KOSMOLOGIJA

Pripremio: Mirko Jakovljević

Svemir ubrzava i briše tragove svog porekla

Ostrva života u prostoru bez kraja

Pre sto godina, jedan članak u „ Scientific Americanu ” o istoriji i strukturi Univerzuma bio je gotovo netačan. Tada, 1908. naučnici su smatrali da naša galaksija sačinjava čitav Univerzum. Smatrali su da se radi o „ ostrvskom svemiru ”, izolovanom sazvežđu okruženom beskrajnom prazninom. Danas znamo da je naša galaksija jedna od četiri stotina milijardi galaksija u delu svemira koji se može posmatrati. Ali, tada, naučnici su smatrali da je svemir statičan i večan. Početak Univerzuma u Velikom prasku nije postojao ni u pretpostavkama, isto kao ni širenje svemira.

Teško je zamisliti područje ljudskog istraživanja koje se tokom poslednjih sto godina promenilo više od kosmologije. Ta promena je uticala na način na koji posmatramo svet. Ali, da li će nauka u budućnosti uvek popravljati saznanja iz prošlosti ? Odgovor bi mogao biti: ne, jer je moguće da živimo u jedinom dobu istorije svemira kada naučnici mogu dostići precizno razumevanje prave prirode svemira.

Američki naučnici Lorens Kraus i Robert Šerer su rešili da ovo potvrde. Motivisala ih je jedna studija stara deset godina, koja je pokazala da se širenje svemira ubrzava. Smatra se da je za ovo odgovorna neka nova forma „ tamne energije “, povezana sa praznim prostorom. Ubrzavanje svemira nagoveštava da je praznog prostora skoro tri puta više od svih kosmičkih struktura koje posmatramo: galaksija, sazvežđa i supersazvežđa galaksija. Ajnštajn je prvi predvideo postojanje takve energije, ali je smatrao da ona čini svemir statičnim i nazvao ju je kosmološkom konstantom.

Tamna energija će imati ogroman uticaj na budućnost Univerzuma. Kraus je istraživao implikacije za sudbinu života u svemiru sa kosmološkom konstantom i zaključio da ona nije povoljna. Takav svemir postaje veoma negostoljubiv. Kosmološka konstanta proizvodi fiksirani „ horizont događaja “, zamišljenu površinu izvan koje nas ne mogu dohvatiti nikakva materija ili radijacija. Ovo otkriće znači da svemir koji se može posmatrati sadrži samo konačnu količinu informacija pa obrada informacija i život ne mogu opstati zauvek.

Osnove razumevanja širenja svemira

Znatno pre nego što limit informacija postane problem, sva šireća materija u svemiru biće isterana van horizonta događaja. Ovaj proces će trajati oko 100 milijardi godina, što je kratak period u poređenju sa večnošću.

Šta će astronomi koji budu živeli u toj dalekoj budućnosti zaključiti o istoriji svemira ? Da bi se našao odgovor, mora se razmisliti o stubovima na kojima počiva naše sadašnje razumevanje Velikog praska. Prvi je Ajnštajnova Opšta teorija relativiteta. Ajnštajnove jednačine predviđaju da je beskonačan, homogen i statičan svemir nemoguć. Svemir se mora širiti ili skupljati. Iz ovog zaključka rođena je teorija koja je kasnije nazvana Teorija Velikog praska.

Sledeći stub se pojavio dvadesetih godina 20. veka, kada su astronomi otkrili širenje svemira. Osoba kojoj se pripisuje otkriće širenja svemira je američki astronom Edvin Habl. On je otkrio brzinu obližnjih galaksija i njihove razdaljine.

Treći stub je blagi sjaj kosmičke mikrotalasne pozadine, koji je slučajno otkriven 1965. u Belovim laboratorijama, dok su naučnici tražili izvore radio - smetnji. Ubrzo je otkriveno da je ova radijacija preostala iz ranijih faza širenja svemira. Ona pokazuje da je svemir počeo kao vreo i gust, i da se posle hladio i širio.

Poslednji stub se odnosi na činjenicu da je vreli i gusti rani svemir bio idealna lokacija za nuklearnu fuziju. U prvih nekoliko minuta posle Velikog praska, lakša jezgra su se stapala sa težim i tada je nastao najveći deo helijuma i deuterijuma, ili teškog vodonika. Njihova količina pruža dalje dokaze za Teoriju Velikog praska kao i tačnu procenu mnoštva protona i neutrona u svemiru.

Pogled naučnika za 100 milijardi godina

Šta će naučnici budućnosti videti za 100 milijardi godina ? Bez teleskopa će videti ono što i mi: zvezde naše galaksije. Najveće zvezde će se potrošiti i nestati ali će mnoge manje ostati. Međutim, neće biti galaksija van naše jer će se sve spojiti sa Mlečnim putem, stvarajući jednu ogromu galaksiju, dok će druge galaksije nestati preko horizonta događaja. To će veoma ličiti na pretpostavke iz 1908. o postojanju jednog ogromnog skupa zvezda, statičnog i večnog, okruženog praznim svemirom.

Što se dalje bude išlo u budućnost, kosmičko pozadinsko zračenje će postajati sve slabije i na kraju će postati zaista neprimetno. To zračenje, koje je pružilo toliko korisnih informacija današnjim kosmolozima, postaće nemoguće istraživati.

Da li bi posmatranja mnoštva hemijskih elemenata mogla navesti kosmologe iz daleke budućnosti da saznaju za Veliki prasak ? Na ovo pitanje odgovor bi bio: ne. Problem je u tome što su današnji naučnici u stanju da donose zaključke o Velikom prasku na osnovu velike količine deuterijuma i helijuma koji skoro uopšte nisu evoluirali otkad su nastali pre 14 milijardi godina. Posmatrači iz daleke budućnosti ne bi bili u stanju da posmatraju ove prvobitne elemente jer bi ih, u ogromnoj meri, smenili elementi nastali od zvezda iz kasnijih generacija.

A šta je sa idejom kojom je započet ovaj tekst da Ajnštajnova Teorija relativiteta predviđa svemir koji se širi i Veliki prasak ? Stanovnici daleke budućnosti bi trebalo da budu u stanju da otkriju Teoriju opšteg relativiteta na osnovu preciznih merenja gravitacije u svom solarnom sistemu. Ipak, Ajnštajnova teorija predviđa svemir koji se širi samo ukoliko je svemir homogen. Svemir koji će ispitivati naši potomci biće sasvim drugačiji. On će se sastojati od ostrva zvezda koje se nalazi u ogromnoj praznini. Konačna sudbina svemira koji se može posmatrati će biti da se uruši u crnu rupu, što je nešto što čeka i našu galaksiju u dalekoj budućnosti.

Večno neznanje

Čini se da naši potomci zaista neće biti u stanju da primete da se svemir širi. Stoga će posmatrači iz budućnosti verovatno predvideti da se svemir okončava sa praskom a ne sa večnim širenjem koje proizvodi kosmološka konstanta.

Sve ovo dovodi do čudnog zaključka: period u kojem inteligentni posmatrači mogu zaključivati o pravoj prirodi našeg svemira koji se širi mogao bi biti zaista jako kratak. Neke civilizacije bi mogle sačuvati ogromne istorijske arhive, ako prežive milijarde godina ratova, eksplozije supernovih, crne rupe i nebrojene druge opasnosti. Civilizacije koje ostanu bez takvih arhiva mogle bi biti osuđene na večno neznanje o Velikom prasku.

Iako smo srećni što živimo u trenutku u kojem su svi stubovi posmatranja Velikog praska očigledni, lako je zamisliti druge fundamentalne aspekte svemira koji su danas neprimetni. Šta smo već izgubili ? Umesto da budemo zadovoljni sobom, treba da budemo skromni. Možda ćemo jednog dana otkriti da naše sadašnje pažljivo i naizgled kompletno razumevanje svemira pati od ozbiljnih nedostataka.

Mirko Jakovljević