Տիեզերքի ընդլայնում

Տիեզերքի ընդլայնում, տիեզերքի ամբողջ մասշտաբով տիեզերական տարածության գրեթե համասեռ և իզոտրոպ ընդլայման երևույթ ժամանակի մեջ, որը Երկրից դիտողին երևում է որպես տիեզերական կարմիր շեղում։

Համաձայն ժամանակակից տիեզերաբանական մոդելի՝ տիեզերքն առաջացել է այսպես կոչված Մեծ պայթյունի հետևանքով, որից էլ սկսվել է տիեզերքի ընդլայնումը (կամ ընդարձակումը)։ Այսինքն՝ մենք ապրում ենք լայնացող, ընդարձակվող Տիեզերքում (Մետագալակտիկայում)։ Տիեզերքի ընդարձակումը ապացուցվում է կարմիր շեղումով։ Ժամանակակից ֆիզիկան կարմիր շեղումը կարող է բացատրել միայն Դոպլերի էֆեկտով։

Մեծ պայթյունի  հիպոթեզ
Համաձայն տիեզերաբանական ուսումնասիրությունների, տիեզերքն առաջացել է աննկարագրելի Մեծ պայթյունից, որի ուժը ստիպում է այն կազմող բոլոր նյութական զանգվածներին անընդհատ հեռանալ միմյանցից՝ չնայած նրանց միջև առկա ձգողության ուժին։

Մեծ պայթյունի կամ տաք տիեզերքի գաղափարն առաջին անգամ արտահայտել է ամերիկացի ֆիզիկոս, ազգությամբ ռուս Գեորգի Գամովը՝ 1948 թվականին։ Ըստ այս տեսության, տիեզերքի նյութը անհավանական խիտ և տաք էր, սկզբնական ջերմաստիճանը հասնում էր մի քանի միլիարդ աստիճանի։ Սակայն հետագայում այդ նյութը ընդարձակվելով, սկսել է սառչել։ Տիեզերքի ընդարձակման հետ նյութը, լույսն ու ճառագայթումը ավելի ու ավելի են նոսրացել։ Մեծ պայթյունից մոտավորապես միլիարդ տարի անց գազի հսկա ամպերը սկսել են սեղմվել իրենց կենտրոնների շուրջը, և յուրաքանչյուր ամպ վերածվել է գալակտիկայի։

Որքան մեծ է գալակտիկայի հեռավորությունը մեզնից, այնքան մեծ է նրա հեռանալու արագությունը։ Ըստ Հաբլի, 1 Մպկ հեռավորությամբ գալակտիկաները իրարից հեռանում են 75 կմ/վ արագությամբ։ Հաբլի հաստատունին հակադարձ մեծությունը բնութագրում է հենց այն ժամանակը, որն անցել է Մեծ պայթյունից մինչև մեր օրերը։ Հաշվարկի արդյունքում այն ստացվում է 13,6 միլիարդ տարի։ Սա հենց Տիեզերքի տարիքն է։

Կարմիր շեղում

Տիեզերքը ներկայումս էլ շարունակում է ընդարձակվել և գալակտիկաները իրարից ավելի ու ավելի են հեռանում։ Ըստ Էդվին Հաբլի հայտնաբերած կարմիր շեղման երևույթի, որքան գալակտիկան մեզնից հեռու է, այնքան մեծ է շեղումը դեպի նրա սպեկտրի կարմիր կողմը։
 
Տիեզերական կարմիր շեղումը կարելի է պատկերացնել հետևյալ կերպ։ Ենթադրենք լույսը՝ էլեկտրամագնիսական ալիքը, գալիս է հեռավոր գալակտիկայից։ Այն ժամանակահատվածում, երբ լույսը տարածվում է տիեզերքում, մեծանում է տարածությունը։ Դրա հետ մեծանում է նաև լույսի հոսքը։ Համապատասխանաբար նաև՝ լույսի ալիքի երկարությունը, ինչը նշանակում է, որ սպեկտրում գծերը շեղվում են դեպի երկարալիք (տեսանելի ճառագայթման դեպքում՝ կարմիր) մասը։

Դոպլերի էֆեկտ
Տիեզերական կարմիր շեղումը բացատրվում է Դոպլերի էֆեկտով, որը իրար հետ է կապում գալակտիկաների շարժումները։ Այդ էֆեկտը 1842 թվականին հայտնաբերել է Քրիստիան Դոպլերը։ Որևէ միջավայրում տարածվող ալիքի (օրինակ՝ ձայնի) համար պետք է հաշվի առնել ինչպես աղբյուրի շարժումը, այնպես էլ այդ միջավայրի նկատմամբ ալիքի ընդունիչի շարժումը։ Էլեկտրամագնիսական ալիքի (օրինակ՝ լույսի) դեպքում, որի տարածման համար որևէ միջավայր անհրաժեշտ չէ, վակուումում նշանակություն ունի միայն աղբյուրի և ընդունիչի հարաբերական շարժումը։ Եթե ալիքի աղբյուրը շարժվում է միջավայրի նկատմամբ, ապա ալիքի երկարությունը կախված է արագությունից և շարժման ուղղությունից։ Եթե աղբյուրը շարժվում է ընդունիչի ուղղությամբ, այսինքն առաջ է անցնում իր առաքած ալիքից, ապա երկարությունը փոքրանում է, իսկ եթե հեռանում է՝ ալիքի երկությունը մեծանում է։

Ըստ Դոպլերի էֆեկտի, կարմիր շեղումը վկայում է նրա մասին, որ գալակտիկաները մեզնից հեռանում են։ Եթե գալակտիկաների հեռավորությունը բաժանենք նրանց շարժման արագության վրա, կստանանք տիեզերքի տարիքը։ Այդ հաշվարկից բխում է, որ 13,6 միլիարդ տարի առաջ գալակտիակաները գտնվել են մի կետում։

Պուանկարեն՝ կարմիր շեղման մասին
20-րդ դարի սկզբին, մինչև ռելյատիվիստական տիեզերագիտության ուսմունքը, Անրի Պուանկարեն իր հոդվածներից մեկում նշել է, որ եթե գիշերվա ընթացքում տիեզերքը ընդարձակվի տասը անգամ, ապա ոչ մի չափումով, ոչ մի ֆիզիկական երևույթի միջոցով հնարավոր չի լինի նկատել, որ տիեզերքը տասն անգամ ընդարձակվել է։ Քանի որ տիեզերական տարածության հետ միասին կմեծանա նաև այն ձողի երկարությունը, որի միջոցով մենք չափում ենք հեռավորությունը։ Ուստի չափման արդյունքները կմնան նույնը, և ոչ մի ֆիզիկական երևույթ իր դրսևորումը չի փոխի։ Մասնավորապես, ոչ մի Կարմիր շեղում չի կարող առաջանալ։

Ծանոթագրություններ

Գրականություն
Бифуркация // Лебедев С. А. Философия науки։ Словарь основных терминов. — М.։ Академический Проект, 2004. — 320 с. — (Серия «Gaudeamus»).
А.С. Расторгуев. Шкала расстояний во вселенной.
Hubble, E. (1929). «A Relation Between Distance and Radial Velocity Among Extra-Galactic Nebulae»

Տիեզերագիտություն
Հարաբերականության ընդհանուր տեսություն