sve ali baš sve o svemiru
25.02.2009., srijeda
Mliječni put
|
Nase Sunce je zvijezda u galaksiji Mlijecni Put. Ako pogledamo odozgo na Mlijecni Put, izgledao bi kao veliki tocak koji se rotira u svemiru. Nasa glaksija je spiralna galaksija koja je formirana otprilike prije 14 milijardi godina. Sadrzina Mlijecnog Puta su zvijezde, oblaci prasine i gasa nazvani maglice, planeti i asteroidi. Zvijezde, prasina i gas isticu iz centra galaksije kao velike spiralne grane. Mlijecni Put je otprilike 100 000 svjetlosnih godina sirine u precniku. Nas Suncev sistem je 26 000 svjetlosnih godina udaljen od centra galaksije. Svi objekti u galaksiji kruze oko njenog centra. Nasem Suncu je potrebno 250 miliona godina da napravi jednu revoluciju oko centra galaksije. Zvijezde koje nocu vidimo na nebu su takodje clanovi naseg Mlijecnog Puta. |
Kvazari
|
Mnogi astronomi vjeruju da su Kvazari najdalji objekti ikad vidjeni u svemiru. Kvazari emituju ogromne i nezamislive kolicine energije - mogu biti trilion puta svjetliji od naseg Sunca! Za kvazare se vjeruje da proizvode svoju energiju iz masivnih Crnih Rupa koje se nalaze u centru galaksija u kojima se nalaze Kvazari. Upravo zbog toga sto su toliko sjajni, oni crpe svjetlost od ostalih zvijezda u istoj galaksiji. Iako jako sjajni, zbog velike udaljenosti od zemlje, nijedan Kvazar nije vidljiv golim okom sa Zemlje. Energiji koju izrace Kvazari potrebno je milijarde godina da dodje do Zemlje i njene atmosfere. Zbog toga, proucavanje Kvazara pomaze astronomima da saznaju vise o ranijim stadijumima svemira. Sama rijec Kvazar (Quasar) je na engleskom jeziku skracenica za "quasi-stellar radio source", sto bi znacilo objekat slican zvijezdi koji emituje radio talase. Ovo ime su dobili 1960 kada su prvi put i vidjeni. Ime se odrzalo do danas iako astronomi sada znaju da neki od Kvazara nisu emiteri radio talasa. Osim sto emituju jaku svjetlost i neki od njih radio talase, Kvazari takodje emituju i ultra-violetne zrake, infra-crvene zrake, X-zrake i Gamma zrake. Vecina Kvazara su veci nego nas Solarni (Suncev) sistem. |
Zvijezde
|
Zvijezda je brilijantna ogromna sfera vruceg gasa cija je energija proizvedena u unutrasnjim nuklearnim reakcijama. Zvijezde se nalaze unutar galaksija. Galaksije ne sadrze samo zvijezde, nego i oblake gasa i prasine.Ovi gasovi se nazivaju maglice, i u njima su zvijezde rodjene. U maglicama se nalazi vodonik koji se pod uticajem gravitacije i zvijezda vrti sve brze. Milionima godina sve vise vodonika ulazi u ovaj vrtlog. Reakcije koje se desavaju medju atomima vodonika zagrijavaju oblak gasa. Kada temperatura dostigne temperature od oko 15 000 000 stepeni Celzijusovih, u unutrasnjosti dolazi do nuklearne fuzije. Ogromna toplota proizvedena od fuzije uzrokuje zgusnjavanje gasa i stvaranje proto-zvijezde.Ovo je prvi korak u evoluciji zvijezde. Rastuca proto-zvijezda nastavlja da akumulira jos mase. Kolicina mase koju moze da akumulira zavisi od kolicine materije u maglici iz koje je proto-zvijezda nastala. Kad se masa stabilizuje ona postaje zvijezda. Zvijezda ce nastaviti da zari milione i milijarde godina. Posto je ona uzarena, vodonik je konvertovan u helijum u sredistu zvijezde zbog nuklearne fuzije. Srediste postaje polako nestabilno i zvijezde pocinju polako da se stezu, dok se vanjski slojevi zvijezde, koji se sastoje vecinom od vodonika, pocinju siriti. Posto se sire, oni se i hlade i zare crveno.Tada zvijeda dolazi do faze crvenog diva.Crvena je zato sto je hladnija nego proto-zvijezda i veca zato sto su se vanjski slojevi prosirili. Sve zvijezde imaju isti put nastanka do faze crvenog diva. Kolicina mase zvijezde tada odredjuje kakav je njen dalji zivot. ZVIJEZDE SREDNJE VELICINE Kod velikih crvenih divova, vodonik u vanjskim slojevima nastavlja da gori a temperatura u sredistu pocinje da raste. Na temperaturi od 200 000 000 stepeni Celzijusovih, helijumovi atomi grade ugljenikove atome u jezgru. Zadnji sloj vodonika se odvaja od sredista i cini prsten oko njega. Ovaj prsten se naziva planetarna maglica. Kad su zadnji atomi helijuma u jezgru konvertovani u ugljenikove atome, zvijezda srednje velicine pocinje da polako umire. Gravitacija uzrokuje da se zadnje kolicine materije pocinju skupljati ka unutrasnjosti i stezati. Ova faza naziva se faza bijelog patuljka, koja je veoma zbijena. Oni zrace veoma sjajnom bijelom svjetloscu, a kada njihova energija iscezne oni umiru. Zvijezda tada dolazi u fazu crnog patuljka. MASIVNE ZVIJEZDE Kada zvijezda dodje do faze crvenog patuljka, u njenom sredistu nastavlja da raste temperatura dok se helijumovi atomi konvertuju u atome ugljenika. Gravitacija skuplja atome ugljenika ka sredistu dok temperatura ne dostigne vrijednost od 600 000 000 stepeni Celzijusovih. U ovom stadijumu ugljenikovi atomi formiraju teske elemente kao sto su kiseonik i azot. Fuzija se natavlja dok ne krene formiranje gvozdja. U ovoj fazi fuzija prestaje i gvozdje pocinje apsorbovati energiju. Ova energija je oslobodjena u jako snaznim eksplozijama koje se nazivaju Super-Nova. Super-Nova moze obasjati nebo nekoliko nedjelja. Temperatura u Super-Novoj moze dostici do 1 000 000 000 stepeni Celzijusovih. Ove temperature mogu dovesti do stvaranja novih elemenata koji se mogu pojaviti u maglicama kao resultat eksplozije Super-Nove. Srediste masivne zvijezde koje je 2-4 puta masivnije od naseg Sunca zavrsava kao neutronska zvijezda. Neutronska zvijezda rotira povremeno i proizvodi radio-talase. Ako neutronska zvijezda proizvodi radio-talase u pulsevima tada se ona naziva Pulsar. Srediste nekadasnje masivne zvijezda koje je sada vec 10 puta masivnije od naseg Sunca nastavlja da bude masivno. Nikakva nuklearna reakcija se ne desava, koja bi pomogla sredistu, zbog cega je ona progutana od strane svoje sopstvene gravitacije. Tako nastaju crne rupe koje redom gutaju svu materiju, energiju i svjetlost koja prodje u blizini. Neke crne rupe imaju svoje kompanjonske zvijezde od kojih uzimaju gasove. Kad gasovi udju unutar crne rupe oni se zagrijavaju i odaju energiju u vidu X-zraka. Crne rupe se detektuju uz pomoc X-zraka koje emituje materija koja upadne u crnu rup. |
Galaksije
|
Galaksija je skupina zvijezda, prasine i gasa koje se odrzavaju medjusobno uz pomoc gravitacije. Galaksije su razbacane po svemiru i njohova velicina varira. Galaksije mogu biti same ili u grupi galaksija na engleskom zvanoj "Supercluster" (super skupina). Galaksije su klasifikovane od strane naucnika po svojim oblicima i izgledu. Nepravilna galaksija je galaksija nepravilnog oblika i puna je mladih zviezda, prasine i gasa. Spiralna galaksija je u obliku diska. Disk lici na tocak sa dugim spiralnim kracima koji rotiraju oko sredista. Spiralne galaksije sadrze vecinom zvijezde srednje starosti sa oblacima gasova i prasine. Slijedeca vrsta galaskija su elipsione galaksije. One posjeduju stare zvijezde i jako malo gasa i prasine. Njihovi oblici variraju od pravilnih do izduzenih sfera. |
Crne rupe
|
Crne rupe su jako kompleksna svemirska tijela koja su nekada bila masivne zvijezde koje su propale zbog svoje sopstvene gravitacije. Crne rupe je veoma tesko vidjeti. Da nije efekata koje crne rupe prave u svojoj okolini, ne bi bilo moguce detektovati ih. Crna rupa ima snaznu gravitaciju koja uvlaci u rupu sve sto joj se nadje u blizini. Naucnici danas vjeruju da neke galaksije imaju goleme crne rupe u svojim centrima koje oslobadjaju ogromne kolicine energije koje uticu na galksiju. Gorivo za rad crnih rupa, naucnici vjeruju, su zarobljeni gasovi, zvijezde i prasina koji su uvuceni u rupu. Gas koji je uvucen u rupu vrti se u krug. Koristeci spekrtroskope, naucnici imaju mogucnost da mjere brzinu gasa koji se vrti oko ulaza u rupu. Brzina kojom se gas vrti smatra se potpisom tj. odlikom svake crne rupe. Znajuci brzinu gasa, naucnici mogu izracunati masu crne rupe. Za neke od crnih rupa izracunato je da imaju masu jednaku masi 3 milijarci nasih Sunca! Jos efektivniji nacin proucavanja crnih rupa jeste proucavanje X-zraka koje zraci crna rupa. X-zraci imaju mogucnost da se probijaju mnogo bolje kroz gas i prasinu nego opticka svjetlost. Sa svim ovim nacinima proucavanja naucnici imaju mogucnosta da objasne veze crnih rupa sa mocnim svemirskim dogadjajima koji do sada nisu objasnjeni.. |
Multiverzum
|
Postoji nekoliko špekulacija o tome da višestruki svemiri egzistiraju na visokom nivou multiverzuma (poznatog i kao megaverzum) i da je naš Svemir samo jedan od njih. (Ima galaktika iza našeg opservabilnog Svemira, ali to ne znači da bi mogle biti dio nekog drugog svemira. Ako je navedeni navod tačan, možda se naš Svemir širi do u beskonačnost.). Na primjer, materija koja pada u crnu rupu u našem Svemiru bi mogla da se pojavi kao "Veliki prasak" u drugom svemiru. Ipak, sve ovakve ideje su momentalno neosnovane i ne mogu se smatrati ničim drugim do špekulacijom. |
Sudbina Svemira
|
Zavisno od srednje gustoće materije i energije u Svemiru, on će se nastaviti širiti zauvijek ili će se gravitaciono usporiti i eventualno sabiti u "velikom stisku". Uopće dokazi predviđaju da ne samo da nema dovoljno mase ili energije da uzrokuje ponovno sažimanje (rekolaps), nego se čini da se to širenje Svemira ubrzava i da će se širiti cijelu vječnost (v. ubrzavajući Svemir ili detaljnije za konačnu sudbinu Svemira). |
Veličina Svemira i opservabilni Svemir
|
Veličina Svemira i opservabilni Svemir ostoji nesporazum u pogledu činjenice da li je Svemir konačan ili beskonačan prema prostornoj veličini ili zapremini. Ipak opservabilni Svemir kojeg sačinjavaju sve lokacije koje imaju uticaja na nas otkako je Velikom prasku pridružena brzina svjetlosti je pouzdano konačan. Rub kosmičkog svjetlosnog horizonta je udaljenost od 13,7 milijardi svjetlosnih godina. Sadašnja udaljenost do ruba opservabilnog Svemira je veća, otkako se Svemir širi; a procjenjuje se na oko 78 milijardi svjetlosnih godina. Ovo bi sačinjavalo sadašnju zapreminu poznatog Svemira, a koja je jednaka 1,9 × 1033 kubnih svjetlosnih godina (pod pretpostavkom da je ovaj region savršeno sferičan). Opservabilni Svemir sadrži oko 7 × 1022 zvijezda, organiziranih u oko 1010 galaktika, koje same tvore galaktičke klastere i superklastere. Broj galaktika može biti čak i veći, što se zasniva na Hubbleovom dubokom polju opserviranim kosmičkim teleskopom Hubble. Mi živimo u centru Svemira kojeg opserviramo, prema prividnoj protivrječnosti Kopernikovog zakona koji kaže da je Svemir manje ili više uniforman i da nema primjetnog centra. Ovo je jednostavno iz razloga što se svjetlost ne kreće beskonačno brzo i što opserviramo samo prošlost. Što gledamo dalje i dalje, vidimo stvari iz sve bližih vremenskih epoha dok se ne približimo graničnom nultom vremenu modela Velikog praska. A pošto se svjetlost kreće istom brzinom u svim pravcima prema nama, mi živimo u centru našeg opservabilnog Svemira. |
Oblik Svemira
|
Važno otvoreno pitanje u kosmologiji je oblik Svemira. Kao prvo, ne zna se pouzdano da li je Svemir ravan, odnosno da li pravila Euklidove geometrije važe uopće. Danas mnogi kosmolozi smatraju da je opservabilni Svemir (prividno) ravan, s lokalnim naborima gdje masivni objekti remete prostorno-vremenski kontinuum, kao što je jezero (prividno) ravno. Ovo mišljenje je dobilo na snazi najnovijim podacima WMAP-e, promatrajući "akustične oscilacije" pri temperaturnim kolebanjima kosmičkog pozadinskog zračenja. Kao drugo, ne zna se pouzdano ni da li je mnogostruko povezan. Svemir nema prostornu granicu prema standardnom modelu Velikog praska, ali ipak može biti prostorno konačan. Ovo se može shvatiti ako koristimo dvodimenzionalnu analogiju: sfera nema ruba, ali pored toga ima konačnu površinu (4ŔR2). To je dvodimenzionalna površina s konstantnom krivinom u trećoj dimenziji. Trodimenzionalni ekvivalent je nepovezani "sferni prostor" koga je otkrio Bernhard Riemann (Bernard Riman) i koji ima konačnu zapreminu (2Ŕ2R3). Uz to su sve tri dimenzije konstantno zakrivljene u četvrtoj. (Druge mogućnosti uključuju sličnu "eliptičnu površinu" i "cilindričnu površinu", gdje su ,u konfliktu s običnom geometrijom, dva kraja cilindra međusobno povezana, ali bez savijanja cilindra. Ovi su također dvodimenzionalni prostori s konačnim površinama, postoje i bezbrojne druge. Ipak, sfera ima jedinu i možda estetičniju zadovoljavajuću osobinu da su sve tačke na njoj geometrijski slične.). Ako je Svemir zaista nepovezan a prostorno konačan, kao što je opisano, onda bi putovanje po "pravoj" liniji u bilo kom pravcu teoretski uzrokovalo povratak u početnu tačku nakon putovanja do udaljenosti ekvivalentnoj "periferiji" Svemira (što je nemoguće prema našem sadašnjem shvatanju Svemira, dok je njegova veličina mnogo veća od veličine opservabilnog Svemira). Srtiktno govoreći, trebali bismo zvijezde i galaktike nazvati "slikama" zvijezda i galaktika, dok je moguće da je Svemir višestruko povezan i dovoljno malehan ( i podesno, možda, kompleksnog oblika) kojeg možemo vidjeti jedanput ili nekoliko puta iza njega u raznim i možda svim pravcima. (Zamislite kuću od ogledala). Ako bi to bilo tako, stvarni broj fizikalno udaljenih zvijezda i galaktika bi bio manji nego što je danas proračunato. Mada ni ova mogućnost nije isključena, rezultati najnovijeg istraživanja kosmičkog mikrovalnog zračenja (KMZ) čine je veoma neizvjesnom. |
Širenje i starost svemira-Teorija velikog praska
|
Po toj teoriji najprije je bilo jedno kozmičko jaje. Sadržavalo je puno materije . Kad je to kozmičko jaje eksplodiralo , nastala je svemirska kaša ( protoni , elektroni , fotoni svjetlosti i neutroni . Nakon jedne minute počeli su se stvarati jednostavni atomi helija i vodika spajanjem protona i neutrona . Nakon 1 mil. god. s tim jednostavnim atomima spojili su se i elektroni te su nastali cjeloviti atomi vodika i helija . Ti atomi su počeli okupljati slobodna tijela , pa nastaju prva plinovita tijela , koja kad su postigla kritičnu toplinu od 10 000 000 °C , su prosvjetlila. Tako su nastale prve zvijezde , a zatim i prve galaksije. Najvažnije otkriće kosmologije, širenje Svemira, je provedeno na osnovu opservacija crvenog pomaka i kvantificirano Hubbleovim zakonom. Ako posmatramo ovo širenje unatrag, pristupa se gravitacionoj singularnosti, prilično apstraktnom matematičkom konceptu, koji može i ne mora se podudarati sa stvarnošću. Ovo je prekretnica teorije Velikog praska, dominantnog modela u kosmologiji danas. Starost Svemira se procjenjuje na oko 13,7 milijardi godina, s nepouzdanošću od 200 miliona godina, prema NASA-inom projektu zvanom Wilkinsonova Mikrovalna Anizotropna Proba (WMAP). Ipak ovo se temelji na pretpostavkama za koje važi osnovni model korišten za analizu podataka. Ostale metode za procjenjivanje starosti Svemira daju različite godine starosti. Fundametalni aspekt Velikog praska može se danas vidjeti u opservaciji koja se zasniva na činjenici da što su galaktike dalje od nas to brže od nas odmiču. Također se može uočiti pri kosmičkom mikrovalnom pozadinskom zračenju koje je mnogo slabije zračenje od onog skorije nastalog nakon Velikog praska. Ovo pozadinsko zračenje je značajno uniformno u svim pravcima, koje su kosmolozi pokušavali objasniti početnim periodom brze inflacije (širenja) uz Veliki prasak. |
Pojam svemira
|
U prvoj polovini 20. vijeka riječ Svemir se upotrebljavala u smislu značenja riječi cijelog prostorno-vremenskog kontinuuma u kojem egzistiramo zajedno sa svom prvoj polovini 20. vienergijom i materijom unutar njega. Pokušaji da se shvati sam smisao Svemira s najveće tačke gledišta su napravljeni u kosmologiji, nauci koja se razvila iz fizike i astronomije. Tokom druge polovine 20. vijeka razvoj opservacione kosmologije, nazvane još i fizikalnom kosmologijom, je doveo do podjele u vezi s znač astronomije. Tokom druge polovine 20. vijeka razvoj opservacione kosmologije, nazvane još i fizikalnom kosmologijom, je doveo do podjele u vezi s značenjem riječi Svemir između opservacionih i teoretskih kosmologa, gdje su prethodni obično odbacili nadu za opserviranjem cijelog prostorno-vremenskog kontinuuma, dok su kasniji zadržali ovu nadu pokušavajući pronaći najrazumnije spekulacije za modeliranje cijelog prostorno-vremenskog kontinuuma, usprkos ekstremnim poteškoćama u stvaranju slike bilo kojeg empirijskog ograničenja u ovim spekulacijama i riziku od svođenja na nivo metafizike. Termini poznati Svemir, opservabilni Svemir i vidljivi Svemir se često koriste pri opisivanju dijela Svemira kojeg možemo vidjeti ili pak opservirati. Oni koji su uvjereni u to da možemo opservirati cijeli kontinuum mogu koristiti izraz naš Svemir, odnoseći se djelimično samo na njegov poznati dio ljudskim bićima. |
