Sipas të dhënave moderne, ajo u ngrit 13-14 miliardë vjet më parë si rezultat shpërthim i madh, Toka jonë u formua rreth 4.5 miliardë vjet më parë, dhe mosha e jetës llogaritet në 3.8 miliardë vjet. Në të njëjtën kohë, disa qindra milionë vitet e mbetura për evolucionin parësor të materies, i cili përfundoi me formimin e organizmave të parë të gjallë, nuk është qartësisht i mjaftueshëm, veçanërisht pasi, sipas disa të dhënave, gjurmët e para të jetës u shfaqën në vendin tonë. planeti 4.2 miliardë vjet më parë. Rrjedhimisht, ose jeta ka aftësinë për gjenerim të shpejtë (sigurisht, në shkallë gjeologjike) spontane, ose Universi dhe Toka jonë janë shumë më të vjetër se sa mendojmë. Por si mund të pajtohet atëherë ky përfundim me kozmologjinë?
Çelësi për zgjidhjen e këtij problemi mund të jetë një hipotezë e shprehur në vitin 1917 nga Ajnshtajni. I mahnitur nga ideja e paramenduar e pandryshueshmërisë (dhe, rrjedhimisht, përjetësisë) të Universit, ai futi në ekuacionin e teorisë së relativitetit, e cila përshkruan sjelljen e botës në tërësi, një term të quajtur konstante kozmologjike. Kjo konstante mori parasysh ekzistencën e forcave refuzuese në Univers, duke balancuar forcat e gravitetit dhe duke parandaluar ndryshimet në distancat midis galaktikave. Pas punës së A.A. Friedman (1922-1924), i cili vërtetoi se lënda e Universit nuk mund të qetësohet, dhe zbulimi i zhvendosjes së kuqe nga E. Hubble (1929), nevoja për një konstante kozmologjike u zhduk. Por siç tregoi ai i mëvonshëm analiza rigoroze, në ekuacionin si një konstante integrimi dhe vetë barazia e tij me zero kërkon ende prova të bazuara në rezultatet e vëzhgimit. Dhe këta të fundit thonë vetëm se konstanta kozmologjike nuk i kalon 2*10^-55 cm^-2, prandaj mungesa e forcave refuzuese nuk mund të konsiderohet absolutisht e padiskutueshme. Si rezultat, konstanta kozmologjike përdoret herë pas here kur diskutohen fakte të reja që nuk përshtaten mirë në teori standarde Big Bang. Në rastin tonë, është domethënëse që ekzistenca e mundshme e forcave refuzuese mund të rrisë ndjeshëm vlerësimet e jetëgjatësisë së Universit dhe, në këtë mënyrë, të nxjerrë përfundimin evolucioni biologjik jashtë presionit të kohës.
Sot mosha e universit përcaktohet duke ekstrapoluar zgjerimin e vëzhguar, shpejtësia e të cilit përcaktohet nga zhvendosja e kuqe, në të kaluarën (shih figurën): koha e nevojshme që galaktikat të lidhen në një pikë konsiderohet saktësisht mosha e Universit. Por nëse ekzistojnë forca refuzuese, atëherë pamja e zgjerimit të Universit do të jetë e ndryshme.
Në fillim të këtij procesi, kur dendësia e substancës është e konsiderueshme, forcat gravitacionale pengojnë zgjerimin. Më pas, me zvogëlimin e densitetit të materies, forcat gravitacionale krahasohen me forcat refuzuese, si rezultat i të cilave zgjerimi vonohet - fillon e ashtuquajtura faza kuazi-statike, e shprehur në një grafik vijues horizontal, i cili mund të zgjasin 100-200 miliardë vjet. Më në fund, herët a vonë ekuilibri prishet, forcat refuzuese marrin pushtetin dhe Universi fillon të zgjerohet me një ritëm të përshpejtuar.
Kështu, ndryshimi midis konstantës kozmologjike dhe zeros mund të pajtojë kozmologjinë me biologjinë: kohëzgjatja e madhe e fazës pothuajse statike është pikërisht ajo që bën të mundur shpjegimin e mundësisë së shndërrimit të materies së pajetë në lëndë të gjallë.. Dhe anasjelltas: vetë ekzistenca e jetës mund të konsiderohet si një argument në favor të faktit se konstanta kozmologjike nuk është e barabartë me zero dhe në natyrë ka forca refuzuese që janë po aq themelore sa forcat e gravitetit universal.
Njerëzit kanë qenë të interesuar për moshën e Universit që nga kohërat e lashta. Dhe megjithëse nuk mund t'i kërkoni asaj një pasaportë për të parë datën e lindjes, shkenca moderne ka mundur t'i përgjigjet kësaj pyetjeje. E vërtetë, vetëm kohët e fundit.
Të urtët e Babilonisë dhe Greqisë e konsideruan universin të përjetshëm dhe të pandryshueshëm, dhe kronistët hindu në vitin 150 para Krishtit. përcaktoi se ai ishte saktësisht 1,972,949,091 vjeç (nga rruga, për sa i përket rendit të madhësisë, ata nuk gabuan shumë!). Në vitin 1642, teologu anglez John Lightfoot, përmes një analize skrupuloze të teksteve biblike, llogariti se krijimi i botës ndodhi në vitin 3929 para Krishtit; disa vjet më vonë, peshkopi irlandez James Ussher e zhvendosi atë në 4004. Themeluesit shkenca moderne Johannes Kepler dhe Isaac Newton gjithashtu nuk e injoruan këtë temë. Megjithëse ata iu drejtuan jo vetëm Biblës, por edhe astronomisë, rezultatet e tyre rezultuan të ngjashme me llogaritjet e teologëve - 3993 dhe 3988 para Krishtit. Në kohët tona të shkolluara, mosha e Universit përcaktohet në mënyra të tjera. Për t'i parë ato në këndvështrimin historik, le t'i hedhim një vështrim planetit tonë dhe mjedisit të tij kozmik.
Tregimi i fatit me gurë
Nga e dyta gjysma e shekullit XVIII shekulli, shkencëtarët filluan të vlerësojnë moshën e Tokës dhe Diellit bazuar në modelet fizike. Kështu, në vitin 1787, natyralisti francez Georges-Louis Leclerc arriti në përfundimin se nëse planeti ynë ishte një top prej hekuri të shkrirë në lindje, do t'i duheshin nga 75 deri në 168 mijë vjet për t'u ftohur në temperaturën e tij aktuale. Pas 108 vjetësh, matematikani dhe inxhinieri irlandez John Perry rillogariti historinë termike të Tokës dhe përcaktoi moshën e saj në 2-3 miliardë vjet. Në fillim të shekullit të 20-të, Lord Kelvin arriti në përfundimin se nëse Dielli gradualisht tkurret dhe shkëlqen vetëm për shkak të lëshimit të energjisë gravitacionale, atëherë mosha e tij (dhe, rrjedhimisht, mosha maksimale e Tokës dhe planetëve të tjerë) mund të jetë disa qindra milionë vjet. Por në atë kohë, gjeologët nuk mund t'i konfirmonin dhe as t'i kundërshtonin këto vlerësime për shkak të mungesës së metodave të besueshme gjeokronologjike.
Në mesin e dekadës së parë të shekullit të njëzetë, Ernest Rutherford dhe kimisti amerikan Bertram Boltwood zhvilluan bazën e datimit radiometrik të shkëmbinjve tokësorë, gjë që tregoi se Perry ishte shumë më afër së vërtetës. Në vitet 1920, u gjetën mostra minerale, mosha radiometrike e të cilave ishte afër 2 miliardë vjet. Më vonë, gjeologët e rritën këtë vlerë më shumë se një herë, dhe deri më sot ajo është dyfishuar - në 4.4 miliardë të dhëna shtesë. gurë qiellorë" - meteorite. Pothuajse të gjitha vlerësimet radiometrike të moshës së tyre bien në intervalin 4.4-4.6 miliardë vjet.
Helioseismologjia moderne bën të mundur përcaktimin e drejtpërdrejtë të moshës së Diellit, e cila, sipas të dhënave të fundit, është 4,56-4,58 miliardë vjet. Meqenëse kohëzgjatja e kondensimit gravitacional të resë protosolare u vlerësua në vetëm miliona vjet, mund të themi me besim se nga fillimi i këtij procesi deri në ditët e sotme nuk kanë kaluar më shumë se 4.6 miliardë vjet. Në të njëjtën kohë, lënda diellore përmban shumë elementë më të rëndë se heliumi, të cilët u formuan në furrat termonukleare të yjeve masive të gjeneratave të mëparshme që u dogjën dhe shpërthyen në supernova. Kjo do të thotë se ekzistenca e Universit e tejkalon shumë moshën e tij. sistemi diellor. Për të përcaktuar masën e kësaj teprice, duhet të shkoni së pari në Galaxy tonë dhe më pas përtej kufijve të saj.
Duke ndjekur xhuxhët e bardhë
Jetëgjatësia e Galaxy tonë mund të përcaktohet në mënyra të ndryshme, por ne do të kufizohemi në dy më të besueshmet. Metoda e parë bazohet në monitorimin e shkëlqimit të xhuxhëve të bardhë. Këto janë kompakte (rreth madhësisë së Tokës) dhe fillimisht shumë të nxehtë trupat qiellorë përfaqësojnë fazën përfundimtare të jetës për pothuajse të gjithë yjet, përveç atyre më masive. Për t'u shndërruar në një xhuxh të bardhë, një yll duhet të djegë plotësisht të gjithë karburantin e tij termonuklear dhe t'i nënshtrohet disa kataklizmave - për shembull, të bëhet një gjigant i kuq për ca kohë.
Një xhuxh tipik i bardhë përbëhet pothuajse tërësisht nga jonet e karbonit dhe oksigjenit të ngulitur në një të degjeneruar gaz elektronik, dhe ka një atmosferë të hollë të dominuar nga hidrogjeni ose heliumi. E tij temperatura e sipërfaqes varion nga 8.000 deri në 40.000 K, ndërsa zona qendrore nxehet në miliona dhe madje dhjetëra miliona gradë. Sipas modele teorike, mund të lindin edhe xhuxhë, të përbërë kryesisht nga oksigjeni, neoni dhe magnezi (në të cilët, në kushte të caktuara, yje me një masë prej 8 deri në 10,5 ose edhe deri në 12 masat diellore), por ekzistenca e tyre ende nuk është vërtetuar. Teoria gjithashtu thotë se yjet me të paktën gjysmën e masës së Diellit përfundojnë si xhuxhë të bardhë helium. Yje të tillë janë shumë të shumtë, por ato djegin hidrogjen jashtëzakonisht ngadalë dhe për këtë arsye jetojnë për shumë dhjetëra e qindra miliona vjet. Deri më tani, ata thjesht nuk kanë pasur kohë të mjaftueshme për të konsumuar karburantin e tyre të hidrogjenit (shumë pak xhuxhë të heliumit të zbuluar deri më sot jetojnë në sisteme të dyfishta dhe u ngrit në një mënyrë krejtësisht të ndryshme).
Meqenëse xhuxhi i bardhë nuk mund të mbështesë reagimet shkrirja termonukleare, shkëlqen për shkak të energjisë së grumbulluar dhe për këtë arsye ftohet ngadalë. Shpejtësia e kësaj ftohjeje mund të llogaritet dhe, mbi këtë bazë, të përcaktohet koha e nevojshme për të ulur temperaturën e sipërfaqes nga ajo fillestare (për një xhuxh tipik kjo është rreth 150,000 K) në atë të vëzhguar. Duke qenë se ne jemi të interesuar për epokën e Galaktikës, duhet të kërkojmë për xhuxhët e bardhë më jetëgjatë dhe për rrjedhojë më të ftohtët. Teleskopët modernë bëjnë të mundur zbulimin e xhuxhëve intragalaktikë me një temperaturë sipërfaqësore më të vogël se 4000 K, shkëlqimi i të cilave është 30,000 herë më i ulët se ai i Diellit. Derisa të gjenden - ose nuk janë fare, ose ka shumë pak prej tyre. Nga kjo rrjedh se Galaktika jonë nuk mund të jetë më e vjetër se 15 miliardë vjet, përndryshe ato do të ishin të pranishme në sasi të dukshme.
Kjo kufiri i sipërm mosha. Çfarë mund të themi për pjesën e poshtme? Xhuxhët e bardhë më të lezetshëm të njohur aktualisht u zbuluan nga Teleskopi Hapësinor Hubble në 2002 dhe 2007. Llogaritjet treguan se mosha e tyre është 11.5-12 miliardë vjet. Kësaj duhet t'i shtojmë edhe moshën e yjeve paraardhës (nga gjysmë miliardi në një miliard vjet). Nga kjo rezulton se Rruga e Qumështit nuk është më e re se 13 miliardë vjeç. Pra, vlerësimi përfundimtar i moshës së tij, bazuar në vëzhgimet e xhuxhëve të bardhë, është afërsisht 13-15 miliardë vjet.
Orë natyrale
Sipas datimit radiometrik, shkëmbinjtë më të vjetër në Tokë tani konsiderohen si gneisset gri të bregut të Liqenit të Madh të Skllavit në veriperëndim të Kanadasë - mosha e tyre përcaktohet të jetë 4.03 miliardë vjet. Edhe më herët (4.4 miliardë vjet më parë), kokrrat më të vogla të mineralit të zirkonit u kristalizuan, silikat natyral zirkonium gjendet në gneisses në Australinë perëndimore. Dhe që në ato ditë ajo tashmë ekzistonte kores së tokës, planeti ynë duhet të jetë disi më i vjetër. Sa i përket meteoritëve, më së shumti informacion të saktë siguron datimin e përfshirjeve kalcium-alumin në materialin e meteoritëve kondritikë karboniferë, të cilët mbetën praktikisht të pandryshuar pas formimit të tij nga reja e gazit dhe pluhurit që rrethonte Diellin e porsalindur. Mosha radiometrike e strukturave të ngjashme në meteoritin Efremovka, i gjetur në vitin 1962 në rajonin Pavlodar të Kazakistanit, është 4 miliardë 567 milionë vjet.
Certifikatat e topit
Metoda e dytë bazohet në studimin e sferës grupime yjore të vendosura në zonën periferike Rruga e Qumështit dhe duke rrotulluar bërthamën e saj. Ato përmbajnë nga qindra mijëra deri në më shumë se një milion yje të lidhur nga tërheqja reciproke.
Grupet globulare gjenden pothuajse në të gjitha galaktika të mëdha, dhe numri i tyre ndonjëherë arrin në mijëra. Pothuajse asnjë yll i ri nuk lind atje, por yjet më të vjetër janë të pranishëm me bollëk. Rreth 160 grupime të tilla globulare janë regjistruar në galaktikën tonë dhe ndoshta dy deri në tre duzina të tjera do të zbulohen. Mekanizmat e formimit të tyre nuk janë plotësisht të qarta, megjithatë, ka shumë të ngjarë, shumë prej tyre u ngritën menjëherë pas lindjes së vetë Galaxy. Prandaj, datimi i formimit të grupimeve globulare më të vjetra bën të mundur vendosjen e një kufiri më të ulët të moshës galaktike.
Ky takim është teknikisht shumë kompleks, por bazohet në një ide shumë të thjeshtë. Të gjithë yjet në grup (nga supermasivet tek më të lehtat) janë formuar nga e njëjta re gazi dhe për këtë arsye lindin pothuajse njëkohësisht. Me kalimin e kohës, ata djegin rezervat kryesore të hidrogjenit - disa më herët, të tjerët më vonë. Në këtë fazë ylli largohet sekuenca kryesore dhe pëson një sërë transformimesh që përfundojnë ose të plota kolapsi gravitacional(e ndjekur nga formacioni yll neutron ose vrima e zezë), ose shfaqja xhuxh i bardhë. Prandaj, studimi i përbërjes së një grupi globular bën të mundur përcaktimin mjaft të saktë të moshës së tij. Për statistika të besueshme, numri i grupimeve të studiuara duhet të jetë së paku disa dhjetëra.
Kjo punë u krye tre vjet më parë nga një ekip astronomësh duke përdorur kamerën ACS ( Kamera e avancuar për sondazh) teleskopi hapësinor"Hubble". Monitorimi i 41 grupimeve globulare në galaktikën tonë tregoi se ato mosha e mesmeështë 12.8 miliardë vjeç. Mbajtësit e rekordeve ishin grupimet NGC 6937 dhe NGC 6752, të vendosura 7,200 dhe 13,000 vite dritë nga Dielli. Ata janë pothuajse me siguri jo më të rinj se 13 miliardë vjet, me jetëgjatësinë më të mundshme të grupimit të dytë 13.4 miliardë vjet (megjithëse me një gabim plus ose minus një miliard).
Megjithatë, Galaxy ynë duhet të jetë më i vjetër se grupimet e tij. Yjet e tij të parë supermasivë shpërthyen si supernova dhe nxorën bërthamat e shumë elementeve në hapësirë, në veçanti bërthamat izotop i qëndrueshëm beryllium - beryllium-9. Kur filluan të formoheshin grupime globulare, yjet e tyre të porsalindur tashmë përmbanin berilium, dhe aq më tepër ata lindën më vonë. Bazuar në përmbajtjen e beriliumit në atmosferat e tyre, mund të përcaktohet se në çfarë mase janë grupimet më i ri se Galaxy. Siç dëshmohet nga të dhënat mbi grupimin NGC 6937, ky ndryshim është 200-300 milion vjet. Pra, pa shumë shtrirje, mund të themi se mosha e Rrugës së Qumështit i kalon 13 miliardë vjet dhe ndoshta arrin 13.3-13.4 miliardë Ky është pothuajse i njëjti vlerësim me atë të bërë në bazë të vëzhgimeve të xhuxhëve të bardhë është marrë në një mënyrë krejtësisht të ndryshme.
Ligji i Hubble
Formulimi shkencor i çështjes së moshës së Universit u bë i mundur vetëm në fillim të çerekut të dytë të shekullit të kaluar. Në fund të viteve 1920, Edwin Hubble dhe ndihmësi i tij Milton Humason filluan të sqaronin distancat me dhjetëra mjegullnaja jashtë Rrugës së Qumështit, të cilat vetëm disa vjet më parë ishin bërë galaktika të pavarura.
Këto galaktika po largohen nga Dielli me shpejtësi radiale që u matën nga zhvendosja e kuqe e spektrave të tyre. Megjithëse distancat në shumicën e këtyre galaktikave mund të përcaktoheshin me një gabim të madh, Hubble zbuloi se ato ishin afërsisht proporcionale me shpejtësitë radiale, siç shkroi ai në një artikull të botuar në fillim të vitit 1929. Dy vjet më vonë, Hubble dhe Humason konfirmuan këtë përfundim bazuar në vëzhgimet e galaktikave të tjera - disa prej tyre më shumë se 100 milionë vite dritë larg.
Këto të dhëna formuan bazën e formulës së famshme v = H 0 d, i njohur si ligji i Hubble. Këtu v- shpejtësia radiale e galaktikës në raport me Tokën, d- largësia, H 0 është koeficienti i proporcionalitetit, dimensioni i të cilit, siç shihet lehtë, është inversi i dimensionit të kohës (më parë quhej konstanta e Hubble, e cila është e pasaktë, pasi në epokat e mëparshme sasia H 0 ishte ndryshe nga në kohën tonë). Vetë Hubble dhe shumë astronomë të tjerë për një kohë të gjatë hodhi poshtë supozimet për sensi fizik këtë parametër. Sidoqoftë, Georges Lemaitre e tregoi atë në vitin 1927 teori e përgjithshme relativiteti na lejon të interpretojmë zgjerimin e galaktikave si dëshmi të zgjerimit të Universit. Katër vjet më vonë, ai pati guximin ta çonte këtë përfundim në përfundimin e tij logjik, duke parashtruar hipotezën se Universi lindi nga një embrion pothuajse i ngjashëm me pikën, të cilin ai, në mungesë të një termi më të mirë, e quajti atom. Ky atom primordial mund të qëndronte në një gjendje statike për çdo kohë deri në pafundësi, por "shpërthimi" i tij gjeneroi një hapësirë në zgjerim të mbushur me materie dhe rrezatim, i cili koha e përfundimit i dha lindjen Universit aktual. Tashmë në artikullin e tij të parë, Lemaitre nxori një analog të plotë të formulës Hubble dhe, duke pasur të dhëna të njohura deri në atë kohë mbi shpejtësitë dhe distancat e një numri galaktikash, ai mori afërsisht të njëjtën vlerë të koeficientit të proporcionalitetit midis distancave dhe shpejtësive si Hubble. Megjithatë, artikulli i tij u botua në frëngjisht në një revistë pak të njohur belge dhe fillimisht kaloi pa u vënë re. Ai u bë i njohur për shumicën e astronomëve vetëm në vitin 1931 pas botimit të përkthimit të tij në anglisht.
Koha e Hubble
Nga kjo vepër e Lemaitre dhe nga veprat e mëvonshme të vetë Hubble dhe kozmologëve të tjerë, rrjedh drejtpërdrejt se mosha e Universit (natyrisht, e matur nga momenti i fillimit zgjerimi i tij) varet nga vlera e 1/ H 0, e cila tani quhet koha e Hubble. Natyra e kësaj varësie përcaktohet nga modeli specifik i universit. Nëse supozojmë se jetojmë në një Univers të sheshtë të mbushur me lëndë gravituese dhe rrezatim, atëherë për të llogaritur moshën e tij 1/ H 0 duhet të shumëzohet me 2/3.
Këtu lindi pengesa. Nga matjet e Hubble dhe Humason rezultoi se vlera numerike 1/ H 0 është afërsisht 1.8 miliardë vjet. Pasoi që Universi lindi 1.2 miliardë vjet më parë, gjë që kundërshtonte qartë edhe vlerësimet shumë të nënvlerësuara të moshës së Tokës në atë kohë. Dikush mund të dalë nga kjo vështirësi duke supozuar se galaktikat po largohen më ngadalë sesa mendonte Hubble. Me kalimin e kohës, ky supozim u konfirmua, por nuk e zgjidhi problemin. Sipas të dhënave të marra nga fundi i shekullit të kaluar duke përdorur astronomi optike, 1/H 0 është nga 13 deri në 15 miliardë vjet. Pra, mospërputhja mbeti ende, pasi hapësira e Universit ishte dhe konsiderohet e sheshtë, dhe dy të tretat e kohës së Hubble është shumë më pak se edhe vlerësimet më modeste të moshës së Galaxy.
NË pamje e përgjithshme kjo kontradiktë u zgjidh në vitet 1998-1999, kur dy ekipe astronomësh vërtetuan se 5-6 miliardë vitet e fundit hapësira e jashtme zgjerohet jo me një ritëm në rënie, por me një ritëm në rritje. Ky përshpejtim zakonisht shpjegohet me faktin se në Universin tonë po rritet ndikimi i faktorit anti-gravitetit, e ashtuquajtura energji e errët, dendësia e së cilës nuk ndryshon me kalimin e kohës. Meqenëse dendësia e materies gravituese zvogëlohet ndërsa Kozmosi zgjerohet, energji e errët konkurron gjithnjë e më me sukses me gravitetin. Kohëzgjatja e ekzistencës së një universi me një komponent antigravitacional nuk duhet të jetë e barabartë me dy të tretat e kohës së Hubble. Prandaj, zbulimi i zgjerimit të përshpejtuar të Universit (shënuar në 2011) Çmimin Nobel) bëri të mundur eliminimin e mospërputhjes midis vlerësimeve kozmologjike dhe astronomike të jetës së tij. Ishte gjithashtu një prelud për zhvillimin e një metode të re për takimin e lindjes së saj.
Ritmet kozmike
Më 30 qershor 2001, NASA dërgoi sondën Explorer 80 në hapësirë, dy vjet më vonë u riemërua WMAP. Sonda e anizotropisë me mikrovalë Wilkinson. Pajisjet e tij bënë të mundur regjistrimin e luhatjeve të temperaturës në mikrovalë rrezatimi kozmik i sfondit të mikrovalës me një rezolucion këndor më të vogël se tre të dhjetat e një shkalle. Dihej tashmë që spektri i këtij rrezatimi pothuajse plotësisht përkon me spektrin e një trupi ideal të zi të ngrohur në 2,725 K, dhe luhatjet e tij të temperaturës në matjet "me kokërr të trashë" me një rezolucion këndor prej 10 gradë nuk i kalojnë 0,000036 K. Megjithatë, në matjet "me grimca të imta" në shkallën e sondës WMAP, amplitudat e luhatjeve të tilla ishin gjashtë herë më të mëdha (rreth 0,0002 K). Rrezatimi kozmik i sfondit të mikrovalës doli të ishte i njollosur, i mbushur ngushtë me zona pak më shumë dhe pak më pak të nxehta.
Luhatjet në rrezatimin kozmik të sfondit mikrovalor krijohen nga luhatjet në densitetin e gazit elektron-foton që dikur mbushte hapësirën e jashtme. Ai ra pothuajse në zero rreth 380,000 vjet pas Big Bengut, kur pothuajse gjithçka elektrone të lira kombinuar me bërthamat e hidrogjenit, heliumit dhe litiumit dhe në këtë mënyrë hodhi themelet për atomet neutrale. Derisa ndodhi kjo, elektronet dhe fotonet po përhapeshin në gazin elektron-foton. valët e zërit, të cilat u ndikuan fushat gravitacionale grimcat materie e errët. Këto valë, ose, siç thonë astrofizikanët, lëkundjet akustike, lanë gjurmë në spektrin e rrezatimit kozmik të sfondit mikrovalor. Ky spektër mund të deshifrohet duke përdorur aparatin teorik të kozmologjisë dhe hidrodinamikës magnetike, gjë që bën të mundur rivlerësimin e moshës së Universit. Siç tregojnë llogaritjet e fundit, shtrirja e tij më e mundshme është 13.72 miliardë vjet. Tani konsiderohet si vlerësimi standard i jetëgjatësisë së Universit. Nëse marrim parasysh të gjitha pasaktësitë, tolerancat dhe përafrimet e mundshme, mund të konkludojmë se, sipas rezultateve të sondës WMAP, Universi ka ekzistuar midis 13.5 dhe 14 miliardë vjet.
Kështu, astronomët, duke vlerësuar moshën e Universit me tre në mënyra të ndryshme, mori rezultate mjaft të përputhshme. Prandaj, ne tani e dimë (ose, për ta thënë më me kujdes, mendojmë se e dimë) kur u ngrit universi ynë - të paktën me një saktësi prej disa qindra milionë vjetësh. Ndoshta, pasardhësit do t'i shtojnë zgjidhjen kësaj gjëegjëze shekullore në listën e arritjeve më të shquara të astronomisë dhe astrofizikës.
- Matjet e drejtpërdrejta të shkëlqimit dhe distancës së objekteve në Univers si yjet, galaktikat dhe supernova, të cilat na lejuan të ndërtonim një sundimtar distancat kozmike.
- Matjet e strukturës në shkallë të gjerë, grumbullimi i galaktikave dhe lëkundjet akustike barionike.
- Lëkundjet në mikrovalë sfond hapësinor, një lloj “fotografie” e Universit kur ishte vetëm 380,000 vjeç.
Ekziston një marrëdhënie unike midis moshës së Universit dhe zgjerimit të tij gjatë krijimit të historisë së tij.
Me fjalë të tjera, nëse do të mund të matonim zgjerimin e Universit sot dhe se si është zgjeruar gjatë historisë së tij, do të dinim saktësisht se çfarë e përbëjnë përbërësit e ndryshëm. Këtë e mësuam nga një numër vëzhgimesh, duke përfshirë:
Ju i bashkoni të gjitha dhe merrni një Univers që sot është 68% energji e errët, 27% materie e errët, 4,9% materie e zakonshme, 0,1% neutrino, 0,01% rrezatim dhe të gjitha llojet e gjërave të vogla.
Pastaj ju shikoni zgjerimin e Universit sot dhe e ekstrapoloni atë prapa në kohë, duke bashkuar historinë e zgjerimit të Universit, dhe rrjedhimisht moshën e tij.
Ne marrim një shifër - më saktë nga Planck, por e plotësuar nga burime të tjera si matjet e supernovës, projekti kryesor HST dhe Sloan Digital Sky Survey - mosha e Universit, 13.81 miliardë vjet, jep ose merr 120 milionë vjet. Ne jemi 99.1 për qind të sigurt për moshën e universit, e cila është shumë interesante.
Ne kemi një sërë grupesh të ndryshme të dhënash që tregojnë këtë përfundim, por ato, në fakt, janë marrë duke përdorur një metodë të vetme. Ne jemi thjesht me fat që kemi një pamje të qëndrueshme me të gjitha pikat që tregojnë në të njëjtin drejtim, por në realitet është e pamundur të përcaktohet me saktësi mosha e Universit. Të gjitha këto pika ofrojnë probabilitete të ndryshme dhe diku në kryqëzim lind mendimi ynë për moshën e botës sonë.
Nëse Universi do të kishte të njëjtat veti, por do të përbëhej nga 100% materie e zakonshme (d.m.th., pa lëndë të errët ose energji të errët), Universi ynë do të ishte vetëm 10 miliardë vjet i vjetër. Nëse Universi përbëhej nga 5% materie e zakonshme (pa lëndë të errët dhe energji të errët), dhe konstanta e Hubble do të ishte 50 km/s/Mpc në vend të 70 km/s/Mpc, Universi ynë do të ishte 16 miliardë vjeç. Me kombinimin e gjithë kësaj, pothuajse me siguri mund të themi se mosha e Universit është 13.81 miliardë vjet. Zbulimi i kësaj figure është një arritje e madhe për shkencën.
Kjo metodë për të zbuluar është me të drejtë më e mira. Ai është kryesori, më i sigurti, më i kompletuari dhe është verifikuar nga shumë prova të ndryshme që e tregojnë. Por ka një metodë tjetër, dhe është shumë e dobishme për të kontrolluar rezultatet tona.
Bëhet fjalë për faktin se ne e dimë se si jetojnë yjet, si djegin karburantin e tyre dhe vdesin. Në veçanti, ne e dimë se të gjithë yjet, ndërsa jetojnë dhe digjen përmes karburantit kryesor (duke sintetizuar heliumin nga hidrogjeni), kanë një shkëlqim dhe ngjyrë të caktuar dhe qëndrojnë në këta tregues specifikë për një periudhë të caktuar kohe: derisa karburanti të mbarojë. në bërthama.
Në këtë pikë, yjet e shndritshëm, blu dhe masivë fillojnë të evoluojnë në gjigantë ose supergjigantë.
Duke parë këto pika në një grup yjesh që u formuan në të njëjtën kohë, ne mund të zbulojmë - nëse, sigurisht, e dimë se si funksionojnë yjet - moshën e yjeve në grup. Duke parë grupimet e vjetra globulare, zbulojmë se këta yje më së shpeshti erdhën në jetë rreth 13.2 miliardë vjet më parë. (Megjithatë, ka devijime të vogla prej një miliard vjetësh).
Mosha 12 miliardë vjeç është mjaft e zakonshme, por mosha 14 miliardë vjeç ose më shumë është diçka e çuditshme, megjithëse ka pasur një periudhë në vitet '90 kur një moshë 14-16 miliardë vjeç përmendej mjaft shpesh. (Përmirësimi i kuptimit të yjeve dhe evolucionit të tyre i ka ulur ndjeshëm këto shifra.)
Pra, ne kemi dy metoda - historia e hapësirës dhe matjet e yjeve vendas - të cilat tregojnë se mosha e Universit tonë është 13-14 miliardë vjet. Nuk do të habisë askënd nëse mosha është specifikuar në 13.6 apo edhe 14 miliardë vjet, por nuk ka gjasa të jetë 13 apo 15. Nëse ju pyesin, thoni që mosha e universit është 13.8 miliardë vjet, nuk do të ketë ankesa. kundër teje.
Sipas të dhënave më të fundit, Universi është afërsisht 13.75 miliardë vjet i vjetër. Por si arritën shkencëtarët në këtë numër?
Kozmologët mund të përcaktojnë moshën e universit duke përdorur dy metoda të ndryshme: duke studiuar objektet më të vjetra në Univers, Dhe matjen e shkallës së zgjerimit të saj.
Kufizimet e moshës
Universi nuk mund të jetë "më i ri" se objektet brenda tij. Duke përcaktuar moshën e yjeve më të vjetër, shkencëtarët do të jenë në gjendje të vlerësojnë kufijtë e moshës.
Cikli jetësor i një ylli bazohet në masën e tij. Yjet më masivë digjen më shpejt se vëllezërit dhe motrat e tyre më të vogla. Një yll 10 herë më i madh se Dielli mund të digjet për 20 milionë vjet, ndërsa një yll me gjysmën e masës së Diellit do të jetojë për 20 miliardë vjet. Masa ndikon gjithashtu në shkëlqimin e yjeve: si yll më masiv, aq më e ndritshme është.
Teleskopi Hapësinor Hubble i NASA-s ka kapur imazhe të xhuxhit të kuq CHXR 73 dhe shoqëruesit të tij, që besohet të jetë një xhuxh kafe. CHXR 73 është një e treta më e lehtë se Dielli.
Ky imazh nga Teleskopi Hapësinor Hubble tregon Sirius A, më së shumti yll i ndritshëm në qiellin tonë të natës, së bashku me yllin e tij të zbehtë dhe të vogël shoqërues Sirius B. Astronomët e ekspozuan qëllimisht imazhin e Sirius A në mënyrë që Sirius B (pika e vogël poshtë majtas) të bëhej e dukshme. Rrezet e difraksionit të kryqëzuar dhe unazat koncentrike rreth Sirius A, si dhe një unazë e vogël rreth Sirius B, u krijuan nga sistemi i përpunimit të imazhit të teleskopit. Dy yjet rrethojnë njëri-tjetrin çdo 50 vjet. Sirius A është 8.6 vite dritë nga Toka dhe është sistemi i pestë yjor më i afërt i njohur për ne.
Grupe të dendura të yjeve të njohura si grupime globulare kanë karakteristika të ngjashme. Grumbullimet globulare më të vjetra të njohura përmbajnë yje që janë midis 11 dhe 18 miliardë vjet. Një gamë kaq e madhe shoqërohet me probleme në përcaktimin e distancave nga grupimet, gjë që ndikon në vlerësimin e shkëlqimit dhe, rrjedhimisht, masës. Nëse grupi është më larg nga sa mendojnë shkencëtarët, yjet do të jenë më të shndritshëm dhe më masivë, dhe për këtë arsye më të rinj.
Pasiguria ende kufizon moshën e Universit, ai duhet të jetë së paku 11 miliardë vjet. Ajo mund të jetë më e vjetër, por nuk është më e re.
Zgjerimi i Universit
Universi në të cilin jetojmë nuk është i sheshtë apo i pandryshueshëm, ai po zgjerohet vazhdimisht. Nëse dihet shkalla e zgjerimit, atëherë shkencëtarët mund të punojnë mbrapsht dhe të përcaktojnë moshën e Universit. Pra, shpejtësia e zgjerimit të universit, e njohur si konstanta e Hubble, është çelësi.
Një numër faktorësh përcaktojnë vlerën e kësaj konstante. Para së gjithash, është lloji i materies që dominon Universin. Shkencëtarët duhet të përcaktojnë raportin e materies së zakonshme dhe të errët me energjinë e errët. Dendësia gjithashtu luan një rol. Një univers me densitet të ulët të lëndës është më i vjetër se ai me më shumë lëndë.
Ky imazh i përbërë nga Teleskopi Hapësinor Hubble tregon një "unazë" fantazmë të materies së errët në grumbullimin e galaktikave Cl 0024 +17.
Grumbulli i galaktikave Abell 1689 është i famshëm për aftësinë e tij për të thyer dritën, një fenomen i quajtur lente gravitacionale. Hulumtimi i ri mbi grupin po zbulon sekretet se si energjia e errët formon Universin.
Për të përcaktuar densitetin dhe përbërjen e Universit, shkencëtarët iu drejtuan një sërë misionesh, të tilla si Sonda e Anisotropisë së Mikrovalëve Wilkinson (WMAP) dhe anije kozmike Planck. Duke matur rrezatimi termik, të mbetura nga Big Bengu, misione si këto janë në gjendje të përcaktojnë densitetin, përbërjen dhe shkallën e zgjerimit të Universit. Si WMAP ashtu edhe Planck kanë zbuluar rrezatim të mbetur të quajtur sfondi kozmik i mikrovalës dhe e kanë hartuar atë.
Në vitin 2012, WMAP sugjeroi se mosha e universit ishte 13.772 miliardë vjet, me një gabim prej 59 milionë vjetësh. Dhe në vitin 2013, Planck llogariti se Universi është 13.82 miliardë vjet i vjetër. Të dy rezultatet bien nën minimumin prej 11 miliardë, pavarësisht nga grupimet globulare, dhe të dyja kanë marzhe relativisht të vogla gabimi.
Ka shumë supozime për sa i vjetër është Universi. për momentin. Tani është e pamundur t'i përgjigjemi pyetjes për moshën e saj me një siguri qind për qind. Dhe nuk ka gjasa që ne të jemi në gjendje të gjejmë ndonjëherë një përgjigje të saktë për të. Por shkencëtarët kanë kryer shumë kërkime dhe llogaritje, kështu që tani kjo temë ka skica pak a shumë të qarta.
Përkufizimi
Para se të filloni tregimin se sa i vjetër është Universi, ia vlen të bëni një rezervë: mosha e tij llogaritet që nga momenti kur filloi të zgjerohej.
Për të sqaruar këto të dhëna, u krijua një model ΛCDM. Shkencëtarët pohojnë se mund të parashikojë momentet e fillimit të epokave të ndryshme. Por ju gjithashtu mund të zbuloni se sa i vjetër është Universi duke gjetur objektet më të vjetra, duke llogaritur moshën e tyre.
Përveç kësaj rëndësi të madhe periodizimi luan një rol. Në kohën tonë, ekzistojnë tre epoka për të cilat dihen informacione të caktuara. I pari është më i hershmi. Quhet koha e Plankut (10 -43 s pas origjinës së Big Bengut). Sipas shkencëtarëve, kjo periudhë zgjati deri në 10-11 s. Epoka tjetër zgjati deri në 10-2 s. Karakterizohet nga shfaqja e grimcave të kuarkut - ky është një përbërës i hadroneve, d.m.th grimcat elementare, i përfshirë në ndërveprimet bërthamore.
DHE epokës së fundit- moderne. Filloi 0.01 sekonda pas Big Bengut. Dhe në fakt, epokës moderne vazhdon edhe sot e kësaj dite.
Në përgjithësi, sipas të dhënave moderne, Universi tani është 13.75 miliardë vjet i vjetër. Rregullimi i lejuar (±0,11 miliardë).
Metodat e llogaritjes duke marrë parasysh yjet e ftohtë
Ekziston një mënyrë tjetër për të zbuluar se sa i vjetër është universi. Dhe konsiston në monitorimin e shkëlqimit të të ashtuquajturve xhuxhë të bardhë. Ata janë trupa shumë qiellorë temperaturë të lartë mjaft të vogla në përmasa. Rreth madhësisë së Tokës. Ato përfaqësojnë fazën e fundit të ekzistencës së çdo ylli. Përveç atyre që kanë përmasa gjigante. Ai shndërrohet në një yll pasi digjet e gjithë karburanti i tij termonuklear. Para kësaj, ajo ende pëson disa kataklizma. Për shembull, ai bëhet një gjigant i kuq për ca kohë.
Dhe si mund ta zbuloni se sa vjeç është Universi duke përdorur xhuxhët e bardhë? Për të mos thënë se është e lehtë, por shkencëtarët mund ta bëjnë atë. Xhuxhët e djegin hidrogjenin e tyre shumë ngadalë, kështu që jetëgjatësia e tyre mund të arrijë qindra miliona vjet. Dhe gjatë gjithë kësaj kohe ato shkëlqejnë falë energjisë së grumbulluar. Dhe në të njëjtën kohë ato ftohen. Dhe shkencëtarët, duke llogaritur shkallën e ftohjes së tyre, përcaktojnë sasinë e kohës që i duhet një ylli për të ulur temperaturën e tij nga temperatura e tij origjinale (zakonisht është 150,000 K). Për të llogaritur sa vjeç ka qenë Universi, duhet të gjejmë xhuxhët e bardhë më të lezetshëm. Aktiv momenti aktual arriti të gjejë yje me temperaturë 4000 K. Shkencëtarët, pasi kanë studiuar me kujdes të gjitha të dhënat, duke marrë parasysh këto informacione, sigurojnë se Universi ynë nuk mund të jetë më i vjetër se 15 miliardë vjet.
Studimi i grupimeve globulare të yjeve
Sipas shkencëtarëve, ia vlen t'i drejtohemi kësaj metode kur flasim se sa i vjetër është Universi. Këto grupime janë të vendosura në zonën periferike të Rrugës së Qumështit. Dhe ato rrotullohen rreth bërthamës së saj. Dhe përcaktimi i datës së formimit të tyre ndihmon për të përcaktuar kufirin e poshtëm të moshës së Universit tonë.
Metoda është teknikisht komplekse. Megjithatë, në thelbin e saj qëndron ideja më e thjeshtë. Në fund të fundit, të gjitha grupimet shfaqen nga një re. Pra, ato lindin, mund të thuhet, në të njëjtën kohë. Dhe gjatë një periudhe të caktuar kohe, hidrogjeni digjet në sasi të caktuara. Si përfundon e gjitha? Shfaqja e një xhuxhi të bardhë ose formimi i një ylli neutron.
Disa vite më parë, hulumtimi të këtij lloji kryer nga astronautët duke përdorur kamerën ACS në teleskopin hapësinor të njohur si Hubble. Pra, sipas llogaritjeve të shkencëtarëve, sa vjeç është Universi? Astronautët e kuptuan përgjigjen dhe ajo përputhet me të dhënat zyrtare. Grupet që ata studiuan ishin mesatarisht 12.8 miliardë vjet të vjetra. "Më i vjetri" doli të ishte 13.4 miliardë.
Rreth ritmeve kozmike
Këtu, në përgjithësi, është ajo që ne mundëm të zbulonim nga llogaritjet e shkencëtarëve. Është e pamundur të dihet saktësisht se sa i vjetër është Universi, por informacion të përafërt mund të zbulohet duke i kushtuar vëmendje ritmeve kozmike. Ato u studiuan nga sonda Explorer 80 rreth 15 vjet më parë. U morën parasysh luhatjet e temperaturës dhe pa hyrë në detaje, u arrit të zbulohej se Universi ynë ka shumë të ngjarë të jetë 13.5-14 miliardë vjet.
Në përgjithësi, gjithçka mund të jetë larg nga ajo që supozojmë. Në fund të fundit, hapësira është një hapësirë jashtëzakonisht e madhe dhe pothuajse e panjohur. Por lajmi i mirë është se kërkimi i tij po vazhdon në mënyrë aktive.
