expansiunea-universuluiUniversul in miscare

Timp de multe secole, extrapoland aspectul neschimbat al boltei instelate, s-a crezut ca Universul are un caracter static. In afara miscarii planetelor si a stelelor pe orbitele lor, nu se prevedea nici o alta miscare, pe scara mai mare, si nici vreo miscare a Universului ca intreg. Dar, in jurul anului 1920, aceasta imagine a inceput sa se destrame atunci cand au fost masurate primele deplasari ale galaxiilor si astfel a trebuit acceptata ideea ca Universul observabil este in miscare, iar aceasta miscare are caracterul unei „imprastieri”; cu alte cuvinte, Universul este intr-un proces de expansiune.

Efectul Doppler

Expansiunea Universului poate fi detectata cu ajutorul unui efect fizic numit deplasare Doppler, care se manifesta ori de cate ori o sursa de lumina (in cazul de fata) se afla in miscare fata de observator.
De fapt, fenomenul Doppler este familiar, el punandu-se in evidenta in cazul clasicului exemplu cu semnalele date de trenuri in miscare sau de claxoanele autovehiculelor care trec in viteza pe langa noi. Pe scurt, un semnal dat de un tren are un sunet mai inalt daca trenul se apropie si este mai grav daca trenul se indeparteaza.
Explicatia este simpla: modificarea frecventei se datoreaza faptului ca lungimea de unda a sunetului este afectata de viteza obiectului care il emite, fata de observator. Astfel, semnalul emis de trenul care se apropie pare sa aiba un sunet cu o lungime de unda mai mica (frecventa mai mare), iar semnalul dat de un tren care se indeparteaza pare sa aiba o lungime de unda mai mare (frecventa mai mica).

Lucrurile se petrec asemanator si cu radiatiile electro-magnetice, in particular cu lumina: lungimea de unda a luminii care ne vine de la o stea ori o galaxie este de asemenea dependenta de viteza obiectului care o emite. Pe baza unei relatii simple, masurand lungimea de unda a radiatiei emise de obiectul aflat in miscare si cunoscand-o pe cea emisa de obiect in stare de repaus, viteza obiectului se poate calcula foarte usor.

In astronomie, efectul Doopler este extrem de folositor. Pe baza lui putem masura viteza tuturor stelelor si a galaxiilor, cunoscand deplasarea lungimilor de unda a luminii emise.
Dar nici unul din obiectele din Univers nu emite semnale avand doar o singura lungime de unda, asa cum fluierul trenului emite un sunet de o anumita frecventa, ci ele emit un intreg spectru luminos, intrerupt din loc in loc de linii intunecate – de absorbtie – sau linii luminoase – de emisie. De pilda, o linie intunecata se poate datora absorbtiei luminii de lungimea de unda respectiva de catre atomii de calciu, alta de cei de hidrogen etc.
Putem sa identificam aceste linii din ambele spectre, se foloseste formula Doppler si se afla viteza sursei luminoase.

Vitezele stelelor din Galaxia noastra, calculate in acest mod, sunt relativ mici din punct de vedere astronomic, situandu-se in jur de 30 – 40 km / s. In schimb, pentru alte galaxii situatia devine mult mai interesanta. Masuratorile au aratat ca ele se indeparteaza una de cealalta cu viteze din ce in ce mai mari.
Se cuvine mentionat insa si un dezavantaj: prin efectul Doppler nu putem masura decat comportamentul miscarii pe directia in care privim, adica viteza radiala. In cazul stelelor, in special in cazul celor mai apropiate de Soare, putem afla mai multe date. In afara efectului Doppler putem masura viteza cu care o stea se misca pe bolta cerulu, fotografiind pozitia stelei la intervale de cativa ani. Dar galaxiile sunt mult prea indepartate pentru a le putea detecta miscarea prin astfel de metode; ar fi necesare cateva milioane de ani pentru a obtine o deplasare semnificativa. De aceea, tot ceea ce stim in prezent despre galaxii este viteza lor radiala.

Descoperirea expansiunii Universului

Povestea stiintifica a descoperirii expansiunii Universului, ce avea sa conduca apoi la un model neasteptat al Universului, a inceput in anul 1912, la Observatorul astronomic Lowell din Arizona, SUA. Acolo, astronomul Vesto Melvin Slipher a descoperit ca circa 10 galaxii se indeparteaza de Pamant cu viteze de pana la milioane de kilometri pe ora. Diapozitivele proiectate au aratat clar deplasarea spre rosu, care indica o deplasare enorm de rapida a galaxiilor.

Desi colegii lui Slipher nu stiau exact ce inseamna aceasta descoperire, ei au intuit insa ca era de mare importanta.
Intre timp, in perioada 1914 – 1917, Albert Einstein si-a publicat ecuatiile teoriei relativitatii generalizate, o teorie a campului gravitational. Aproape imediat, in 1919, astronomul Wilhelm de Sitter a gasit o solutie a acestor ecuatii, care prezicea un univers in expansiune si in care galaxiile se indepartau rapid unele de altele.

Predictia teoretica a lui W. de Sitter asupra expansiunii Universului a facut o mare impresie asupra astronomilor.
Dupa 1925, Slipher a parasit studiul galaxiilor, iar munca a fost continuata de E. Hubble si M. Humason. Folosind un telescop mai puternic, ei au masurat vitezele si distantele mai multor galaxii, care erau prea slabe pentru a fi observate de Slipher cu instrumentul sau. A fost o noua confirmare a faptului ca galaxiile se indeparteaza de noi cu viteze extraordinar de mari, unele ajungand la peste 30 000 km / s.
Folosind metodele de comparatie cu stele variabile, Hubble a gasit valorile distantelor pana la cateva galaxii relativ vecine; majoritatea erau la peste un milion de ani-lumina, iar distanta cea mai mare era de 7 milioane de ani-lumina.

Legea lui Hubble

Folosind datele observatiilor sale, cat si cele ale lui Slipher, Hubble, folosind o metoda foarte simpla, a notat vitezele in functie de distanta pe o hartie milimetrica si a ajuns la o relatie uimitoare, care a ajuns sa fie cunoscuta ca „legea lui Hubble”: cu cat o galaxie e mai indepartata, cu atat se misca cu o viteza mai mare. Aceasta este defapt legea expansiunii Universului, enuntata in 1929, care a fost, de altfel, prezisa de W. de Sitter pe baza teoriei relativitatii.

Text preluat si adaptat din „Ce este Universul”, Cecil Folescu, editura Albatros 1988.

Foto: Phys.org

9 COMENTARII

  1. Interesanta abordare,cu noutati ,idei proprii pe scheletele cuceririlor stiintifice si cu un curaj nebunesc intr-o multitudine de variabile.Daca pt mine curiozitatea a devenit pasiune inacest domeniu , pt dvs documentarea a devine certitudine.Citesc cam tot ce gasesc despre acesta fascinanta disciplina care pana la urma o sa le inglobeze pe toate insa nu ma pronunt decat prin trairi in experiente de gandire .Cum o sa ramana cu marea teorie M a stringurilor, cu diversitatea lucrarilor fizicienilor ?cateodata imi zic ca imi lipseste initiativa ca sa sustin ca „temperatura”a fost singura existenta la inceputuri si ca acel potential pericol prin crearea gaurilor negre cu acceleratoare de partic. trebuie abandonat ,cursa fiind mai degraba cea care se afla doar in expermentele pt atingerea lui o absolut.Si cine stie ,poate temperatura devine dimensiunea suprema.Va felicit si promit sa mai citesc inca o data ceea ce ati scris cu aprofundarea necesara!

  2. Universul nu se extinde,pentru ca nu are unde.A accepta supozitia conform careia „dincolo” de univers e „spatiu gol” sau „vid” e absurda.

  3. P.S.

    Am avut o impresie neplacuta cand am descoperit ca articolul doamnei Matei Livia publicat aici in feb. 2009, reproduce aproape cuvant cu cuvant un capitol din lucrarea domnului Dr.Ing.Leonida Basceanu, intitulata „Evolutia Universului de la Big – Bang la ipoteticul Big – Crunch”, publicata de editura ANAMAROL in 2007, fara ca doamna respectiva sa mentioneze acest lucru.

  4. N-am auzit de Leonida Basceanu. Articolul a fost scris (dupa cum si scrie la finalul articolului) din cartea „Ce este Universul” autor Cecil Folescu, carte care a fost publicata acum 22 de ani.

  5. Cu referire la aprecierea „expansiunii universale”, personal o contest; Einstein si apoi Howking nu au adus dovezi, mai mult chiar, au oscilat cand de o parte cand de alta.
    Revin si spun ca efectul Dopller este valabil la propagarea sunetului si cu aproximatie scuzabila la fenomenele care au viteze subluminice petrecute in Galaxia Noastra. Pentru fenomenele propagate in mediul intergalactic, apar influente parazitare care doar aparent ar fi de aceeasi natura cu fenomenul Doppler, adica dependenta de viteza si directia de deplasare a sursei. Unul din fenomenele, pe cale l-am numit parazitar, este fenomenul de „OBOSIRE” a propagarii din cauza distantelor enorme de propagare. Conform acestui fenomen, oricarei propagari ondulatorii ii este afectata frecventa, in sensul diminuarii acesteia ceea ce inseamna cresterea lungimii de unda.
    Conform teoriei „Obosirii propagarii fenomenelor” aplicabila in mediul intergalactic (deci in cazul distantelor de propagare enorme), „deplasarea spre rosu” este un efect valabil atat in ce priveste indepartarea, dar si stationarea relativa sau apropierea sursei fata de observator.
    Conjectura (nu ipoteza) mai sus enuntata inlatura toate gravele paradoxuri generate in sensul expansiunii universului, cresterii vitezei peste limita luminica, deformarii spatiale, transformarii spatiului in timp si invers, existentei multiversale, aberarii despre spatii cu 10-11 dimensiuni etc.

    P.S. Imi cer scuze in ce o priveste pe d-na Matei Livia; nu intelesesem ca il citeaza pe dl Cecil Folescu.
    P.S. II De domnul Dr. Ing. Leonida Basceanu va puteti ineresa la editura Anamarol.

  6. Cu tot respectul pentru oamenii de stinta, care isi dedica intraga viata observarii si stiintei in general de care nimeni nu ar putea vreodata sa spuna sau sa puna la indoiala munca si sacrificiile acestora.
    Eu consider ca inca de la inceputuri oamenii au incercat sa imite ceace au observat in mediul inconjurator sau prin observarea cerului. Toata lumea a dorita sa ajunga in zona observata, chiar daca tehnic nu era posibil. Generatie dupa generatie pas cu pas lucrurile si idealurile au inceput sa capete viata iar unele din visuri sau putut realiza tehnic. Omu a ajuns pe luna – varful ascensiuni. Dar indiferent de teoriile conformiste, creationiste etc.. toti doreau un salt si acesta s-a produs. Intrebarea este daca toate aceste curente teorii grupuri si-au dorit acest lucru la final? Teoria spatiului propusa de Einstein, modelata de Hubble preluata de la inaintasii lui, si multe alte calcule si teorii pro sau contra nu duc la nici un rezultat daca ar fi sa analizam la nivel de ansamblu celor spuse si binenteles foarte bine argumentate de calcule etc.. oameni seriosi. In acest moment cu toate teoriile si calculele nu suntem in stare sa deviem un bolovan de pe cer. Problema cu spatiul si expansiunea la nivel de om este imposibil sa o determini cu numerele invatate de noi. Functiile si variabilele introduse intr-un program de calculator pentru a simula o miscare corecta este in acest timp imposibila pentru un rezultat corect. Totul se pune pe seama probrabilitatii si a cuvantului DACA cu aceiasi semnificatie. Toata lumea accepta ideia ca AERUL este un fluid. VIDUL este un fluid ? Daca Da atunci de ce ne miram ca toate corpurile se pot misca in HAOS unele fata de altele si binenteles observatorul se afla pe unul dincorpurile acelea. Intrebare daca in acest fluid apare o perturbatie cum ar fi pe pamant un uragan, ce sar intampla in COSMOS, lucrurile s-ar cam agita mai mult sau mai putin. UNIVERSUL este ceace observam, acolo este limita dar asta nu inseamna ca exista margine sau centru, totul se poate muta in centru sau in margine – depinde unde este pozitionat observatorul . Ideea de limita ne duce cu gandul ca pamantul este rotund si nu plat – PLATON pamantul este centru universului – deci se aplica teoria observatorului – locul acestuia. A fost preluata mult timp de biserica aceasta teorie si binenteles divinizata sub diferite forme mentinand masele in frau. Apoi a venit alt om si a descoperit america si binenteles pamantul este rotund cat si aurul adus din colonii – Teorie acceptata. Si tot asa. NU vi se pare ca si acum avem de a face cu acelas truc. Omul in forma sa de atomi este unic – pentru ca altul nu mai exista decat un frate geaman dar tot au ceva care ii deosebesc. Teoria ar fii Tote lucrurile care iau nastere din materie orcare ar fi ia sunt unice in spatiu si timp. Tranformarea materiei din forma initiala in forma de materie prima se numeste dezintegrare – interactiunea materiei in timp si spatiu in cazul nostru este limitata la starea fizica nu si cea materiala (elementele din care suntem constituiti), toate elementele se dezintegreaza si pot lua forme diferite indiferent de transformarea sau asimilarea acestora. asa se intampla si cu stelele si alte elemente primare sau complexe. Depinde de combinatiile posibile acceptate. Deci nasterea este unica – timpul de viata este limitat. – nu exista limite la reproducere decat daca exista perturbatii. Noi putem disparea ca entitate dar nu ca materie. Daca privim pamantul ca o unitate – poate disparea ca unitate dar se dezintegreaza in zeci si mii de bucatele (atomi, electroni, etc..) care pot da natere la alte planete sau stele. Asa cum spuneau multi inaintasi ne contaminati cu diverse ideologii – totul se misca –

  7. Daca viiteza de expansiune a universului de sub viteza luminii cu se explica ca la o varsta a universului de sub 20 miliarde de ani are un dimesiune apreciata la 90 de miliarde de ani lumina. ar trebui ca viteza de expansiune sa fie cel putin dublul vitezei luminii.

LĂSAȚI UN MESAJ