,

Naša vesmírna cesta: Od tresku po vlny

Naša vesmírna cesta: Od tresku po vlny

Celý náš vesmír vznikol z veľkého tresku pred 13,8 miliardami rokov. Všetko pochádza z ničoho, no náš moderný vesmír je zložitá mozaika hmoty. Keď sa prostredníctvom našich teleskopov obdivujeme fantastickej štruktúre nášho vesmíru a jeho galaxiám, pýtame sa, odkiaľ to pochádza? Hmota vo vesmíre sa usporadúva v obrovskej kozmickej sieti. Galaxie a zhlúky galaxií sú rozmiestnené na plachtách a vláknach. Zdá sa, že túto zložitú sieť organizuje kozmický architekt – priestoročas.

Priestoročas: Tvorca vesmíru

Priestoročas tvaruje všetko, od planét až po galaxie, od atómov až po mestá. Vesmír je tvorený priestoročasom. Bez ohľadu na to, aká je to substancia, čas a priestor sú spojené a rozširujú sa, čím tvoria vesmír, ktorý vidíme okolo seba. Priestoročas je to, čo vesmír skutočne je. Je to ťažký koncept pochopiť, ešte ťažší ho vizualizovať. Vedci sledujú vesmír v rôznych vlnových dĺžkach svetla – slnko v neviditeľnom svetle, röntgenovom a ultrafialovom. Predstavte si, že by sme ho mohli vidieť v spektre priestoročasu. Videli by sme, ako sa priestoročas deformuje, keď sa objekty pohybujú cez neho. Priestoročas môže zmeniť tvar a posunúť veci okolo seba, môže sa rozširovať a rozťahovať veci od seba, no je to práve tvar priestoročasu, ktorý určuje, ako ho vnímame.

Gravitácia a krivka priestoročasu

Predstavte si, že sedíte vo svojom aute a jazdíte do kopca alebo z kopca. Tvar povrchu Zeme určuje, ako sa pohybujete po jej povrchu. Rovnako geometria priestoročasu určuje, ako sa svetlo a hmota pohybujú cez priestoročas. Pravidlá sú jednoduché: hmota, v skutočnosti akýkoľvek objekt, hovorí priestoročasu, ako sa má zakrivovať. Zakrivenie priestoročasu hovorí hmote, ako sa má pohybovať, čo nazývame gravitáciou. To znamená, že gravitácia a tvar priestoročasu hovoria hmote, ako sa má zhlukovať a tvoriť čoraz väčšie štruktúry. Ale na začiatku bol tvar krajiny priestoročasu veľmi odlišný od dnešného.

Prvá hmota začala meniť tvar priestoročasu. Tento priestor tu mal o čosi viac hmoty ako tam. Kdekoľvek bola trochu navyše hmoty, to miesto trochu viac zakrivilo priestor. Ak priestor trochu viac zakrivujete, tam sa zhromažďuje viac hmoty.

Vznik štruktúr

V ranom vesmíre hustejšie oblasti hmoty vytvárali hlbšie krivky v priestoročase. Ako sa hmota zväčšovala, keď do tej studne padala, stávala sa čoraz hlbšou a priťahovala viac vecí. Bol to nekontrolovateľný proces. Gravitácia sa zvyšovala a priťahovala čoraz viac hmoty. Čoskoro ste mali hviezdu, veľa hviezd a začali ste tvoriť galaxiu. Tieto hviezdy sa vyvíjali a začali tvoriť veľké štruktúry, spotrebovali všetko svoje jadrové palivo, explodovali a vytvorili všetky ťažšie prvky. S časom sme získali veci ako planéty, atmosféry, ľudí, všetko, čo nám dnes záleží. Všetko to začalo ako energetická fluktuácia v rozširujúcom sa priestoročase. Tieto spočiatku veľmi malé fluktuácie sa stali obrovskými štruktúrami, ktoré dnes vidíme. Po miliardách rokov sa tento materiál začal zhlukovať do individuálnych galaxií, hviezd, planét a vás. Fluktuácie v rozširovaní priestoročasu vytvorili vzor vesmíru. Zakrivenie priestoročasu riadilo vývoj všetkého, čo dnes vidíme.

Dôležitosť priestoročasu

Ak by priestoročas nemal tú vlastnosť, že priťahuje hmotu, boli by sme iba tenkou vrstvou vodíkového plynu. Bez toho, aby priestoročas nebol kvôli hmote v ňom zakrivený, bol by vesmír naozaj čudným miestom. Bez gravitácie by tu nebolo nič, čo by veci spájalo. Bez sily gravitácie by neboli hviezdy, planéty a ľudia. Svojím spôsobom vďačíme za svoju existenciu priestoročasu. No aj vedci majú problém pochopiť, čo vlastne priestoročas je. „Rád by som vedel, čo je priestoročas,“ hovoria. Vieme o priestoročase veľa, ale zároveň máme pocit, že o ňom takmer nič nevieme.

Gravitačné vlny: Nové okno do vesmíru

Presvedčte sa, priestor je materiál, podobne ako tento železný plech. Rovnako ako tento plech sa aj priestor môže deformovať. Ak na tento plech kovu položím veľmi ťažkú záťaž, jeho tvar sa zmení a deformuje. Prekvapivo, priestor môže prenášať vlny a to isté môže tento železný plech. Ale aby ste dostali tento plech do pohybu, potrebujete niečo naozaj silné, niečo ako ja a moje kladivo. Videli ste tie vlny prechádzajúce tým železným plechom? Vlny prechádzajú priestorom úplne rovnakým spôsobom. Voláme ich gravitačné vlny. Aby ste v priestore vyvolali vlny, potrebujete najväčšie, najsilnejšie a najmocnejšie udalosti vo vesmíre, niečo ako kolízia dvoch čiernych dier. Keď sa dve čierne diery zrazia, energia, ktorá sa uvoľní, pošle šokové vlny cez priestoročas po celom vesmíre. Keď dorazia na Zem, sú tak malé, že sú skoro nepostrehnuteľné.

V roku 2015 vedci na observatóriu LIGO uskutočnili prelomové pozorovanie. Zaznamenali chvenie priestoročasu – gravitačné vlny. Šírili sa povesti a po čase sa ukázalo, že to bola naozaj prvá priama detekcia gravitačných vĺn zaznamenaná ľudskými nástrojmi na Zemi. Keď sme objavili gravitačné vlny, čakali sme na signály tak dlho, že väčšina z nás tomu neverila. Bol som taký skeptický, že som hľadal všetky možné konšpiračné teórie, ktoré by mohli byť falošné. Keď som videl tieto údaje, ešte stále na to myslím a emocionálny vplyv, ktorý to na mňa malo, je porovnateľný iba s momentom, keď som prvýkrát videl tvár mojej dcéry po jej narodení.

Mohli by sme tieto gravitačné vlny na Zemi dokonca počuť. Čo to robí tak úžasným, je trochu zhoda náhod, ale je to naozaj skvelá zhoda náhod, pretože signály, ktoré LIGO skutočne meria, sú v rovnakom frekvenčnom pásme ako zvuky, na ktoré je ľudské ucho citlivé. Môžeme počuť, ako sa frekvencia vĺn mení, keď sa dve čierne diery približujú a zrážajú. Je to zvyšovanie frekvencie, ktoré znie, akoby dve čierne diery obletovali jedna druhú a potom sa spájali.

Počúvanie chvenia priestoročasu nám poskytlo mocný nový nástroj na skúmanie vesmíru. Teraz počúvame veci v gravitácii prvýkrát. Je to zmysel, ktorý sme nikdy predtým neboli schopní aplikovať na vesmír a začíname sa učiť, čo je tam vonku. Pozorovanie gravitačných vĺn z čiernych dier je jedným z najvýznamnejších zistení v astronómii posledných sto rokov. Význam gravitačnej vlnovej astronómie je ťažké preceňovať. Podobne ako keď Galileo prvýkrát namieril svoj teleskop na hviezdy, aby videl niečo nové, máme teraz úplne nové okno do vesmíru.

Obrázky: AI, Zdroj informácii: www.sciencechannel.com

Pridaj komentár

Vaša e-mailová adresa nebude zverejnená. Vyžadované polia sú označené *

Články o Prírode

Veda a Technika

Náš portál veda-technika.sk prešiel výraznou zmenou dizajnu a celej štruktúry. Po novom sa naša stránka stáva oveľa dynamickejšou a modernejšou. Z pôvodných statických podstránok zameraných na prácu rôznych vedeckých a vzdelávacích inštitúcií na Slovensku a v zahraničí sme sa rozhodli zamerať náš portál na aktuálne poznatky popularizačnou formou pre mládež aj laikov, ktorí obdivujú vedu. Našou ambíciou je priblížiť vedu verejnosti a prezentovať ju zábavnou formou.

Veda je to, čo nás posúva vpred.