
....

Milina je pisati za vas :-)
Aleksandar Zorkić
0 #5 Aleksandar Zorkić 04-09-2018 18:49
Kerleta:
1. Zato što je takva zvezda, ili bolje rečeno, galaksija otišla izvan opservabilnog svemira. Svetlost te galaksije ide ka nama, ali se svemir toliko brzo širi da njena svetlost „ne stiže da stigne“ do nas.

Svemir je star 13,8 mlad godina i mi možemo da vidimo objekte čija svetlost putuje najviše toliko. A ako je naka galaksija toliko daleko da njenoj svetlosti treba npr. 14,8 mlrd godina – onda mi ne možemo da je vidimo. Ona je izvan vidljivog dela svemira.

To je objašnjeno ovde: http://www.astronomija.org.rs/nauka/astronomija/11275-gde-je-centar-univerzuma
2. To su virtuelne čestice koje imaju toliko kratak životni vek da nemaju uticaj na širenje svemira. ALI, potrudiću se da pribavim potpuniji i pouzdaniji odgovor, odgovor nekog fizičara (što ja nisam).
3. To šta je prostor je veliko pitanje oko koga ne postoji suglasnost (o čemu se govori i u članku http://www.astronomija.org.rs/nauka/fizika/11981-problem-sa-vodom-u-kanti)
Prostor ne nosi ništa, samo se širi - kao balon sa ilustracije u tekstu.
Владимир Керлета 2
0 #4 Владимир Керлета 2 04-09-2018 15:24
Pitanje svih pitanja je dali prostor postoji sam po sebi (bez mase, energije, polja, itd).
Empiriska istrazvanja kazu da ne.
Teorijski model prostor-vreme takodje ne zna za prostor bez mase. Nije zamisliv hipoteticki univerzum bez ijedne cestice koja ima masu. Hipoteza inflacije je deus ex mashina uvela warp ekspanziju prostora kako bi se odrzao model velikog praska, isto kao sto se danas uvode tamna materija (i energija) da bi se pokrpile rupe u modelu sirenja svemira. To nisu neposredno saznate cinjenice, nego zakljuci dobijeni deduktivnim putem, kao sto se proslih vekova zakljucivalo da mora da postoji eter (posto talasi moraju kretati krec nesto) ili da mora da su postojali jednorozi jer se prikazuju na tapiserijama i u knjizevnosti. Ali dali je bas tako, to ce nam reci tek posmatracka nauka i teorije koje je budu pratile.
miki
0 #3 miki 04-09-2018 13:59
Sve to zvuči vrlo apsrtaktno nama koji nismo direktno pročitali (i razumeli) brojne naučne radove, eksperimente i merenja na kojima se zasnivaju rezultati i zaključci koje autor teksta uznosi.

Ono što mene zbunjuje jeste to, iako se prostor širi (šta god to bilo) zbog čega se ne širi (ne razvlači) i talasna dužina svetlosti koja putuje ka nama? Ako se širi prostor, zašto se ne širi i "metar" kojim merimo rastojanja. Kao da oni nisu deo prostora?!?

Ovako kako je autor objasnio, tela se kreću jedna u odnosu na drugi, mi detektujemo to kretanje, (crveni pomak, merenje odstojanja), ali to kretanje ne postoji u prostoru jer se zapravo povećava prostor.

Ako uzmemo neku proizvoljnu tačku, Zemlju npr. kao centar referentnog sistema, tada se udaljena tela kreću u odnosu na taj referentni sistem. Jel? Ona baš jako udaljena tela, kreću se >c po osama našeg koor. sistema. Ali se ipak ne kreću, jer se širi prostor. Jel? Da li to znači da se ose našeg referentnog sistema rastežu u daljini? Ali tada se telo i ne kreće po tim osama, tj, ne udaljava se.

Sve u svemu, vrlo zanimljiva glavolomka. :)
Ema
+2 #2 Ema 04-09-2018 10:50
Hvala Vam na sjajnom tekstu. :)
Skoro sam otkrila ovaj sajt i predstavlja jedan od najboljih na našim prostorima posvećenim nauci.
Hvala vam što svojim profesionalizmo m i entuzijazmom ulepšavate dane.
Владимир Керлета 2
0 #1 Владимир Керлета 2 04-09-2018 09:22
1. "Pa onda tako dalje, galaksija na tri megaparseka ide brzinom od 204 km/s itd. sve dok ne dođete do galaksije koja se nalazi toliko daleko da od vas juri brzinom većom od brzine svetlosti. Naravno da tu galaksiju ne možete videti jer toliko brzo odlazi da njena svetlost ne može da dospe do vas."

Majkelson - Morlijev eksperiment (1887) je pokazao da brzina svetlosti ne zavisi od referentnog sistema iz kojega ga posmatramo. Nije mi jasno zašto autor misli da mi ne vidimo svetlost zvezda koje se od nas udaljavaju brzinom svetlosti ili većom.

2. "Stvar je u ovome: ništa materijalno, ništa što ima masu ne može da se kreće brzinom svetlosti i to je zakon, i to zakon koji je nemoguće prekršiti. Ali taj zakon se odnosi samo na materiju, a ne na prostor. Taj zakon ne sprečava prostor da se širi proizvoljnom brzinom. Dakle, galaksije stoje u mestu, (ne kreću sekroz prostor), ali prostor između njih se širi."

Međutim, postoje dokazane kvantne fluktuacije u praznom prostoru (Klein–Gordon polje, itd) koje pokazuju da prazan prostor ne postoji. U njemu se stalno stvaraju i nestaju neke čestice, koje imaj i masu i energiju, i smer, i itd itd. Pored toga, silnice svih mogućih polja i energije po prirodi stvari zadiru u prazan prostor.
Nije mi jasno ѕašto autor misli da prostor može da se širi brzinom svetlosti, ako je isti potpuno prožet masom (i na velikim brojevima ona je ogromna).

Iz pročitanog teksta ispada da je prostor neki moderni etar, koji prvo uopšte neiteereaguje sa masama, a onda ih nekim čarobnim štapićem razbaca na različite udaljenost (bez vidljivog trošenja energije za to). Kao kod teorije inflacije.
Dodaj komentar


OSNOVE (5)