Arba Visatos centro beieškant

 
Kai kalbama apie sprogimus ir panašius kataklizmus, dažniausiai vienas iš svarbiausių dalykų būna tų sprogimų centrai. Kurioje vietoje padėta bomba? Kaip ji ten pateko? Kodėl būtent ten? Savaime suprantama, klausimas svarbus. Ir gal dėl to, o gal ne dėl to, mums sudėtinga įsivaizduoti sprogimą, kuris centro neturėtų. Juk tai kažkokia nesąmonė – jei kažkas sprogo, vadinasi, iš pradžių buvo nesprogę. O jei buvo nesprogę, tai buvo kažkur padėta. Taigi ir centrą galima rasti. Tad ir vienas iš dažnesnių klausimų, kurių sulaukia mokslininkai, pristatinėjantys Didįjį sprogimą – tai klausimas, kur tas sprogimas įvyko. Atsakymą „visur“ priima toli gražu ne visi, taigi nusprendžiau paaiškinti truputį detaliau.

Vėl grįžkime prie paprasčiausios bombos sprogimo. Nesigilinkime į detales – nei iš ko ta bomba pagaminta, nei kokiu principu sprogimas sukeliamas, nei kas yra aplink tą bombą. Bet panagrinėkime, kaip juda bombos gabaliukai, jai susprogus. Savaime suprantama, jie laksto į visas šalis. Kažkiek nuskridę, nukrenta ant žemės. Sprogimo centrą rasti galima įvairiais būdais – pagal tai, kur nulėkė dalelės, pasižiūrėjus, kurioje vietoje sprogimas įvyko, turbūt tų būdų yra ir daugiau. Tačiau visų šių būdų esminis bruožas yra tas, kad sprogimo centras randamas žemės atžvilgiu. Arba nebūtinai žemės, bet kažkokio trečiojo kūno. O kas atsitiktų, jei trečiojo kūno nebūtų? Jeigu visa, kas egzistuoja sistemoje, yra tik sudedamosios bombos dalelės, lekiančios visomis kryptimis?

Tokiu atveju vieninteliai atskaitos taškai, kurių atžvilgiu galima kažką nustatyti, yra tos pačios dalelės. Na o kiekviena dalelė savo kelionę pradėjo būtent tame taške, kuriame įvyko sprogimas. Iš tos dalelės požiūrio taško, ji niekur nepajudėjo, tiesiog visos kitos dalelės ėmė judėti tolyn nuo jos įvairiomis kryptimis. Pasigilinę detaliau ir nubrėžę keletą grafikų pamatytume, jog nepriklausomai nuo to, kurią dalelę pasirinksime atskaitos tašku, visos kitos dalelės tikrai atrodys judančios tolyn nuo pasirinktosios. Tai greičiausiai atrodo keista, bet tokia jau ta realybė. Ir dar svarbu yra tai, kad arti esančios dalelės viena nuo kitos tolsta lėtai, o toli esančios – greitai.

Aišku, toks paprastas palyginimas turi keletą trūkumų. Pavyzdžiui, sprogmens dalelių skaičius yra baigtinis, todėl kai kurios dalelės bus viso jų „debesies“ pakraštyje. Net ir nebūnant pakraštyje, pasižvalgius nuo vienos dalelės į šalis, bus matyti, kurioje pusėje dalelių yra daugiau, o kurioje mažiau. Taip galima nustatyti ir tikrąjį sprogimo centrą, ar bent jau jo kryptį – ta kryptimi dalelių bus daugiausia. Nustačius skirtumą tarp dalelių kiekio centro link ir priešinga kryptimi, galima bent apytikriai nustatyti ir atstumą iki sprogimo centro.

Deja (nors, tiesą sakant, kas čia blogo – taip tiesiog yra), Visatoje to padaryti neįmanoma. Neįmanoma todėl, kad nematome jos pakraščio ir visomis kryptimis ji atrodo vienoda (kalbu apie didžiausius mastelius, ne apie tai, kad kai kur žvaigždžių daugiau, o kai kur mažiau). O nematydami pakraščio, negalime ir palyginti dalelių (šiuo atveju – galaktikų ir jų spiečių) kiekio įvairiomis kryptimis. Belieka pasikliauti informacija, gaunama iš matomų dalelių. O jos visos sako, kad taip pat nieko nežino apie jokį bendrą centrą ir pačios visos kažkada sprogimo centre buvo. Tolimiausia mums matoma informacija – anksčiau jau ne kartą mano minėta foninė spinduliuotė, kuri uždengia visa kita.

Kiti du palyginimo trūkumai yra gal ne tokie svarbūs, norint įsivaizduoti situaciją, bet vis tiek pakankamai reikšmingi. Pirmas yra tas, kad Visatos plėtimasis yra ne objektų judėjimas erdvėje, o pačios erdvės plėtimasis. Šitas reiškinys dažnai lyginamas su, pavyzdžiui, tąsiu guminiu kilimėliu, ant kurio primėtyta rutuliukų. Jei kilimėlį patempiame už kraštų, jis išsiplėčia, ir rutuliukai vienas nuo kito nutolsta. Kilimėlis – tai erdvė, o rutuliukai – objektai toje erdvėje. Taigi kai plečiasi Visata, vienas nuo kito tolsta bet kokie du erdvės taškai. Moksliškiau yra sakoma, kad didėja erdvės mastelio faktorius (scale factor); judantysis nuotolis (comoving distance) tarp taškų išlieka nepakitęs, didėja tik tikrasis nuotolis (proper distance). Antras dalykas, išplaukiantis iš šio erdvės plėtimosi, yra tas, kad labai labai toli nuo mūsų esantys objektai gali tolti greičiau už šviesą. Taip yra todėl, kad vėlgi plečias pati erdvė, o jos reliatyvistiniai efektai neriboja. Be to, plėtimasis pats savaime neperduoda jokios informacijos, kurią ir riboja šviesos greitis. Taip pat plėtimasis niekur nėra greitesnis už šviesą lokaliai, šviesos greitį jis pasiekia tik už kelių dešimčių milijardų šviesmečių nuo čia. Taip, tai yra labai labai toli. Tai yra toliau, nei foninės spinduliuotės „užuolaida“.

Beje, sakydamas, kad plečiantis Visatai didėja atstumas tarp bet kurių dviejų taškų, nesu visiškai teisus. Kiek mums žinoma, tikrasis nuotolis tarp mūsų ir, pavyzdžiui, Andromedos galaktikos (artimiausios mūsiškei) kinta tik dėl savojo galaktikų judėjimo, o ne dėl Visatos plėtimosi. Taip pat ir mažesniuose masteliuose Visatos plėtimosi poveikis nėra nustatytas, taigi atrodo, jog jis pasireiškia (o galbūt tiesiog tampa pastebimas) tik didžiausiuose masteliuose, didesniuose, nei galaktikų spiečiai. Žodžiu bijoti, kad jūsų plaukai „pabėgs“ nuo kojų pirštų neverta – per visą gyvenimą erdvės nuotolis tarp tų dviejų taškų padidės tik keliais atomų skersmenimis, jei išvis padidės.

Taigi galite miegoti ramiai :)

 

Laiqualasse