Што уште не знаеме за вселената?

Обичниот светлосен зрак крие изобилство информации. Ако текот на научните откритија не нè доведеше до сознанието како да ги дешифрираме овие податоци, нашето познавање за вселенските пространства ќе беше многу оскудно. Ако ги изземеме релативно скромните непосредни истражувања на Сончевиот систем, светлината е единствениот извор на информации што го имаме за космичките објекти. Набљудувајќи ја која било ѕвезда на ведро ноќно небо, ние впрочем гледаме во далечното минато. Токму конечната вредност на брзината на светлината ни го овозможи ова патување низ времето. Ни овозможи врз основа на анализа на спектарот на светлината да ја следиме еволуцијата на вселената, набљудувајќи сè поодалечени објекти со помош на модерните телескопи. Иако, дваесеттиот век донесе мноштво откритија за вселената, некои исклучиво послужија да ни посочат дека многу малку знаеме за вселената. Она што можеме да го видиме и проучиме е само пет проценти од вселената – останатите 95 проценти успешно се кријат во темнината. Што уште не знаеме за вселената?

Мрачните „сили“ на космосот

Едно утро во 1994 година, астрономот Брајан Шмит добил мејл со нови набљудувачки податоци. Од својата канцеларија во Австралија, ја анализирал снимката која претходната вечер ја снимиле неговите колеги со телескопи во Чиле. Оваа снимка, за разлика од претходните, била многу поважна – на неа првпат била забележана супернова на оддалеченост од неколку милијарди светлосни години.

Клопчето почнало полека да се одмотува.

Тоа утро не било клучно само за иднината на вселената. Било клучно и за Брајан Шмит, Адам Рис и Сол Перлмутер, на кои сосема неочекуваното откритие им ја донело Нобеловата награда за физика во 2011 година. Иако, на почетокот не го сфатиле тоа, биле на трага од нешто што го промени нашето разбирање за вселената. Меѓутоа, требаше да поминат уште неколку години за да се соберат доволен број набљудувачки докази.

Врз основа на многубројните снимки било јасно дека гравитацијата ја губи битката против непознатата сила која го насочува тој вселенски настан во сосема неочекувана насока. Вселената не само што се шири, како што согледал легендарниот Едвин Хабл пред речиси еден век, туку тоа го прави со забрзано темпо.

Неочекуаните резултати бараат помалку фантастични теории. За да ги објасни податоците од набљудувањето, познатата тројка предложува идеја според која 70 проценти од вселената е исполнета со таканаречена темна енергија. Оваа мистериозна „сила“ ѝ се спротивставува на вкупната гравитација во вселената и доволно е моќна да ја наведе вселената кон вечна експанзија.

Засега, темната енергија е најдобрата теорија што ја имаме, а како што се покажа, дури и Ајнштајн во својата Општа теорија за гравитацијата насетувал нешто слично. Вселената се шири забрзано и големи се шансите така да продолжи. За вистинската природа на темната енергија астрономите само нешто насетуваат. Како што стојат нештата во моментов, одговорот на ова прашање ќе го бараме уште некое време.

Невидливата материја од сенката

Набљудувајќи ги галаксиите во првата половина од минатиот век, астрономите можеле да заклучат само едно: со нив се случува нешто многу чудно. За време на исцрпните набљудувања брзината со која ротираат галаксиите околу својата оска, астрономите забележале дека ротацијата се одвива поинаку од она што предвидувале пресметките. Се чинело дека во галаксиите има многу повеќе материи отколку што изгледало на прв поглед.

За да го објаснат чудното однесување на галаксиите, и овојпат астрономите предложуваат хипотетичка невидлива материја, која би го надоместила недостатокот на маса. Ја нарекле темната материја. Иако поминаа повеќе од 80 години откако овој концепт првпат бил предложен, сè уште не поседуваме технологија со чија помош би можеле да разрешиме една од најголемите мистерии на универзумот. Иако е непозната, темната материја е од пресудно значење за разбирање на еволуцијата на вселената.

Се смета дека темната материја исполнува дури една четвртина од вселената. Не можеме директно да ја видиме со помош на телескоп, зашто не е во интеракција со електромагнетните бранови како обичната материја која ги сочинува ѕвездите, меѓуѕвездениот гас и прашината. Меѓутоа, нејзините гравитациски ефекти на околната видлива материја можеме многу добро да ги посматраме и така можеме и да заклучиме нешто за нејзините карактеристики.

Јан Орт и Фриц Цвики се меѓу првите астрономи кои го предложиле концептот на темната материја уште во триесеттите години од минатиот век. Адекватни и опширни докази во прилог на оваа идеја донела Вера Рубин, американска астрономка од крајот на шеесеттите и почетокот на седумдесеттите години од минатиот век. Иако со индиректни методи успеавме да направиме 3Д мапа од оваа мистериозна материја, и понатаму знаеме многу малку за нејзината природа.

Каде се сите?

Парадоксот на Ферми, сега веќе легендарна анегдота, се појавил кон средината на минатиот век кога италијанскот физичар Енрико Ферми ја изнел познатата забелешка: „Каде се сите?“ Она што Ферми го имал на ум било да посочи кон парадоксалната состојба во вселената, во која навидум не живее никој освен нас, иако е доволно стара да поддржи неколку генерации ѕвезди, кои во своите системи имаат доволен број планети. Ферми претпоставувал, врз основа на тогашните сознанија, дека вселената би требало да е исполнета со живот.

Половина век подоцна, по бројни мисии и истражувачки програми кои имале за цел детекција на вонсоларни планети, особено оние кои се наоѓаат во зоните кои се подогни за живот околу своите матични ѕвезди, имаме веродостоен статистички податок дека само нашата галаксија содржи околу 1,6 милијарди планети. Дали е навистина можно да сме сами во вселената?

Модерните инструменти ширум планетата, а и некои во вселената, трагаат по органски молекули во атмосферите на вонсоларните планети. Многу надежи се вложуваат во метанот, гас чие потекло на Земјата во најголема мера е последица на биолошките активности. Особено се интересни планетите кои се наоѓаат во зоните поволни за живот, подрачја околу ѕвездите во кои владејат услови кои го дозволуваат опстанокот на водата во течна состојба.

Познатата програма СЕТИ (Search for Extraterrestrial Intelligence) веќе неколку децении трага по сигнали од вселената кои би посочиле на постоење интелигентен живот надвор од нашата планета. Засега, потрагата не ги даде очекуваните резултати. Постојат неколку објаснувања за отсуството докази за постоење вонземски живот. Или нашите претпоставки за постоење интелигентен и технолошки напреден живот во вселената се погрешни или нашите опсервации се нецелосни и насочени во погрешна насока. Или, можеби, на космичката вселенска скала, не живееме во иста епоха.

Можеби потрагата по вонземјани е бесмислена зашто ги толкуваме сигналите од својата антропоцентрична перспектива. А, можеби е залудна зашто и ние самите на некој начин сме вонземјани, кои на свет ги донела комета. Така барем сугерира теоријата за панспермија.

Мрачните ѕвезди

Идејата за мрачните ѕвезди, кои денес ги нарекуваме црни дупки, потекнува уште од 18 век, кога британскиот научник и филозоф Џон Мичел објавил труд за ѕвездите кои би биле толку масивни што нивното гравитациско поле би ја заробило дури и светлината. По два века, една од најважните теории на физиката, Општата теорија за гравитацијата на Ајнштајн, предвидува постоење на вакви објекти.

Откако првпат биле предложени, црните дупки добиле статус на најмистериозни објекти во вселената. Досега, ниеден телескоп не успеал да добие директна снимка од овие мрачни космички суштества. Вселенскиот телескоп Хабл е првиот телескоп кој успеал да ги сними ефектите на црната дупка на околниот простор.

Црните дупки се црни од една многу едноставна причина: кога материјата ќе ја премине границата на црната дупка, светлината веќе не може да побегне од гравитациската замка и на тој начин го губиме единствениот извор на информации за тоа што се случува во неа. Врз основа на теоријата и ефектите кои црната дупка ги има на околниот простор, познато е дека просторот се витка, а времето во нејзина близина се забавува, меѓутоа, и понатаму никој не знае што се случува во самиот објект. За разбирање на овој посебен вид физичка реалност потребна е некаква нова физика.

Недостатокот на космички инвентар

Ако земеме предвид дека околу 70 проценти од вселената ги исполнува темната енергија и уште 25 проценти од содржината е темна материја, согледуваме дека ни останува еден многу мал дел од космосот за попишување. За што подобро да ја разбереме судбината на универзумот, неопходно е што подобро да се состави инвентар од објекти и материи кои се наоѓаат во него.

Пред сè, да се осврнеме на очигледниот „вишок“ материја кој постои во вселената. Со оглед на тоа дека материјата и антиматеријата се уништуваат при меѓусебен контакт, и под претпоставка дека во текот на Големата експлозија се создале подеднакви количини од едната и другата форма, вселената би требало да биде исполнета само со радијација, без ниеден атом во своја сопственост. И понатаму немаме објаснување за овој космички и за нас многу среќен дисбаланс.

Исто така, теоријата за Големата експлозија многу убаво ја опишува нуклеосинтезата на лесните хемиски елементи како водородот и хелиумот, но многу е проблематична количината литиум која можеме да ја забележиме во ѕвездите. Значително е помала од онаа што ја предлага теоријата. Ова е еден од проблемите во вселената која долга низа години ги мачи астрофизичарите.

Извор: Елементи