Visatos struktūra ir jos susidarymas

Visatos struktūra ir jos susidarymas

Tolimiems mūsų proseneliams astronominiai reiškiniai ir patys dangaus šviesuliai buvo tik dalis gamtos. Toje tolimoje epochoje, kai žmonės buvo visiškai bejėgiai prieš gamtą, atsirado tikėjimas antgamtinėmis jėgomis, kurios tariamai sukūrusios pasaulį ir jį valdančios. Daugelį amžių buvo dievinami Mėnulis ir Saulė, juos garbindavo kaip gyvas ir galingas būtybes.

Pirmieji pasaulio sandaros vaizdiniai buvo labai naivūs. Jie buvo persipynę su religiniais įsitikinimais, kurių pagrindą sudarė pasaulio padalijimas į dvi dalis – žemiškąjį ir dangiškąjį. Be to žemiškoji dalis buvo priešpastatoma daangiškajai. Buvo manoma, kad Žemę gaubia tvirtas dangaus skliautas, prie kurio prisegtos žvaigždės, o Žemė buvo laikoma nejudančiu visatos centru.

Žemės kaip visatos centro vaizdinys vėliau sudarė geocentrinės pasaulio sistemos pagrindą. Buvo manoma, kad žemė nejuda, o planetos ir žvaigždės esančios pritvirtintos prie krištolinių sferų, kurios sukasi apie Žemę. Geocentrinę pasaulio sistemą daugelį amžių rėmė bažnyčios autoritetas.

Tikrą revoliuciją astronomijos moksle padarė M. Kopernikas. Jo nauja heliocentrinė pasaulio sistema buvo pagrįsta teiginiu, kad Žemė sukasi apie ašį ir skrieja aplink Saulę. Pasaulio ceentre atsiranda ne Žemė, o Saulė. Apie Žemę skrieja tik Mėnulis. Koperniko mokslas smogė triuškinantį smūgį geocentrinei pasaulio sistemai. Koperniko atradimas galingai pastūmėjo visą gamtos mokslą ir materialistinės filosofijos raidą.

1609m. G.Galilėjus pirmasis dangui tirti panaudojo teleskopą. Jam priklauso atradimai, patvirtinantys Ko

operniko mokslo teisingumą.
Nors bažnyčia engė ir baudė heliocentrizmo šalininkus, tai negalėjo sulaikyti šio mokslo idėjų plitimo. Austrijoje J. Kepleris, atradęs planetų judėjimo dėsnius, išplėtė Koperniko mokslą. Didysis Niutonas paskelbė savo garsųjį visuotinės traukos dėsnį. Koperniko mokslą drąsiai palaikė M. Lomonosovas, kuris 1761m. atrado Veneros atmosferą, gynė idėją, kad gali būti daug gyvenamų pasaulių.

Prieš dvidešimt milijardų metų...Didysis sprogimas

Nieko. Tuo metu nebuvo netgi laiko. Tačiau iš tos nebūties turėjo prasidėti viskas. Žmonės visuomet bandė atskleisti pasaulio atsiradimo paslaptį, dar netgi neturėdami tam žinių ir technikos. Jį savaip nupasakoti bandė visos civilizacijos, visos religijos. Šiandien astronomai turi savą paaiškinimą, vadinamą „ Didžiuoju sprogimu“. Tai serija mokslinių hipotezių, kurias patvirtina stebėjimai...
Astronomijos šaka, tirianti Visatos objektų kilmę ir raidą, vadinama kosmologija.

Pirmosios akimirkos

Mūsų visata atsirado iš Diidžiojo sprogimo. Prieš tai nebuvo nieko. Visiška nebūtis, nesuvokiama žmogaus protui. Ir staiga milžiniška energijos koncentracija. Nuo to laiko praėjo 20 milijardų metų. Per keletą sekundės dalelyčių energija virsta materija. Neįtikėtinas tankis: visa mūsų visata- „siuvimo pirštelyje“. Temperatūra: keli milijardai milijardų milijardų laipsnių. Sprogimo paveikta, materija pradeda sklaidytis, toldama nuo pradinio taško. Prasideda visatos plėtimasis. ir ji dar nesibaigė. Vieni mano, jog šiam plėtimuisi nebus galo. Kiti- kad plėtimosi jėga, atsiradusi iš Didžiojo sprogimo, susilpnės ir sustiprės trauka, kuria visatos centras ve

eikia galaktikas. Tuomet mūsų Visata susitrauks, sugniuš. Tai bus atvirkštinis Didysis sprogimas: „ Didysis susitraukimas“. O po jo- kodėl gi ne?- vėl Didysis sprogimas. Ši amžino pasikartojimo teorija prieštarauja nenutrūkstamo plėtimosi teorijai. Bet nė viena jų nepadeda atsakyti į vienintelį tikrą klausimą: kaip visa tai prasidėjo?

Visatos evoliucijos etapai:.
• Vos įvykus Didžiajam sprogimui visata panaši į karštą materijos ir energijos sriubą. Prasideda plėtimasis. Per milijardines sekundės dalelytes temperatūra krinta keliais milijardais laipsnių.
• Nepertraukiamas slėgio bei temperatūros kitimas sukelia elementariųjų materijos ir energijos dalelių pokyčius.
• Visata sparčiai pučiasi.
• Dėl gravitacijos( visuotinės traukos) plėtimasis ima lėtėti.
• Milijoninė sekundės dalelytė po Didžiojo sprogimo: pasirodo pirmosios elementarios materijos „plytos“- kvarkai(elementariosios dalelės, panašios į mažučius kamuoliukus).
• Kiek vėliau susijungia du protonai ir du neutronai: atsiranda pirmasis atomo branduolys. Tai helio branduolys. Temperatūra jau „tik“ 3 milijonai laipsnių.
• Minutė po Didžiojo sprogimo: dėl svaiginamu greičiu mažėjančio tankio elektronai ima laisvai suktis apie atomų branduolius. Susidaro pirmi vandenilio, po to helio atomai. Šių atomų visatoje liks gausiausia: vandenilis ir helis sudaro 99% visatos materijos.
• Praėjus penkioms pirmoms minutėms visata plečiasi ir vėsta jau lėčiau: tai materijos era. Per 1 milijoną metų temperatūra nukrinta iki 3000 laipsnių. Susidaro palankios sąlygos žvaigždėms atsirasti.
• Praėjus 500 000 metų po Didžiojo sprogimo, visatos vandenilis ir helis telkiasi į milžiniškus gumulus.
• Praeina dar 500 000 metų: šiuose gumuluose kondensuojasi žvaigždės ir telkiasi į spiečius.
• Dar po 3 milijardų metų ti
ie žvaigždžių spiečiai jungiasi, sudarydami progalaktikas, kurios dėl gravitacijos poveikio taps mums žinomomis galaktikomis.

Visatos struktūros užuomazgos atsirado Planko eroje. Vieningoji sąveika išsiskirstė į atskiras sąveikas. Visata vystėsi visomis kryptimis vienodai, tačiau buvo ir netolygumų dėl manoma gravitacinės sąrangos.

Visatos modeliai

Stacionari ir begalinė visata

Tai begalinė laike ir erdvėje, stacionari ir tolydinė Visata. Erdvė joje trimatė, euklidinė. Tokią Visatą- tolygiai užpildytą žvaigždėmis ir galaktikomis euklidinę erdvę- nesunku įsivaizuoti, nors begalybės suvokimas ir sukelia kai kurių sunkumų. Iš pirmo žvilgsnio čia sunkumai atrodė daugiau psichologinio, negu fizinio pobūdžio. Tačiau nuodugnesnė analizė atskleidė tris tokias Visatos ypatybes, kurių niekaip nebuvo galima suderinti su stebėjimų duomenimis. Tai vadinamieji stacionarios, begalinės Visatos paradoksai.
Olberso fotometrinis paradoksas

Nesudėtingi skaičiavimai verčia manyti, kad dangus naktį turėtų švytėti,kaip ištisinis Saulės diskas, nes begalinėje Visatoje žvilgsnis bet kuria kryptimi turėtų remtis į žvaigždės paviršių. Užsidangstymas dujų- dulkių debesimis paradokso nepanaikina, nes per baigtinį laiko tarpą tie debesys, įkaitę nuo krintančios į juos spindulių energijos, patys pradėtų švytėti.
Neimano gravitacinis paradoksas

Yra analogiškas savo prigimtimi fotometriniam paradoksui, tik čia sumuojasi begalybės žvaigždžių gravitacijos jėga. Bet kurioje erdvės dalyje ji turėtų formuoti neapibrėžtą begalinę traukos jėgą, kurios tikrumoje nėra.
Termodinaminis paradoksas

Jeigu Visatos egzistavimas praeityje yra begalinis, tada, taikant antrąjį termodinamikos dėsnį, gaunamas pats netikėčiausias sprendimas. Tokiu atveju šiandien tu

urėtų būti išnykusios visos žvaigždžių sistemos, subyrėjusios pačios žvaigždės, planetos ir kiti dangaus kūnai. Vadinasi, šiandieninis mūsų egzistavimas taptų „neįteisintu“.

Galimas dalykas,kad antrojo termodinamikos dėsnio iš viso negalima taikyti visai Visatai, tačiau daugelis kitų bandymų išvengti minėtų pradoksų šiuo metu nebeturi prasmės, nes stebėjimų duomenys nenuginčijamai sugriovė begalinės ir stacionarios Visatos modelį.
Einšteino ir Fridmano Visatos modeliai

Sekantis žingsnis kosmologijoje buvo Einšteino priedas prie reliatyvumo teorijos- stacionarios ir baigtinės Visatos modelis. Visų pirma Einšteinas atsisakė begalybės, o vietoj jos į savo lygtis įvedė Λ konstantą. Šios konstantos fizikinė prasmė apytiksliai paaiškėja, išreiškus ją jėga, priešinga gravitacijos. Skirtumas tik tas, kad ši jėga ne tiek veikia atskirus dangaus kūnus, kiek stengiasi išplėsti pačią erdvę. Kadangi pagal reliatyvumo teoriją erdvė yra neatskiriama nuo materijos, Einšteino modelyje susidaro pusiausvyra tarp gravitacinės jėgos ir Λ jėgos. Tačiau tuomet erdvė nebetenka euklidinio plokštumo- trimatė erdvė įgyja teigiamą kreivumą ir sudaro uždarą trimatę sferą su kreivumo spinduliu.
Einšteino trimatė erdvė yra bekraštė, kaip bekraštis yra dvimatis sferos paviršius, bet, panašiai kaip pastarasis, yra riboto paviršiaus. Taigi tokia erdvė yra baigtinė pagal tūrį ir pagal joje esantį materijos kiekį. Uždaros trimatės bekraštės erdvės įsivaizduoti nesugebame, šį reiškinį galima apibūdinti tik matematiniais jo parametrų santykiais. Nepriklausomai nuo gana realaus vidutinio materijos tankumo Visatoje, kurį prognozavo Einšteino Visatos modelis, jis neatitinka tikrovės, nes mus supanti Visata nėra stacionari. Jos savybės, laikui bėgant, keičiasi.
1922- 1924 metais tarybinis matematikas F. Fridmanas išsprendė reliatyvistinės erdvės lygtis be Λ nario ir pirmą kartą gavo nestacionarios Visatos modelius. Įdomu, kad pačios galaktikos su savo žvaigždėmis ir planetomis nesiplečia. Priešingu atveju mes iš viso negalėtume pastebėti Visatos modelio pasikeitimo.

Stebėjimai ir visatos modeliai
1929 m. stebėjimais buvo gautas pirmas fundamentalus argumentas, patvirtinantis Visatos plėtimosi hipotezę. Tai buvo empirinis Hablo dėsnis
υ ═ HR. Savo laiku buvo bandoma paaiškinti raudonąjį galaktikų spektrų poslinkį fotonų sąveika su tarpgalaktine medžiaga; spontaniniu fotonų skilimu, atiduodant energiją neutrino- antineutrino porai ar tarpgalaktinei medžiagai; fotonų senėjimu ir kt. tačiau nė vienas šių teiginių nebuvo iki galo pagrįstas, o dabar visa eilė naujų tiesioginių ir netiesioginių įrodymų byloja apie doplerinę raudonojo poslinkio kilmę ir Visatos plėtimąsi. Tokiais įrodymais galima laikyti:
1) empirinio Hablo dėsnio universalumą visai mus supančiai erdvei;
2) raudonojo poslinkio sutapimą optiniame ir radijo spinduliavimo diapazonuose;
3) Visatos amžiaus derinimąsi su seniausių žvaigždžių amžiumi;
4) reliktinį spinduliavimą;

Statistiškai nustatyti pagal šviesumus arba kampinius skersmenis galaktikų spiečių atstumai labai gerai derinasi su Hablo dėsniu visomis dangaus sferos kryptimis. Tai byloja apie visuotinį galaktikų tolimą nuo mūsų. Tačiau tai nereiškia. kad mes esame Visatos plėtimosi centre. Bet kurios galaktikos gyventojai stebėtų tą patį tariamo centro efektą. Tai nesunku pastebėti, matuojant atstumus tarp taškų, sudėliotų ant besiplečiančio baliono paviršiaus.

Visatos amžius

Jeigu Visata pradėjo plėstis nuo singuliarinio taško, tai šiuo metu turėtų galioti nelygybė: T0 daugiau arba lygu Tžv; ( čia T0- šiandieninis Visatos amžius nuo singuliarinio taško, o T žv- seniausių žvaigždžių amžius.)

Visatos amžių būtų nesunku apskaičiuoti pagal Hablo konstantą, nes: H0 ═ h1 ═ ŕab ⁄ ŕab ; ( čia rab- atstumas dviejų Visatos taškų, ŕab- pirmos eilės laiko išvestinė arba greitis).

Pastaruoju metu buvo įprasta manyti, kad Hablo konstanta lygi 75km ⁄ s Mps. Tačiau pastarieji amerikiečio Aleno Sendidžo darbai rodo, kad šią konstantą tenka sumažinti iki 50,3 km ⁄ s Mps. Kadangi gana daug astronomų palaikė Hablo konstantos sumažinimo tendenciją, o ir A..Sendidžo darbo tikslumas bei eksperimentinės medžiagos gausumas bylojo jo išvadų naudai, tolesniuose skaičiavimuose ir mes taikome H0 konstanos reikšmę. Pagal formulę: T0 ═ 1 ⁄ H0, nes 1 ⁄ H0 ═ rab ⁄ ŕab ═ T0.

Visatos amžius pagal šią formulę lygus 19 • 10 ( devintame) metų.

Tačiau yra gana daug netiesioginių duomenų, o pati plėtimosi teorija byloja, kad Visatos plėtimasis nevyko pastoviu greičiu ir Hablo konstanta to plėtimosi metu taip pat keitėsi.

Žinant galaktikų sklaidymosi greičius, galima apskaičiuoti, kada prasidėjo Visatos plėtimasis. Maždaug prieš 20 milijardų metų visa Visatos materija buvo susitelkusi singuliariniame taške, kuriam sprogus prasidėjo Visatos evoliucija. Už didžiojo sprogimo hipotezę byloja stebėjimai. 1965m. JAV radiofizikai Robertas Vilsonas ir Arnas Penzijas aptiko iš visų pusių vienodai sklindantį 7,3 bangos ilgio foninį kosminį radijo spinduliavimą. Šis spinduliavimas nesusijęs su jokiais dangaus kūnais, jo priežastis negali būti kuris nors žinomas fizikinis procesas. Tačiau šis atradimas nuostabiai gerai derinosi su didžiojo sprogimo hipoteze – jį jau seniau teoriškai buvo numatę astrofizikai. Taip turėjo spinduliuoti atsiradusi po sprogimo medžiaga, iš kurios dar nebuvo susidariusios žvaigždės ir galaktikos. Per 20 milijardų metų spinduliai plėtėsi kartu su besiplečiančia Metagalaktika ir, pasklidę lygiai į visas puses, tebeklajoja Visatos erdvėje. Atrastasis spinduliavimas buvo pavadintas reliktiniu ( lot. relictus- paliktas). Reliktiniai spinduliai sklinda iš visų dangaus pusių, o ne iš vienos – sprogimo- pusės todėl, kad jie daugybę kartų keitė kryptį, atsispindėdami nuo elementariųjų dalelių, ir tokiu būdu tolygiai pasiskirstė po visą erdvę. Reliktinės radijo bangos mus pasiekia tarsi prieš milijardus metų įvykusio sprogimo aidas. Jų atsiradimas buvo svarus argumentas, patvirtinantis didžiojo sprogimo ir Visatos plėtimosi hipotezę.

Už reliktinio spinduliavimo atradimą R. Vilsonas ir A. Penzijas 1978m. apdovanoti Nobelio premija.

Visatos sandara

Nuo aplinkinių žvaigždžių visumos Saulė 16 km ⁄ s greičiu lekia Heraklio žvaigždyno link. Be mūsų galaktikos, Visatoje yra daugybė panašių žvaigždžių sistemų. Jų buvimą 1920 m. Įrodė JAV astronomas Edvinas Hablas.

Pro galingus šiuolaikinius teleskopus matyti milijonai įvairiausių formų galaktikų, nutolusių nuo mūsų milijonų ir milijardų šviesmečių atstumu. Ir į didžiausius tolius erdvėje žvelgdamas, žmogus mato joje pasklidos medžiagos debesis ir galaktikas. Šios sistemos nepaprastai didelės, bet atstumai tarp jų dar didesni. Visata visų pirma tuštuma. Kad pereitų šią tuštumą ir pasiektų mus, žvaigždžių šviesai, nors sklinda ji nepaprastu greičiu, reikia milijardų metų. Vadinasi, juo toliau akis skverbiasi į erdvę, juo į senesnius laikus žmogus patenka. Pavyzdžiui, šviesa iki šiol nematytos žvaigždės, kuri sprogo prieš 170 000 metų, Žemę pasiekė tik 1987 metais.Priklausomybė nuo žemės metų laikų sudarė prielaidas, kas šviesa sklinda baigtiniu greičiu. Artimiausios žvaigždės, iki kurių šviesa sklinda 4 metus. Plika akimi Lietuvoje matoma vienintelė galaktika- Didysis Andromedos ūkas, arba Andromedos galaktika.
Stebint galaktikų spektrus, išsiaiškinta, jog galaktikos dideliu greičiu tolsta nuo mūsų. Tai paaiškinama tik Visatos plėtimuisi. 1929m. E. Hablas nustatė, kad galaktikų tolimo greitis yra tiesiog proporcingas atstumui R iki jų: V ═ HR. Kuo toliau nuo mūsų yra galaktika, tuo greičiau ji tolsta.
XX a. antroje pusėje, patobulinus galaktikų stebėjimo ir tyrimo metodus, paaiškėjo, kad dar didesniais, dešimčių ir šimtų milijonų šviesmečių atstumais, Visata irgi nėra vienalytė. Galaktikų grupės koncentruojasi į didesnius darinius- spiečius, o pastarieji sudaro netaisyklingų korių ar „ dėžių“ sieneles. Tuo tarpu „dėžių“ viduje yra milžiniškos tuščios ertmės, kuriose nėra arba beveik nėra galaktikų. Tose vietose, kur susieina kelios „dėžės“, susidaro milžiniški superspiečiai, nusitęsiantys kelis šimtus milijonų šviesmečių ir apimantys tūkstančius ir šimtus tūkstančių galaktikų. galaktikų grupės ir jų spiečiai yra susiję tarpusavio traukos jėgomis, o „dėžių“ matmenys didėja plečiantis Visatai.
Visatos struktūros užuomazgomis turėjo būti kokie nors nežymūs nevienalytiškumai ankstyvuoju Visatos plėtimosi laikotarpiu, kuriuos daug kartų sustiprino visuotinė trauka.
Šiuo metu labiausiai paplitusi hipotezė, kad pirminiai Visatos nevienalytiškumai atsirado dar Planko eroje, kai vieninga sąveika tarp elementariųjų dalelių išsiskyrė į atskiras fundamentines sąveikas. Tuo metu Visatos savybės kito, joje vyko tarsi faziniai virsmai. Jų pavyzdys, nors tolimas, galėtų būti įprastinės medžiagos faziniai virsmai- dujų virtimą skysčiu ar pastarojo- kietuoju kūnu. Vykstant faziniams virsmams, neretai susidaro defektai. Pavyzdžiui, staiga užšąlant vienalyčiam skysčiui, kristalizacija vyksta ne palaipsniui, o vienu metu įvairiose skysčio vietose, todėl yra įvairių defektų, netaisyklingai išsidėsčiusių atomų, jų eilių ar net plokštumų.
Teoretikai nagrinėja įvairius, gana keistus defektus pradinėje Visatoje. Vienas jų- vadinamosios kosminės stygos, arba siūlai- labai siauros, plonesnės net už atomo branduolį, tačiau ilgos sritys, kuriose pradinė sąveika išliko neišsiskyrusi į mums žinomas fundamentines sąveikas. Pagal stygų teoriją, šios sritys galėtų judėti erdvėje, susipinti vienos su kitomis, sudaryti kilpas.Pastarosios traukdamosi suspaustų kosmines dujas į gniužulus, iš kurių ilgainiui galėtų atsirasti žvaigždės ir galaktikos. Deja, tokios kosminės stygos, atrodo, yra per mažos galaktikoms ir ypač jų grupėms sudaryti. Kiti teoretikai plėtoja kosminių sprogimų hipotezę. Būtent sprogimai galėtų sudaryti milžiniškas tuščias ertmes, tačiau jie turėjo išblaškyti ir reliktinį spinduliavimą, o šis, deja, yra labai vienalytis.
Populiaresnis yra vadinamasis „blynų“ modelis. Jis nepaaiškina kaip susidarė pradiniai Visatos tankio nevienodumai, bet aprašo tolesnę jos raidą. Didesnio tankio sritis ėmė labiau traukti aplinkinę medžiagą, ir kuo daugiau jos pritraukdavo, tuo stipresnė darėsi toji trauka. Tokiu būdu besiplečiantis kosminis kamuolys suskilo į daug debesų. Pastarieji dalyvavo Visatos plėtimesi ir kartu traukėsi į savo centrus. Vienomis kryptimis gravitacijos jėgos labai pagreitindavo debesies traukimąsi, kitomis jis vykdavo lėčiau, tad, pagal skaičiavimus, debesys turėjo įgyti pailgų „blynų“ formą. Į „blynus“ krito aplinkinė medžiaga, jie susidurdavo vieni su kitais, kildavo smūginės bangos, sūkuriai, medžiaga nevienodai įkaisdavo. Vykstant tiems sudėtingiems procesams, „blynai“ pasidalijo į mažesnius medžiagos gniužulus- progalaktikas, iš kurių ilgainiui išsivystė galaktikos. Tuo tarpu „blynai“ virto galaktikų spiečiais ir grupėmis. O superspiečių susidarymą, anot šios hipotezės, lėmė pailgų „blynų“ susidarymai.
Visatoje žvaigždės pasiskirsčiusios netolygiai. Jos sudaro milžiniškas įvairias sankaupas- galaktikas. Galaktikoje, kuriai priklauso mūsų Saulė, yra daugiau kaip 100milijardų žvaigždžių. Saulė yra toli nuo Galaktikos centro, vienoje iš spiralių. Gyvendami Galaktikoje , mes negalime pažvelgti į ją iš šalies, todėl nežinome tiksliai jos formos, spiralių išsidėstymo. Tačiau žinoma, kad ji labai panaši į artimiausią mums galaktiką, švytinčia Andromedos žvaigždyne ir vadinamą Andromedos Ūku, bei kitas spiralines galaktikas. Giedrą naktį, pažvelgę Galaktikos centro kryptimi, matome dangaus skliautu nusidriekusią šviesią juostą- Paukščių Taką. Tai Galaktikos disko projekcija dangaus skliaute. Paukščių Takas susideda iš daugybės silpnai švytinčių žvaigždžių, jų spiečių ir šviesių ūkų. Kai kuriose vietose jų šviesą užstoja tamsieji ūkai. Lietuvoje Paukščių Takas geriausiai matomas ankstyvą rudenį. Ne vien planetos ir dalis žvaigždžių keičia savo trajektoriją. Žvaigždės juda kitų žvaigždžių fone. Atstumai tarp žvaigždžių matuojami šviesmečiais. Kuo ryškesnė žvaigždė, tuo mažesnis atstumas iki jos. Ne visos žvaigždės juda elipsėmis, kai kurios žvaigždės kinta, tad galbūt tos, kurios kinta vienodai, yra vienodos.

Visatoje yra daugybė kitų galaktikų, tarp jų- galaktikos milžinės ir galaktikos nykštukės, mažesnės už pirmąsias tūkstančius kartų. Kai kurios galaktikos itin stipriai spinduliuoja radijo bangas ir Rentgeno spindulius. Ypač domina mokslininkus paslaptingieji kvazarai- tolimiausi iš rastų lig šiolei objektų, spinduliuojantys taip intensyviai, kad to negalima paaiškinti jokiu žinomu energijos šaltinu, netgi termobranduolinėmis reakcijomis. Kvazarai gali būti susiję su tam tikromis juodosiomis skylėmis.Jie yra natūralūs kosmoso objektai, kurie duoda energijos blyksnius kitoms galaktikoms.Kvazarai praneša apie mūsų Visatos jaunystę. Galaktikos, savo ruožtu, buriasi į didesnes ar mažesnes grupes, o kartais ir į labai didelius, po keletą tūkstančių galaktikų spiečius, vadinamus supergalaktikomis. Mūsų Galaktika priklauso vietinei galaktikų grupei, kurią sudaro apie 40 galaktikų ir galaktikėlių. Galaktikos amžių nusako jos forma, pavyzdžiui, blyno formos galaktika yra labai sena.

Gyvybė Visatoje

Svarbiausios sąlygos gyvybei atsirasti: žvaigždės cheminė sudėtis turi būti panaši į saulės; svarbu, kad žvaigždė užimtų vietą pagrindinėje sekoje. Žvaigždė turi būti pakankamai sena; reikia, kad šalia žvaigždės būtų planeta arba planetos gyvybės zonoje ( nei per karšta, nei per šalta); planeta turi būti vidutinės masės; planetos orbita aplink centrinę žvaigždę turi būti artima apskritimui. dauguma tyrinėtojų linkę manyti, kad galaktikoje yra nuo 100 000 iki 10 mln. civilizacijų. Pirmu atveju artimiausia žemei civilizacija turi būti maždaug už 500 šm, o antru- už 100 šm.

Antropinis principas: teigia, kad fizinės sąlygos Visatoje nuo pat jos atsiradimo buvo tokios, kad maksimaliai padėtų atsirasti gyvybei ir išsirutulioti protingoms būtybėms.

Nepaisant grandiozinių pasiekimų Visatos tyrimų srityje, dar daugelis klausimų žmogui liko paslaptis. Atsiradusi senų senovėje, astronomija labai pasikeitė ir tapo vienu sudėtingiausių fizikos mokslų. Iš trijų pasaulių- mikro, makro ir mega- astrofizikai tenka pats didžiausias ir erdviausiasas- megapasaulis. Jeigu mikropasaulyje mes skverbiamės prie mažiausių ir elementariausių materijos dalelių, tai megapasaulyje, atvirkščiai, stengiamės suvokti dėsningumus ir evoliuciją didžiausių materijos telkinių- žvaigždžių, galaktikų ir net visos Visatos. Ypač svarbią vietą šiuose tyrimuose užima neseniai surasti objektai ir reiškiniai kaip, kvazarai, reliktinis spinduliavimas.Tačiau Visatos atsiradimo ir evoliucijos problema nenuginčijamai užima pirmą vietą megapasaulio pažinime, nes joje glūdi materijos kilmės, evoliucijos, būsenų įvairovės ir kaitos esmė. Per pastaruosius amžius mokslininkai žengė nepaprastą žingsnį Visatos pažinimo link. Ko vien verti tokių mokslininkų kaip Kopernikas, Niutonas, Galilėjus ir daugelio kitų atradimai. Tai žmonės, kurie apvertė aukštyn kojomis mūsų supratimą apie Visatą. Jų mokslinis palikimas lydi mus ligi šios dienos, jie tarsi pavyzdys ir paskata šiandieniniams mokslininkams. Tačiau Visatos pažinimo žingsnis atrodo didelis tik mums, žmonėms. Beribei Visatai suvokti žmogui prireiks dar daugelio tokių žingsnių, atveriančių tiek atsakymus, hipotezes, tiek naujus klausimus.

Visatos struktūra ir jos susidarymas

Visų pirma norėčiau padėkoti už įdomias ir, manau, kiekvienos disciplinos studentui naudingas paskaitas.
Kai žurnalistai garsaus fiziko Einšteino paklausė, ką šiuo metu mąsto didysis mokslininkas, pastarasis atsakė,: Šiuo metu didysis mokslininkas mąsto, kokius, pritaikius vieną iš fizikos dėsnių, išsivirti kiaušinius:skystus ar kietus“. Ši citata iš Einšteino kalbos parodo, jog ne tik visa būtis, bet ir kasdieninė žmogaus egzistencijos buitis yra pavaldi fizikiniams dėsniams. Mes vaikštome, plaukiojame, gaminame valgį tik fizikinių dėsnių dėka. Tad ar neturėtų kiekvienas save gerbiantis žmogus nors iš toli pasidomėti dėka ko jis kvėpuoja, miega, vaikšto. Fizika yra gyvybė, o gyvybė yra fizika.

Visatos struktūra ir jos susidarymas

Tolimiems mūsų proseneliams astronominiai reiškiniai ir patys dangaus šviesuliai buvo tik dalis gamtos. Toje tolimoje epochoje, kai žmonės buvo visiškai bejėgiai prieš gamtą, atsirado tikėjimas antgamtinėmis jėgomis, kurios tariamai sukūrusios pasaulį ir jį valdančios. Daugelį amžių buvo dievinami Mėnulis ir Saulė, juos garbindavo kaip gyvas ir galingas būtybes.

Pirmieji pasaulio sandaros vaizdiniai buvo labai naivūs. Jie buvo persipynę su religiniais įsitikinimais, kurių pagrindą sudarė pasaulio padalijimas į dvi dalis – žemiškąjį ir dangiškąjį. Be to žemiškoji dalis buvo priešpastatoma dangiškajai. Buvo manoma, kad Žemę gaubia tvirtas dangaus skliautas, prie kurio prisegtos žvaigždės, o Žemė buvo laikoma nejudančiu visatos centru.

Žemės kaip visatos centro vaizdinys vėliau sudarė geocentrinės pasaulio sistemos pagrindą. Buvo manoma, kad žemė nejuda, o planetos ir žvaigždės esančios pritvirtintos prie krištolinių sferų, kurios sukasi apie Žemę. Geocentrinę pasaulio sistemą daugelį amžių rėmė bažnyčios autoritetas.

Tikrą revoliuciją astronomijos moksle padarė M. Kopernikas. Jo nauja heliocentrinė pasaulio sistema buvo pagrįsta teiginiu, kad Žemė sukasi apie ašį ir skrieja aplink Saulę. Pasaulio centre atsiranda ne Žemė, o Saulė. Apie Žemę skrieja tik Mėnulis. Koperniko mokslas smogė triuškinantį smūgį geocentrinei pasaulio sistemai. Koperniko atradimas galingai pastūmėjo visą gamtos mokslą ir materialistinės filosofijos raidą.

1609m. G.Galilėjus pirmasis dangui tirti panaudojo teleskopą. Jam priklauso atradimai, patvirtinantys Koperniko mokslo teisingumą.
Nors bažnyčia engė ir baudė heliocentrizmo šalininkus, tai negalėjo sulaikyti šio mokslo idėjų plitimo. Austrijoje J. Kepleris, atradęs planetų judėjimo dėsnius, išplėtė Koperniko mokslą. Didysis Niutonas paskelbė savo garsųjį visuotinės traukos dėsnį. Koperniko mokslą drąsiai palaikė M. Lomonosovas, kuris 1761m. atrado Veneros atmosferą, gynė idėją, kad gali būti daug gyvenamų pasaulių.

Prieš dvidešimt milijardų metų...Didysis sprogimas

Nieko. Tuo metu nebuvo netgi laiko. Tačiau iš tos nebūties turėjo prasidėti viskas. Žmonės visuomet bandė atskleisti pasaulio atsiradimo paslaptį, dar netgi neturėdami tam žinių ir technikos. Jį savaip nupasakoti bandė visos civilizacijos, visos religijos. Šiandien astronomai turi savą paaiškinimą, vadinamą „ Didžiuoju sprogimu“. Tai serija mokslinių hipotezių, kurias patvirtina stebėjimai...
Astronomijos šaka, tirianti Visatos objektų kilmę ir raidą, vadinama kosmologija.

Pirmosios akimirkos

Mūsų visata atsirado iš Didžiojo sprogimo. Prieš tai nebuvo nieko. Visiška nebūtis, nesuvokiama žmogaus protui. Ir staiga milžiniška energijos koncentracija. Nuo to laiko praėjo 20 milijardų metų. Per keletą sekundės dalelyčių energija virsta materija. Neįtikėtinas tankis: visa mūsų visata- „siuvimo pirštelyje“. Temperatūra: keli milijardai milijardų milijardų laipsnių. Sprogimo paveikta, materija pradeda sklaidytis, toldama nuo pradinio taško. Prasideda visatos plėtimasis. ir ji dar nesibaigė. Vieni mano, jog šiam plėtimuisi nebus galo. Kiti- kad plėtimosi jėga, atsiradusi iš Didžiojo sprogimo, susilpnės ir sustiprės trauka, kuria visatos centras veikia galaktikas. Tuomet mūsų Visata susitrauks, sugniuš. Tai bus atvirkštinis Didysis sprogimas: „ Didysis susitraukimas“. O po jo- kodėl gi ne?- vėl Didysis sprogimas. Ši amžino pasikartojimo teorija prieštarauja nenutrūkstamo plėtimosi teorijai. Bet nė viena jų nepadeda atsakyti į vienintelį tikrą klausimą: kaip visa tai prasidėjo?

Visatos evoliucijos etapai:.
• Vos įvykus Didžiajam sprogimui visata panaši į karštą materijos ir energijos sriubą. Prasideda plėtimasis. Per milijardines sekundės dalelytes temperatūra krinta keliais milijardais laipsnių.
• Nepertraukiamas slėgio bei temperatūros kitimas sukelia elementariųjų materijos ir energijos dalelių pokyčius.
• Visata sparčiai pučiasi.
• Dėl gravitacijos( visuotinės traukos) plėtimasis ima lėtėti.
• Milijoninė sekundės dalelytė po Didžiojo sprogimo: pasirodo pirmosios elementarios materijos „plytos“- kvarkai(elementariosios dalelės, panašios į mažučius kamuoliukus).
• Kiek vėliau susijungia du protonai ir du neutronai: atsiranda pirmasis atomo branduolys. Tai helio branduolys. Temperatūra jau „tik“ 3 milijonai laipsnių.
• Minutė po Didžiojo sprogimo: dėl svaiginamu greičiu mažėjančio tankio elektronai ima laisvai suktis apie atomų branduolius. Susidaro pirmi vandenilio, po to helio atomai. Šių atomų visatoje liks gausiausia: vandenilis ir helis sudaro 99% visatos materijos.
• Praėjus penkioms pirmoms minutėms visata plečiasi ir vėsta jau lėčiau: tai materijos era. Per 1 milijoną metų temperatūra nukrinta iki 3000 laipsnių. Susidaro palankios sąlygos žvaigždėms atsirasti.
• Praėjus 500 000 metų po Didžiojo sprogimo, visatos vandenilis ir helis telkiasi į milžiniškus gumulus.
• Praeina dar 500 000 metų: šiuose gumuluose kondensuojasi žvaigždės ir telkiasi į spiečius.
• Dar po 3 milijardų metų tie žvaigždžių spiečiai jungiasi, sudarydami progalaktikas, kurios dėl gravitacijos poveikio taps mums žinomomis galaktikomis.

Visatos struktūros užuomazgos atsirado Planko eroje. Vieningoji sąveika išsiskirstė į atskiras sąveikas. Visata vystėsi visomis kryptimis vienodai, tačiau buvo ir netolygumų dėl manoma gravitacinės sąrangos.

Visatos modeliai

Stacionari ir begalinė visata

Tai begalinė laike ir erdvėje, stacionari ir tolydinė Visata. Erdvė joje trimatė, euklidinė. Tokią Visatą- tolygiai užpildytą žvaigždėmis ir galaktikomis euklidinę erdvę- nesunku įsivaizuoti, nors begalybės suvokimas ir sukelia kai kurių sunkumų. Iš pirmo žvilgsnio čia sunkumai atrodė daugiau psichologinio, negu fizinio pobūdžio. Tačiau nuodugnesnė analizė atskleidė tris tokias Visatos ypatybes, kurių niekaip nebuvo galima suderinti su stebėjimų duomenimis. Tai vadinamieji stacionarios, begalinės Visatos paradoksai.
Olberso fotometrinis paradoksas

Nesudėtingi skaičiavimai verčia manyti, kad dangus naktį turėtų švytėti,kaip ištisinis Saulės diskas, nes begalinėje Visatoje žvilgsnis bet kuria kryptimi turėtų remtis į žvaigždės paviršių. Užsidangstymas dujų- dulkių debesimis paradokso nepanaikina, nes per baigtinį laiko tarpą tie debesys, įkaitę nuo krintančios į juos spindulių energijos, patys pradėtų švytėti.
Neimano gravitacinis paradoksas

Yra analogiškas savo prigimtimi fotometriniam paradoksui, tik čia sumuojasi begalybės žvaigždžių gravitacijos jėga. Bet kurioje erdvės dalyje ji turėtų formuoti neapibrėžtą begalinę traukos jėgą, kurios tikrumoje nėra.
Termodinaminis paradoksas

Jeigu Visatos egzistavimas praeityje yra begalinis, tada, taikant antrąjį termodinamikos dėsnį, gaunamas pats netikėčiausias sprendimas. Tokiu atveju šiandien turėtų būti išnykusios visos žvaigždžių sistemos, subyrėjusios pačios žvaigždės, planetos ir kiti dangaus kūnai. Vadinasi, šiandieninis mūsų egzistavimas taptų „neįteisintu“.

Galimas dalykas,kad antrojo termodinamikos dėsnio iš viso negalima taikyti visai Visatai, tačiau daugelis kitų bandymų išvengti minėtų pradoksų šiuo metu nebeturi prasmės, nes stebėjimų duomenys nenuginčijamai sugriovė begalinės ir stacionarios Visatos modelį.
Einšteino ir Fridmano Visatos modeliai

Sekantis žingsnis kosmologijoje buvo Einšteino priedas prie reliatyvumo teorijos- stacionarios ir baigtinės Visatos modelis. Visų pirma Einšteinas atsisakė begalybės, o vietoj jos į savo lygtis įvedė Λ konstantą. Šios konstantos fizikinė prasmė apytiksliai paaiškėja, išreiškus ją jėga, priešinga gravitacijos. Skirtumas tik tas, kad ši jėga ne tiek veikia atskirus dangaus kūnus, kiek stengiasi išplėsti pačią erdvę. Kadangi pagal reliatyvumo teoriją erdvė yra neatskiriama nuo materijos, Einšteino modelyje susidaro pusiausvyra tarp gravitacinės jėgos ir Λ jėgos. Tačiau tuomet erdvė nebetenka euklidinio plokštumo- trimatė erdvė įgyja teigiamą kreivumą ir sudaro uždarą trimatę sferą su kreivumo spinduliu.
Einšteino trimatė erdvė yra bekraštė, kaip bekraštis yra dvimatis sferos paviršius, bet, panašiai kaip pastarasis, yra riboto paviršiaus. Taigi tokia erdvė yra baigtinė pagal tūrį ir pagal joje esantį materijos kiekį. Uždaros trimatės bekraštės erdvės įsivaizduoti nesugebame, šį reiškinį galima apibūdinti tik matematiniais jo parametrų santykiais. Nepriklausomai nuo gana realaus vidutinio materijos tankumo Visatoje, kurį prognozavo Einšteino Visatos modelis, jis neatitinka tikrovės, nes mus supanti Visata nėra stacionari. Jos savybės, laikui bėgant, keičiasi.
1922- 1924 metais tarybinis matematikas F. Fridmanas išsprendė reliatyvistinės erdvės lygtis be Λ nario ir pirmą kartą gavo nestacionarios Visatos modelius. Įdomu, kad pačios galaktikos su savo žvaigždėmis ir planetomis nesiplečia. Priešingu atveju mes iš viso negalėtume pastebėti Visatos modelio pasikeitimo.

Stebėjimai ir visatos modeliai
1929 m. stebėjimais buvo gautas pirmas fundamentalus argumentas, patvirtinantis Visatos plėtimosi hipotezę. Tai buvo empirinis Hablo dėsnis
υ ═ HR. Savo laiku buvo bandoma paaiškinti raudonąjį galaktikų spektrų poslinkį fotonų sąveika su tarpgalaktine medžiaga; spontaniniu fotonų skilimu, atiduodant energiją neutrino- antineutrino porai ar tarpgalaktinei medžiagai; fotonų senėjimu ir kt. tačiau nė vienas šių teiginių nebuvo iki galo pagrįstas, o dabar visa eilė naujų tiesioginių ir netiesioginių įrodymų byloja apie doplerinę raudonojo poslinkio kilmę ir Visatos plėtimąsi. Tokiais įrodymais galima laikyti:
1) empirinio Hablo dėsnio universalumą visai mus supančiai erdvei;
2) raudonojo poslinkio sutapimą optiniame ir radijo spinduliavimo diapazonuose;
3) Visatos amžiaus derinimąsi su seniausių žvaigždžių amžiumi;
4) reliktinį spinduliavimą;

Statistiškai nustatyti pagal šviesumus arba kampinius skersmenis galaktikų spiečių atstumai labai gerai derinasi su Hablo dėsniu visomis dangaus sferos kryptimis. Tai byloja apie visuotinį galaktikų tolimą nuo mūsų. Tačiau tai nereiškia. kad mes esame Visatos plėtimosi centre. Bet kurios galaktikos gyventojai stebėtų tą patį tariamo centro efektą. Tai nesunku pastebėti, matuojant atstumus tarp taškų, sudėliotų ant besiplečiančio baliono paviršiaus.

Visatos amžius

Jeigu Visata pradėjo plėstis nuo singuliarinio taško, tai šiuo metu turėtų galioti nelygybė: T0 daugiau arba lygu Tžv; ( čia T0- šiandieninis Visatos amžius nuo singuliarinio taško, o T žv- seniausių žvaigždžių amžius.)

Visatos amžių būtų nesunku apskaičiuoti pagal Hablo konstantą, nes: H0 ═ h1 ═ ŕab ⁄ ŕab ; ( čia rab- atstumas dviejų Visatos taškų, ŕab- pirmos eilės laiko išvestinė arba greitis).

Pastaruoju metu buvo įprasta manyti, kad Hablo konstanta lygi 75km ⁄ s Mps. Tačiau pastarieji amerikiečio Aleno Sendidžo darbai rodo, kad šią konstantą tenka sumažinti iki 50,3 km ⁄ s Mps. Kadangi gana daug astronomų palaikė Hablo konstantos sumažinimo tendenciją, o ir A..Sendidžo darbo tikslumas bei eksperimentinės medžiagos gausumas bylojo jo išvadų naudai, tolesniuose skaičiavimuose ir mes taikome H0 konstanos reikšmę. Pagal formulę: T0 ═ 1 ⁄ H0, nes 1 ⁄ H0 ═ rab ⁄ ŕab ═ T0.

Visatos amžius pagal šią formulę lygus 19 • 10 ( devintame) metų.

Tačiau yra gana daug netiesioginių duomenų, o pati plėtimosi teorija byloja, kad Visatos plėtimasis nevyko pastoviu greičiu ir Hablo konstanta to plėtimosi metu taip pat keitėsi.

Žinant galaktikų sklaidymosi greičius, galima apskaičiuoti, kada prasidėjo Visatos plėtimasis. Maždaug prieš 20 milijardų metų visa Visatos materija buvo susitelkusi singuliariniame taške, kuriam sprogus prasidėjo Visatos evoliucija. Už didžiojo sprogimo hipotezę byloja stebėjimai. 1965m. JAV radiofizikai Robertas Vilsonas ir Arnas Penzijas aptiko iš visų pusių vienodai sklindantį 7,3 bangos ilgio foninį kosminį radijo spinduliavimą. Šis spinduliavimas nesusijęs su jokiais dangaus kūnais, jo priežastis negali būti kuris nors žinomas fizikinis procesas. Tačiau šis atradimas nuostabiai gerai derinosi su didžiojo sprogimo hipoteze – jį jau seniau teoriškai buvo numatę astrofizikai. Taip turėjo spinduliuoti atsiradusi po sprogimo medžiaga, iš kurios dar nebuvo susidariusios žvaigždės ir galaktikos. Per 20 milijardų metų spinduliai plėtėsi kartu su besiplečiančia Metagalaktika ir, pasklidę lygiai į visas puses, tebeklajoja Visatos erdvėje. Atrastasis spinduliavimas buvo pavadintas reliktiniu ( lot. relictus- paliktas). Reliktiniai spinduliai sklinda iš visų dangaus pusių, o ne iš vienos – sprogimo- pusės todėl, kad jie daugybę kartų keitė kryptį, atsispindėdami nuo elementariųjų dalelių, ir tokiu būdu tolygiai pasiskirstė po visą erdvę. Reliktinės radijo bangos mus pasiekia tarsi prieš milijardus metų įvykusio sprogimo aidas. Jų atsiradimas buvo svarus argumentas, patvirtinantis didžiojo sprogimo ir Visatos plėtimosi hipotezę.

Už reliktinio spinduliavimo atradimą R. Vilsonas ir A. Penzijas 1978m. apdovanoti Nobelio premija.

Visatos sandara

Nuo aplinkinių žvaigždžių visumos Saulė 16 km ⁄ s greičiu lekia Heraklio žvaigždyno link. Be mūsų galaktikos, Visatoje yra daugybė panašių žvaigždžių sistemų. Jų buvimą 1920 m. Įrodė JAV astronomas Edvinas Hablas.

Pro galingus šiuolaikinius teleskopus matyti milijonai įvairiausių formų galaktikų, nutolusių nuo mūsų milijonų ir milijardų šviesmečių atstumu. Ir į didžiausius tolius erdvėje žvelgdamas, žmogus mato joje pasklidos medžiagos debesis ir galaktikas. Šios sistemos nepaprastai didelės, bet atstumai tarp jų dar didesni. Visata visų pirma tuštuma. Kad pereitų šią tuštumą ir pasiektų mus, žvaigždžių šviesai, nors sklinda ji nepaprastu greičiu, reikia milijardų metų. Vadinasi, juo toliau akis skverbiasi į erdvę, juo į senesnius laikus žmogus patenka. Pavyzdžiui, šviesa iki šiol nematytos žvaigždės, kuri sprogo prieš 170 000 metų, Žemę pasiekė tik 1987 metais.Priklausomybė nuo žemės metų laikų sudarė prielaidas, kas šviesa sklinda baigtiniu greičiu. Artimiausios žvaigždės, iki kurių šviesa sklinda 4 metus. Plika akimi Lietuvoje matoma vienintelė galaktika- Didysis Andromedos ūkas, arba Andromedos galaktika.
Stebint galaktikų spektrus, išsiaiškinta, jog galaktikos dideliu greičiu tolsta nuo mūsų. Tai paaiškinama tik Visatos plėtimuisi. 1929m. E. Hablas nustatė, kad galaktikų tolimo greitis yra tiesiog proporcingas atstumui R iki jų: V ═ HR. Kuo toliau nuo mūsų yra galaktika, tuo greičiau ji tolsta.
XX a. antroje pusėje, patobulinus galaktikų stebėjimo ir tyrimo metodus, paaiškėjo, kad dar didesniais, dešimčių ir šimtų milijonų šviesmečių atstumais, Visata irgi nėra vienalytė. Galaktikų grupės koncentruojasi į didesnius darinius- spiečius, o pastarieji sudaro netaisyklingų korių ar „ dėžių“ sieneles. Tuo tarpu „dėžių“ viduje yra milžiniškos tuščios ertmės, kuriose nėra arba beveik nėra galaktikų. Tose vietose, kur susieina kelios „dėžės“, susidaro milžiniški superspiečiai, nusitęsiantys kelis šimtus milijonų šviesmečių ir apimantys tūkstančius ir šimtus tūkstančių galaktikų. galaktikų grupės ir jų spiečiai yra susiję tarpusavio traukos jėgomis, o „dėžių“ matmenys didėja plečiantis Visatai.
Visatos struktūros užuomazgomis turėjo būti kokie nors nežymūs nevienalytiškumai ankstyvuoju Visatos plėtimosi laikotarpiu, kuriuos daug kartų sustiprino visuotinė trauka.
Šiuo metu labiausiai paplitusi hipotezė, kad pirminiai Visatos nevienalytiškumai atsirado dar Planko eroje, kai vieninga sąveika tarp elementariųjų dalelių išsiskyrė į atskiras fundamentines sąveikas. Tuo metu Visatos savybės kito, joje vyko tarsi faziniai virsmai. Jų pavyzdys, nors tolimas, galėtų būti įprastinės medžiagos faziniai virsmai- dujų virtimą skysčiu ar pastarojo- kietuoju kūnu. Vykstant faziniams virsmams, neretai susidaro defektai. Pavyzdžiui, staiga užšąlant vienalyčiam skysčiui, kristalizacija vyksta ne palaipsniui, o vienu metu įvairiose skysčio vietose, todėl yra įvairių defektų, netaisyklingai išsidėsčiusių atomų, jų eilių ar net plokštumų.
Teoretikai nagrinėja įvairius, gana keistus defektus pradinėje Visatoje. Vienas jų- vadinamosios kosminės stygos, arba siūlai- labai siauros, plonesnės net už atomo branduolį, tačiau ilgos sritys, kuriose pradinė sąveika išliko neišsiskyrusi į mums žinomas fundamentines sąveikas. Pagal stygų teoriją, šios sritys galėtų judėti erdvėje, susipinti vienos su kitomis, sudaryti kilpas.Pastarosios traukdamosi suspaustų kosmines dujas į gniužulus, iš kurių ilgainiui galėtų atsirasti žvaigždės ir galaktikos. Deja, tokios kosminės stygos, atrodo, yra per mažos galaktikoms ir ypač jų grupėms sudaryti. Kiti teoretikai plėtoja kosminių sprogimų hipotezę. Būtent sprogimai galėtų sudaryti milžiniškas tuščias ertmes, tačiau jie turėjo išblaškyti ir reliktinį spinduliavimą, o šis, deja, yra labai vienalytis.
Populiaresnis yra vadinamasis „blynų“ modelis. Jis nepaaiškina kaip susidarė pradiniai Visatos tankio nevienodumai, bet aprašo tolesnę jos raidą. Didesnio tankio sritis ėmė labiau traukti aplinkinę medžiagą, ir kuo daugiau jos pritraukdavo, tuo stipresnė darėsi toji trauka. Tokiu būdu besiplečiantis kosminis kamuolys suskilo į daug debesų. Pastarieji dalyvavo Visatos plėtimesi ir kartu traukėsi į savo centrus. Vienomis kryptimis gravitacijos jėgos labai pagreitindavo debesies traukimąsi, kitomis jis vykdavo lėčiau, tad, pagal skaičiavimus, debesys turėjo įgyti pailgų „blynų“ formą. Į „blynus“ krito aplinkinė medžiaga, jie susidurdavo vieni su kitais, kildavo smūginės bangos, sūkuriai, medžiaga nevienodai įkaisdavo. Vykstant tiems sudėtingiems procesams, „blynai“ pasidalijo į mažesnius medžiagos gniužulus- progalaktikas, iš kurių ilgainiui išsivystė galaktikos. Tuo tarpu „blynai“ virto galaktikų spiečiais ir grupėmis. O superspiečių susidarymą, anot šios hipotezės, lėmė pailgų „blynų“ susidarymai.
Visatoje žvaigždės pasiskirsčiusios netolygiai. Jos sudaro milžiniškas įvairias sankaupas- galaktikas. Galaktikoje, kuriai priklauso mūsų Saulė, yra daugiau kaip 100milijardų žvaigždžių. Saulė yra toli nuo Galaktikos centro, vienoje iš spiralių. Gyvendami Galaktikoje , mes negalime pažvelgti į ją iš šalies, todėl nežinome tiksliai jos formos, spiralių išsidėstymo. Tačiau žinoma, kad ji labai panaši į artimiausią mums galaktiką, švytinčia Andromedos žvaigždyne ir vadinamą Andromedos Ūku, bei kitas spiralines galaktikas. Giedrą naktį, pažvelgę Galaktikos centro kryptimi, matome dangaus skliautu nusidriekusią šviesią juostą- Paukščių Taką. Tai Galaktikos disko projekcija dangaus skliaute. Paukščių Takas susideda iš daugybės silpnai švytinčių žvaigždžių, jų spiečių ir šviesių ūkų. Kai kuriose vietose jų šviesą užstoja tamsieji ūkai. Lietuvoje Paukščių Takas geriausiai matomas ankstyvą rudenį. Ne vien planetos ir dalis žvaigždžių keičia savo trajektoriją. Žvaigždės juda kitų žvaigždžių fone. Atstumai tarp žvaigždžių matuojami šviesmečiais. Kuo ryškesnė žvaigždė, tuo mažesnis atstumas iki jos. Ne visos žvaigždės juda elipsėmis, kai kurios žvaigždės kinta, tad galbūt tos, kurios kinta vienodai, yra vienodos.

Visatoje yra daugybė kitų galaktikų, tarp jų- galaktikos milžinės ir galaktikos nykštukės, mažesnės už pirmąsias tūkstančius kartų. Kai kurios galaktikos itin stipriai spinduliuoja radijo bangas ir Rentgeno spindulius. Ypač domina mokslininkus paslaptingieji kvazarai- tolimiausi iš rastų lig šiolei objektų, spinduliuojantys taip intensyviai, kad to negalima paaiškinti jokiu žinomu energijos šaltinu, netgi termobranduolinėmis reakcijomis. Kvazarai gali būti susiję su tam tikromis juodosiomis skylėmis.Jie yra natūralūs kosmoso objektai, kurie duoda energijos blyksnius kitoms galaktikoms.Kvazarai praneša apie mūsų Visatos jaunystę. Galaktikos, savo ruožtu, buriasi į didesnes ar mažesnes grupes, o kartais ir į labai didelius, po keletą tūkstančių galaktikų spiečius, vadinamus supergalaktikomis. Mūsų Galaktika priklauso vietinei galaktikų grupei, kurią sudaro apie 40 galaktikų ir galaktikėlių. Galaktikos amžių nusako jos forma, pavyzdžiui, blyno formos galaktika yra labai sena.

Gyvybė Visatoje

Svarbiausios sąlygos gyvybei atsirasti: žvaigždės cheminė sudėtis turi būti panaši į saulės; svarbu, kad žvaigždė užimtų vietą pagrindinėje sekoje. Žvaigždė turi būti pakankamai sena; reikia, kad šalia žvaigždės būtų planeta arba planetos gyvybės zonoje ( nei per karšta, nei per šalta); planeta turi būti vidutinės masės; planetos orbita aplink centrinę žvaigždę turi būti artima apskritimui. dauguma tyrinėtojų linkę manyti, kad galaktikoje yra nuo 100 000 iki 10 mln. civilizacijų. Pirmu atveju artimiausia žemei civilizacija turi būti maždaug už 500 šm, o antru- už 100 šm.

Antropinis principas: teigia, kad fizinės sąlygos Visatoje nuo pat jos atsiradimo buvo tokios, kad maksimaliai padėtų atsirasti gyvybei ir išsirutulioti protingoms būtybėms.

Nepaisant grandiozinių pasiekimų Visatos tyrimų srityje, dar daugelis klausimų žmogui liko paslaptis. Atsiradusi senų senovėje, astronomija labai pasikeitė ir tapo vienu sudėtingiausių fizikos mokslų. Iš trijų pasaulių- mikro, makro ir mega- astrofizikai tenka pats didžiausias ir erdviausiasas- megapasaulis. Jeigu mikropasaulyje mes skverbiamės prie mažiausių ir elementariausių materijos dalelių, tai megapasaulyje, atvirkščiai, stengiamės suvokti dėsningumus ir evoliuciją didžiausių materijos telkinių- žvaigždžių, galaktikų ir net visos Visatos. Ypač svarbią vietą šiuose tyrimuose užima neseniai surasti objektai ir reiškiniai kaip, kvazarai, reliktinis spinduliavimas.Tačiau Visatos atsiradimo ir evoliucijos problema nenuginčijamai užima pirmą vietą megapasaulio pažinime, nes joje glūdi materijos kilmės, evoliucijos, būsenų įvairovės ir kaitos esmė. Per pastaruosius amžius mokslininkai žengė nepaprastą žingsnį Visatos pažinimo link. Ko vien verti tokių mokslininkų kaip Kopernikas, Niutonas, Galilėjus ir daugelio kitų atradimai. Tai žmonės, kurie apvertė aukštyn kojomis mūsų supratimą apie Visatą. Jų mokslinis palikimas lydi mus ligi šios dienos, jie tarsi pavyzdys ir paskata šiandieniniams mokslininkams. Tačiau Visatos pažinimo žingsnis atrodo didelis tik mums, žmonėms. Beribei Visatai suvokti žmogui prireiks dar daugelio tokių žingsnių, atveriančių tiek atsakymus, hipotezes, tiek naujus klausimus.

Leave a Comment