19 listopada 2018 r.;    Imieniny obchodzą: Elżbieta, Seweryn, Paweł

DEMART

GEOGRAFIA FIZYCZNA ŚWIATA
"Astronomiczne podstawy geografii"

Powstanie Wszechświata

Pod pojęciem „Wszechświat” możemy rozumieć czasoprzestrzeń która w swoim składzie posiada wszystkie obiekty materialne, prawa fizyki oraz energię możliwą do zaobserwowania za pomocą np. teleskopów. Powstanie wszechświata szacuje się na około piętnaście miliardów lat temu. Uważa się że na samym początku istniała bardzo mała ale wyjątkowo gorąca i gęsta kula. Jej rozmiary były mniejsze niż wielkość atomu. Nagle zaczęła ona pęcznieć by w efekcie zrodzić największy twór jaki kiedykolwiek istniał. Bardzo silne oddziaływania natury elektromagnetycznej i jądrowej zaczęły się dzielić, w wyniku których wytworzona została ilość energii wystarczająca do zapoczątkowania poszerzania się Wszechświata w notacji wykładniczej.

1.Wielki Wybuch

Wielki Wybuch rozpoczęło gromadzenie się materii pod postacią izotopów protonu i deuteru. Ich przyciąganie spowodowało powstanie chmur wodoru które przez swą ciężką masę zapadły się. Wyzwoliło to wysoką temperaturę i ciśnienie co w konsekwencji prowadzi do syntezy innych atomów. W ten sposób powstał np. hel. Ogromna energia powoduje powstanie z gazowej kuli gwiazdy. Mimo wyczerpania wodoru i zgaśnięcia ognie proces kurczenia rozpoczął się od nowa osiągając temperaturę 50 000 000 stopni Kelwina. Spalenie helu wpływa na syntezę berylu i węgla a ich późniejszy rozpad uwalnia tlen. Po wyczerpaniu się helu, gwiazda znów się kurczy i wyzwala się jeszcze wyższą temperaturę osiągająca wartość nawet 100 000 000 stopni Kelwina. Powstają takie pierwiastki jak neon, sód, magnez, glin, siarka oraz wapń. Temperatura znowu wzrasta do 500 000 000 stopni Kelwina. Gdy masa gwiazdy była dostatecznie duża jej centrum zapadło się, a reszta zostaje wyrzucona w kosmos w potężnym wybuchu tzw. gwiazdy supernowej. Pierwiastki po wyrzuceniu łączą się z obłokami wodorowego pyłu i dają początek nowym gwiazdom i planetom. 8 miliardów lat temu powstało Słońce i planety Układu Słonecznego. Przez okres około miliarda lat skorupa ziemska stygnie, a wybuchające wulkany wypluwają z wnętrza Ziemi olbrzymie ilości gazów: cyjanowodoru, siarkowodoru, wodoru, węgla, amoniaku, tlenu i metanu czy pary wodnej. Gazy te z wyjątkiem tlenu tworzą pierwotną atmosferę Ziemi. Niskie temperatury w zewnętrznych warstwach atmosfery były przyczynkiem skraplania się pary wodnej, która opadając w postaci nieustannej ulewy na rozgrzaną powierzchnię planety, paruje i przyspiesza stygnięcie skorupy ziemskiej. W końcowym etapie „Big Bang-u” temperatura powierzchni spada poniżej 373 stopni Kelwina i większość pary wodnej skrapla się tworząc hydrosferę, czyli pierwsze oceany.
Powstanie Wszechświata
Przestrzeń z biegiem czasu energia rozszerza się, tworząc galaktyki.
http://neutrino.fuw.edu.pl/edu_pict/bb2.jpg
 
Obecnie uważa się, że teoria Wielkiego Wybuchu jest jednym z nielicznych sensownych prób wyjaśnienia przyczyny powstania wszechświata. Wiadomo już, że jego początkowa gęstość i temperatura były niewyobrażalnie wysokie. Bezpośrednią konsekwencją wybuchu było wytworzenie się promieniowania a więc i różnorodnych cząstek elementarnych. W dniach dzisiejszych nadal możemy stwierdzić obecność tego rodzaju promieniowania, zwanego promieniowaniem mikrofalowym tła.

2. Czynniki przemawiające za słusznością Teorii Wielkiego Wybuchu

 Teleskop Hubble
Teleskop Hubble’a
http://gfx.dlastudenta.pl/photos/uczelnie/nauka/hubble300.jpg

 

Najbardziej prawdopodobnym argumentem uzasadniającym słuszność tej teorii, jest właśnie mikrofalowe promieniowanie tła. To niezwykle słabe promieniowanie przyczyniło się do potwierdzenia ekspansji Wszechświata, którą uznał Eddwin Hubble. Był on amerykańskim astronomem, który stworzył znany powszechnie teleskop Hubble’a. W 1929 roku odkrył i obliczył wraz z Miltonem Humasonem zależność między odległością dzielącą galaktyki a prędkością, z jaką się od siebie oddalają. Zależność tą określamy mianem Prawa Hubble'a. Idea oddalania się od siebie galaktyk doprowadziła w konsekwencji do powstania koncepcji rozszerzania się Wszechświata.
Nieco później kolejny amerykański uczony, George Gamow ustalił, że skoro miał miejsce początek Wszechświata, to jest to jednoznaczne z powstaniem po nim promieniowania. Na początku o niezwykle wysokiej temperaturze, jednak ze względu na ciągłą ekspansję, temperatura ta zmalała do wartości odnotowanej w naszych czasach.
Ciekawych dowodów na istnienie tej teorii mogą dostarczyć również prace badawcze na temat odległych galaktyk. Światło pędzi ze stałą prędkością 300 000 km/s, więc ustalono specjalną miarę odległości jaką są lata świetlne. Jest to odległość, jaką pokonuje światło w przeciągu jednego roku. Jeżeli więc jakaś galaktyka oddalona jest od naszej o np. 13 miliardów lat świetlnych, to ich obraz ukazuje stan z przed 13 miliardów lat (czyli około 2 miliardów lat po Wielkim Wybuchu). A ponieważ ich gęstość jest większa niż tych bliżej umieszczonych galaktyk, można przypuszczać, że Wszechświat miał kiedyś większą gęstość, a co za tym idzie, był mniejszy.

3. Model Gorącego Wielkiego Wybuchu

Wszechświat w chwili narodzin przy ogromnej temperaturze 1032 kelwinów był hiperprzestrzennym, dziesięciowymiarowym tworem, w którym zjednoczyły się wszystkie siły oddziaływania. Te wnioski można wysunąć zgodnie z modelem Gorącego Wielkiego Wybuchu, opracowanym jeszcze w 1948 r. przez George'a Gamowa i jego studenta Ralpha Alphera. Świat ten jednak charakteryzował się dużą niestabilnością, tak więc po 10-43 sekundy rozpadł się na cztero- i sześciowymiarowy. Ten sześciowymiarowy zapadł się do rozmiaru 10-32 centymetra, a czterowymiarowy zaczął się gwałtownie rozszerzać. Po 10-35 sekundy silne oddziaływania oddaliły się od elektrosłabych, a niewielki fragment większego wszechświata rozszerzył się 1050 razy, stając się ostatecznie naszym widzialnym dzisiaj Wszechświatem. Te gwałtowne rozszerzenie opisane jest przez teorię inflacji kosmologicznej. Po upływie dalszego ułamka sekundy oddziaływania elektrosłabe rozpadły się na elektromagnetyczne i słabe, a następnie, gdy temperatura spadła już do 1014 kelwinów, kwarki zaczęły się łączyć w protony i neutrony.

4. Przeciwnicy Teorii Wielkiego Wybuchu

Elektryczny model kosmosu często określany jest mianem plazmo-kosmologii. Został on zaproponowany przez Ralpha Juergensa w ramach koncepcji związanych z elektrycznym Słońcem i rozwijany jest obecnie m.in. przez pracującego w Niemczech węgierskiego fizyka László Körtvélyessya, australijskiego fizyka Wallace Thornhilla, Dona Scotta, Anthony'ego Peratta i Erica Lernera. Na początku lat pięćdziesiątych, Fermi i Chandrasekhar wysunęli przypuszczenie, o zakrzywieniu ramion galaktyk spiralnych wskutek działania pola magnetycznego. W latach sześćdziesiątych Hannes Alfven postawił tezę, że zjawiska elektromagnetyczne są podstawowym mechanizmem procesów fizycznych. Odgrywają one przy tym większą rolę niż grawitacja. Obecnie model plazmo-kosmologii zakłada, że cały Wszechświat wypełniony jest przez strumienie energii, które w postaci prądu elektrycznego przenoszone są w strumieniach plazmy.
 Pulsar w mgławicy Krab
Pulsar w mgławicy Krab. Widoczny jest silny wpływ jaki pole magnetyczne wywiera na otaczającą materię. Obraz jest zestawieniem obserwacji w promieniowaniu X wykonanych przez obserwatorium Chandra oraz obrazu optycznego przekazu pochodzącego z kosmicznego teleskopu Hubble'a, w fałszywych kolorach. Fotografia znajduje się w zbiorach NASAhttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c9/Chandra-crab.jpg/220px-Chandra-crab.jpg
 
Teoria stanu stacjonarnego została stworzona w 1948 roku przez Freda Hoyle'a, Thomasa Golda oraz Hermanna Bondiego jako alternatywa dla teorii Wielkiego Wybuchu. Teoria stanu stacjonarnego miała wielu zwolenników w środowisku naukowym w latach 50. oraz częściowo 60. XX wieku. Wtedy jednak powoli zaczęto ją podważać.
Początek teorii stanu stacjonarnego dały obliczenia, z których wynikało, iż w ramach ogólnej teorii względności oraz w świetle dokonanych przez Edwina Hubble'a obserwacji ujawniających rozszerzanie się wszechświata, nie może on być statyczny. Wszechświat stacjonarny, ekspandując, pozostawałby zasadniczo niezmieniony w czasie i aby ten warunek został spełniony, musiałaby powstawać nowa materia, dzięki której gęstość wszechświata utrzymywałaby się na stałym poziomie, mimo procesu rozszerzania się.
Brak możliwości bezpośredniego zaobserwowania tworzenia nowej materii nie stanowiła większego problemu teorii stanu stacjonarnego, gdyż zgodnie z jej założeniem, powstanie w Drodze Mlecznej zaledwie kilkuset atomów wodoru w ciągu roku wystarczyłoby do zrekompensowania ekspansji wszechświata. Pomimo naruszenia prawa zachowania masy, teoria miała kilka zalet, z których największą było uzasadnienie problemu początku universum.

5. Mity o powstaniu Wszechświata

Przez wieki wiele kultur usiłowało odpowiedzieć sobie na pytanie co było początkiem wszechświata i jak on właściwie powstał. Przypuszczenia starożytnych możemy podzielić na kilka kategorii. Pierwsza odnosi się do mitów, które zakładają że wszechświat wykluł się z jaja. Motyw ten po raz pierwszy pojawia się w fińskim Kalevala. Poemat ten obejmuje okres od stworzenia świata do średniowiecza i składa się z różnych wątków, dziejących się w świecie baśniowym i realnym, opisujących życie i czyny bohaterów oraz walkę dwóch wrogich plemion o Sampo, czyli mityczny młynek szczęścia. Niektóre rozdziały opisują zwyczaje obrzędowe oraz pieśni, czary i zaklęcia z czasów pogańskich. Do tej kategorii mitów zaliczamy również chińską historię o Panu Gu czy hinduską Brahmand Purana. Druga grupa to mity, które uważają że wszechświat jest samostwarzającym się bóstwem, jego emanacją bądź fragmentem. Ten motyw przewija się w buddyjskiej koncepcji Adi-budda, w starogreckiej Gaji, azteckiej Coatlicue i staroegipskim Atum. Kolejną grupę mitów tworzą opowieści o tym, że wszechświat jest tworem powstałym z ciała martwego bóstwa np. Tiamat. W mitologii sumeryjskiej uważana była za bogini matkę. Jest to personifikacja słonych wód oceanu, które należały do pierwszego pokolenia bóstw. Apsu, czyli partner Tiamat kojarzony był natomiast z wodami słodkimi. Tiamat była matką młodszej generacji bogów, została jednak zabita przez Marduka, który z jej przepołowionego ciała utworzył Ziemię i sklepienie nieba. Z jej głowy i piersi zostały stworzone góry, natomiast z jej oczu wypłynęły rzeki Tygrys i Eufrat. Jej walka z Mardukiem została opisana w eposie o stworzeniu świata nazwanym Enuma Elisz. Do ostatniej grupy mitów zaliczamy np. biblijne stworzenie świata JHWH, czyli wszechświat został powołany z woli pewnej jednostki. Istnieją również założenia, że istnienie wszechświata wynika z konsekwencji fundamentalnych praw jak np. w hinduskiej koncepcji Brahman czy yin i yang w Tao.
Narodziny  świata
„Narodziny świata” Michała Anioła według biblijnej koncepcji JHWH
http://www.numizmatyczny.pl/photo/stworzenie_adama.png

 

6. Struktura Wszechświata

Obecne badania naukowe nie potrafią podać górnych ograniczeń wielkości wszechświata. Istnieje duże prawdopodobieństwo, że jego rozmiary są nieskończone. Naukowcy potrafią podać jedynie jego dolne ograniczenie, które wynika z ekstrapolacji. Jest to zjawisko oddalania się od nas najdalej zaobserwowanych obiektów. Te obserwacje pozwalają stwierdzić, że wszechświat ma średnicę co najmniej 93 miliardów lat świetlnych. Średnica przeciętnej galaktyki dla porównania sięga rozmiarów 30 000 lat świetlnych, natomiast przeciętna odległość między dwiema sąsiadującymi galaktykami to 3 miliony lat świetlnych.
Materia rozłożona równomiernie w przestrzeni obserwowalna jest w skalach powyżej 300 000 000 lat świetlnych. W skalach o mniejszych rozmiarach materia zgromadzona jest w hierarchicznej strukturze. Oznacza to, że atomy formułują się w gwiazdy, gwiazdy skupiają się w galaktyki, te z kolei gromadzą się w gromady i supergromady rozdzielone włóknami nazywanymi „pustkami”.
Obserwowalna materia jest również rozłożona izotropowo. Oznacza to, że w każdym kierunku jest jej mniej więcej taka sama ilość materii. We wszechświecie istnieje dodatkowo bardzo równomierne mikrofalowe promieniowanie odpowiadające równowadze termicznej ciała doskonale czarnego o temperaturze około 2,725 kelwinów. Obecna średnia gęstość wszechświata wynosi około 9,9 × 10−30 gramów na centymetr sześcienny. Energia we wszechświecie istnieje w większej części w postaci ciemnej energii (70%) i ciemnej materii (20%). Jedynie 4% to materia barionowa, którą jesteśmy w stanie bezpośrednio obserwować. Gęstość atomów we wszechświecie wynosi średnio jeden atom wodoru na cztery metry sześcienne. Badanie naukowe nie pozwalają jednak na dokładne poznanie właściwości ciemnej materii i energii. Wiadome jest jednak że ciemna materia oddziałuje grawitacyjnie tak jak zwykła materia, spowalniając ekspansję wszechświata, natomiast ciemna energia przyspiesza tę ekspansję.

 

 Struktura Wszechświata

Uważa się, że cały wszechświat składa się głównie z ciemnej energii i materii. Nie znamy jednak ich natury. Zwykła materia to zaledwie 4% składu wszechświata.
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b9/Cosmological_composition.jpg

 

Najdokładniejsze obecnie oszacowanie wieku wszechświata opiera się na obserwacji promieniowania tła przez sondę WMAP. Według tych obserwacji wszechświat ma 13,72±0,12 miliarda lat. Radiodatowanie podaje zgodne wyniki, choć mniej precyzyjne: 11,2-20 miliardów lat i 13-15 miliardów lat.
Częstotliwość występowania pierwiastków we Wszechświecie jest prawie identyczna do tej, jaka była w momencie ich powstania, co oznacza że procesy tworzenia pierwiastków w gwiazdach i supernowych do tej pory tylko nieznacznie ją zmieniły. Wszechświat zawiera wielokrotnie więcej materii niż antymaterii. Asymetria ta związana jest z łamaniem parzystości CP. Wszechświat zdaje się nie posiadać sumarycznego ładunku elektrycznego ani momentu pędu. Ich wystąpienie oznaczałoby niezgodność z prawem Gaussa i zasady zachowania momentu pędu, jeśli wszechświat jest skończony.
Wedle współczesnej wiedzy prawa fizyki, nie zmieniały się od początku istnienia wszechświata. W zgodzie z obowiązującym obecnie Modelem Standardowym cała materia składa się z trzech generacji kwarków i leptonów, oddziałujących poprzez cztery siły podstawowe: elektromagnetyzm (przenoszony przez fotony), oddziaływanie słabe (przenoszone przez bozony W i Z), oddziaływanie silne (przenoszone przez gluony) oraz grawitację (której mechanizm przenoszenia jest nam nieznany). Nie istnieje obecnie żadna teoria wyjaśniająca wartości stałych fizycznych, takich jak stała Plancka czy stała grawitacji. Zaobserwowano kilka praw zachowania, którym podlegają wszystkie procesy we wszechświecie: np. zasada zachowania energii czy zasada zachowania ładunku elektrycznego. W większości jednak  prawa  te są konsekwencjami symetrii praw fizyki.

 

Cząstki  elementarne
Cząstki elementarne z których zbudowana jest materia: 6 leptonów i kwarków, bozony, gluony oraz fotony. Bozon Higgsa nadaje masę cząstkom.`
http://pl.wikipedia.org/w/index.php?title=Plik:Elementary_particle_interactions_(polish_version)_pl.svg&filetimestamp=20090308183011

 

Zdjęcie z  teleskopu Hubble
Zdjęcie z teleskopu Hubble’a
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2f/Hubble_ultra_deep_field.jpg

 

7. Modele Wszechświata (Teoria Względności)

Spomiędzy czterech oddziaływań podstawowych, grawitacja jest uważana za jedyną która odgrywa ważną rolę na odległościach astronomicznych. Ponieważ każda masa przyciąga grawitacyjnie, jej efekt gromadzi się dla dużych obiektów. W oddziaływaniu elektromagnetycznym taki efekt nie występuje, gdyż różnoimienne ładunki bez problemów łączą się w neutralnie elektrycznie obiekty i dlatego też duże obiekty nigdy nie mają istotnego sumarycznego ładunku. Dwa pozostałe oddziaływania, silne i słabe, posiadają tak mały zasięg, że odgrywają istotną rolę tylko na odległościach subatomowych.
Ponieważ grawitacja spełnia kluczową rolę w tworzeniu się wszechświata, skrupulatne określenie jego historii i przyszłości wymaga dokładnej teorii ją określającej. Najlepszą obecnie znaną nam teorią grawitacji jest ogólna teoria względności autorstwa  Alberta Einsteina. Do dnia dzisiejszego wszelkie przeprowadzone doświadczenia są zgodne z jej przewidywaniami. Mamy jednak bardzo niewielkie perspektywy przeprowadzania eksperymentów na kosmologicznych odległościach, istnieje możliwość że nie jest ona w takich warunkach odpowiednia. Nie istnieją inne dane które mogłyby ewentualnie ją wykluczyć.
Teoria  względności daje zestaw nieliniowych równań różniczkowych cząstkowych dla tensora metrycznego czasoprzestrzeni. Są to równania Einsteina. Parametrami tych wyliczeń jest rozłożenie masy i energii oraz pędu we wszechświecie, a ich rozwiązaniem, kształt wszechświata. Ze względu jednak na brak możliwości obserwacji, nie wyznaczyć tych wielkości dla odległych rejonów wszechświata. Dlatego też modele kosmologiczne tworzy się w oparciu o zasadę kosmologiczną, mówiącą że w dużych skalach wszechświat zostaje jednorodny i izotropowy. Zakłada się więc, że grawitacyjny efekt materii rozmieszczonej we wszechświecie jest jednaki do wywoływanego przez pył o tej samej średniej gęstości, rozsiany równomiernie w przestrzeni. Założenie to pozwala dość łatwo rozwiązać równania Einsteina i prognozować przyszłość oraz odkrywać przeszłość wszechświata w kosmologicznych skalach czasowych.
Równania Einsteina zawierają stałą kosmologiczną (Λ), która określa gęstość energii pustej przestrzeni. W zależności od znaku, stała kosmologiczna może gdy jest ujemna, zwalniać lub przyspieszać gdy jest dodatnia, rozszerzanie się wszechświata. Pomimo tego, że wielu fizyków, z Einsteinem na czele, zakładało że Λ ma wartość zerową, ostatnie badania supernowych podają, że ekspansja wszechświata rzeczywiście przyspiesza. Istnieje obecnie kilka możliwych wyjaśnień tego zjawiska. Jednym z nich jest dodatnia wartość Λ[.
Ogólna teoria względności pozwala na stworzenie wielu możliwych modeli wszechświata. Spomiędzy nich za wiodący uważa się ten, który najlepiej odpowiada danym obserwacyjnym. Obecnie najważniejsze te dane to:
  • współdziałanie odległości i przesunięcia ku czerwieni odległych galaktyk
  • izotropowość mikrofalowego promieniowania tła.
Pierwsza obserwacja jest tłumaczona przez powiększanie się przestrzeni. Według teorii względności, w miarę rozszerzania wszechświata, długość fali każdego fotonu powoli wzrasta, co zmniejsza przy tym jego energię. Tym samym im dłużej dany foton istnieje, tym bardziej jest przesuwany ku czerwieni. Pierwotna nukleosynteza wyjaśnia stosunek ilości pierwiastków. Wraz z rozszerzaniem się wszechświata, energia promieniowania maleje szybciej niż energia materii. Można z tego wnioskować że choć obecnie większość energii ma postać materii, w przeszłości większa część była w postaci promieniowania. Rozszerzanie było efektem spadku temperatury tego promieniowania. W końcu cząstki elementarne mogły zacząć się łączyć w coraz większe struktury. W początkowym okresie dominacji materii powstały protony oraz neutrony, które potem kumulowały się w jądra atomowe. Materia wszechświata składała się wtedy głównie z gorącej, gęstej plazmy, złożonej z elektronów, neutrin i jąder atomowych. Po wystarczającym ostygnięciu, elektrony i jądra złączyły się w atomy, co sprawiło że wszechświat został przezroczysty dla światła. Ten moment był źródłem promieniowania tła obserwowanego w dniach dzisiejszych.
Model ten nie wyjaśnia dlaczego promieniowanie tła ma prawie jednaką temperaturę we wszystkich obszarach nieba, skoro dociera do nas z miejsc, które nigdy nie miały ze sobą styczności, biorąc pod uwagę chociażby problem horyzontu. Postuluje się, że przyczyną jest inflacja kosmologiczna, która pojawiła się w ciągu pierwszych 10−35 sekund istnienia Wszechświata i powiększyła jego objętość minimum 1026 razy.  Obecnie nie jest jednak znany proces fizyczny, który mógłby takie zjawisko wywołać.
 
Zdjęcie  przestawia Sondę Cassini
Zdjęcie przestawia Sondę Cassini. Jest to artystyczna wersja testowania teorii względności. Sygnały radiowe przesyłane pomiędzy sondą a Ziemią są opóźniane przez zakrzywienie linii przekazu, spowodowane miejscem umieszczenia Słońca.
http://pl.wikipedia.org/w/index.php?title=Plik:Cassini-science-br.jpg&filetimestamp=20060225182757

 

Zgodnie z teorią Alberta Einsteina, w silnym polu grawitacyjnym czas płynie wolniej niż w słabym. W polu tym wszystkie przemiany polegają spowolnieniu. Nazywane jest to dylatacją czasu. Z punktu widzenia obserwatora, silne pola grawitacyjne powodują zmianę geometrycznych własności przestrzeni, co oznacza, że np. suma kątów w trójkącie nie jest równa 180 stopniom. Czas i przestrzeń tworzą krzywiącą się czterowymiarową "czasoprzestrzeń". Siła grawitacji na powierzchni gwiazdy osiąga nieskończoną wartość, a gdy rozmiary ciała zbliżają się do promienia grawitacyjnego, grawitacja zmierza ku nieskończoności. Wtedy nie może zostać zrównoważona przez skończone ciśnienie i ciało nieuchronnie musi się zapaść do środka, co prowadzi do powstania tkz. czarnej dziury. W jej okolicy czas zaczyna biec coraz wolniej. Czarne dziury nie są wieczne, ponieważ mogą one wyparowywać w wyniku procesów kwantowych, które zachodzą w silnych polach grawitacyjnych. W próżni przestrzeń zawiera nienarodzone wirtualne cząstki i antycząstki. Jeśli nie jest im dana  żadna energia, nie mogą się one stawać realnymi cząstkami. Po skurczeniu się naładowanego elektrycznie ciała i powstaniu czarnej dziury pole elektryczne ulega takiemu wzmocnieniu, że zaczynają tworzyć się pary elektronów, czyli pozytony. Kreacja par przez pole elektryczne jest realna również bez udziału czarnej dziury. Wtedy jednak pole musi jednak zostać wzmocnione.

 

Czarna Dziura
Czarna Dziura
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/cd/Black_Hole_Milkyway.jpg

 

8. Wizje przyszłości

Według  ostatnich modeli astrofizycznych, wszechświat będzie trwał jeszcze około 24 miliardy lat. Zespół naukowców pod kierownictwem Andrei Linde, astrofizyka teoretycznego z Stanford University, Kalifornia początkowo określał koniec wszechświata za 11 miliardów lat. Jednak ostatnie badania ciemnej materii znacznie odsuwają ten termin. Nowe kalkulacje oparte są na obserwacjach prowadzonych z teleskopu Hubble. Teleskop zarejestrował kilka supernowych oddalających się od nas o wiele szybciej niż dotychczas zaobserwowane podobne obiekty. Może to świadczyć o szybszej ekspansji wszechświata niż początkowo przypuszczano. Andrei Linde sugeruje, że wszechświat może istnieć jeszcze prawie dwukrotnie dłużej niż wynosi jego obecny wiek, zanim zapadnie się z powrotem.
W roku 1998 astrofizycy zauważyli ze zdumieniem że ekspansja wszechświata się  przyspiesza. Jaka siła może równoważyć grawitację do tego stopnia że masywne galaktyki utrzymują się razem ze sobą? Teoretycy przypuszczali iż może to być rodzaj niewidocznej siły, zwanej ciemną energią. Wiele modeli opisuje ciemną energię jako ujemne ciśnienie we wszechświecie. W miarę jak wszechświat wzrasta, wartość ciśnienia ciemnej energii rośnie. Problem stanowi brak jakichkolwiek bezpośrednich obserwacji ciemnej energii. Według modelu zespołu Linde ciemna energia może mieć dwa źródła. Jedno jest hipotetyczną formą energii wytwarzanej przez kotłujące się masy cząsteczek które pojawiają się i zanikają spontanicznie w próżni. Drugim źródłem jest rodzaj siły pola które znajduje się wewnątrz struktury wszechświata i bezustannie kontynuuje jego ekspansję.
Fizycy są od dawna podzieleni jeśli chodzi o prawdopodobny finisz wszechświata. Według niektórych teorii wszechświat będzie się rozszerzał w nieskończoność, inne zakładają że w przyszłości przestrzeń zacznie się kurczyć aby na końcu zapaść się w sobie. Model zespołu Linde zakłada iż jego koniec nie nastąpi wcześniej niż za 24 miliardy lat. Jak do tej pory astronomowie wciąż nie są pewni jak bardzo przyśpiesza rozszerzanie się wszechświata. Możliwe że większa liczba obserwacji umożliwi odnalezienie odpowiedzi na to kontrowersyjne pytanie. W projekcie jest sonda zwana Supernova/Accelaration Probe SNAP zaproponowana przez badaczy z Lawrence Berkeley National Laboratory w Kalifornii. Będzie ona w stanie prowadzić badania światła pochodzącego z setek supernowych w celu uchwycenia tempa kosmicznej ekspansji.
 

Bibliografia:


Autor opracowania:

Karolina Kreczmańska
 

KONTAKT

mgr SŁAWOMIR DMOWSKI
kontakt@norwid24.waw.pl

GEOGRAFIA - LOGO

SZCZEGÓŁY W ZAKŁADCE: KONTAKT

KONSULTACJE

TERMINY WAŻNE OD 10 WRZEŚNIA 2018 r.

DLA UCZNIÓW "NORWIDA"
WTOREK: 15.15-15.40
Miejsce: pracownia geograficzna - sala 211
(fakt udziału należy danego dnia wcześniej zgłosić)

Konsultacje dotyczą:
prac pisemnych - kartkówek, sprawdzianów, testów
(zaliczenia oraz poprawa prac);
konsultacji przedmiotowych z geografii, przyrody i informatyki
oraz pozostałych spraw szkolnych
(w tym wgląd do prac pisemnych)
 
 
 Licznik odwiedzin www.geografia24.eu:   4251217