Alheimurinn kemur sífellt á óvart
Alheimurinn kemur sífellt á óvart
FYRIR réttri öld álitu vísindamenn að alheimurinn rúmaðist allur innan Vetrarbrautarinnar. Á 20. öld urðu hins vegar stórstígar framfarir á sviði stjörnufræði, eðlisfræði og tækni sem leiddu í ljós hve óhemjustór alheimurinn er. Sumar uppgötvanir hafa jafnframt vakið vísindamenn til vitundar um hve takmörkuð vitneskja þeirra er. Stjörnufræðingar hafa meðal annars uppgötvað á síðustu áratugum að þeir vita ekki úr hverju alheimurinn er myndaður nema að einum tíunda hluta. Þær uppgötvanir, sem þessi niðurstaða er byggð á, hafa auk þess vakið efasemdir vísindamanna um að þeir skilji grundvallarlögmál eðlisfræðinnar. En slíkar spurningar eru auðvitað ekki nýjar af nálinni.
Undir lok 19. aldar höfðu eðlisfræðingar uppgötvað undarlegt fyrirbæri. Ljóshraðinn var alltaf sá sami miðað við athuganda, óháð því á hvaða hraða athugandinn var. Þetta virtist stríða gegn heilbrigðri skynsemi. Hin takmarkaða afstæðiskenning, sem Albert Einstein setti fram árið 1905, varpaði ljósi á þetta fyrirbæri, en samkvæmt henni eru lengd (vegalengd), tími og massi afstæð fyrirbæri. Árið 1907 fékk hann „ánægjulegustu hugmynd ævinnar“ eins og hann kallaði svo, og tók þá að móta almennu afstæðiskenninguna sem hann birti síðan árið 1916. Í þessu byltingarkennda verki fléttaði Einstein saman þyngdarafli, tíma og rúmi og betrumbætti skýringar Isaacs Newtons á lögmálum eðlisfræðinnar.
Útþensla alheimsins
Miðað við þau gögn, sem lágu fyrir á þeim tíma, taldi Einstein að alheimurinn væri kyrrstæður, það er að segja að hann væri hvorki að þenjast út né skreppa saman. Árið 1929 færði bandaríski stjörnufræðingurinn Edwin Hubble hins vegar rök fyrir því að alheimurinn væri að þenjast út.
Hubble skýrði jafnframt langstæðan leyndardóm varðandi óskýra lýsandi bletti á næturhimninum, en þeir voru kallaðir geimþokur vegna þess að þeir voru taldir vera gasský. En voru allar geimþokurnar innan Vetrarbrautarinnar eða voru þær utan hennar eins og breski stjörnufræðingurinn sir William Herschel (1738-1822) hafði slegið fram meira en öld áður?
Ein af þessum geimþokum er í stjörnumerkinu Andrómedu. Þegar Hubble lagði fyrst mat á fjarlægð hennar frá jörð komst hann að þeirri niðurstöðu að þessi geimþoka væri í rauninni vetrarbraut í milljón ljósára fjarlægð. Það þýddi að hún væri langt fyrir utan Vetrarbrautina sem er ekki „nema“ 100.000 ljósár í þvermál. Með því að mæla fjarlægðina til annarra geimþoka varpaði hann ljósi á það hve firnastór alheimurinn væri. Uppgötvanir hans ollu byltingu í stjörnufræði og heimsfræði. *
Skömmu eftir að Hubble uppgötvaði að alheimurinn væri að þenjast út komst hann að raun um að fjarlægar vetrarbrautir væru að fjarlægjast okkur. Hann uppgötvaði einnig að fráhvarfið var því hraðara sem vetrarbrautin var fjarlægari. Af þessum athugunum má ráða að alheimurinn hafi verið smærri í gær en í dag. Hubble birti uppgötvanir sínar árið 1929 og þær voru undanfari þeirrar kenningar að alheimurinn hafi orðið til í Miklahvelli, það er að segja í gríðarlegri sprengingu í geimnum fyrir um það bil 13 milljörðum ára. Margt er þó enn á huldu um það mál.
Hve hröð er útþenslan?
Síðan Hubble var uppi hafa stjörnufræðingar reynt að mæla með sem mestri nákvæmni hve hröð útþenslan sé en stærðin er nefnd „Hubblesstuðull“. Af hverju er mikilvægt að þekkja þessa stærð? Ef hægt er að reikna út hve hratt alheimurinn þenst út væri hægt að nota útreikninginn til að áætla aldur hans. Útþensluhraðinn gæti enn fremur haft mikla þýðingu fyrir framtíðina. Ástæðan er sú að ef útþenslan er of hæg telja menn að þyngdaraflið geti að lokum haft vinninginn með þeim afleiðingum að alheimurinn hrynji saman. Þetta hefur verið kallað „Miklahrun“. Sé útþenslan of hröð gæti alheimurinn þanist út endalaust og tvístrast algerlega.
Nákvæmari mælingar hafa svarað sumum spurningum en þær hafa líka vakið nýjar. Og þetta eru spurningar sem vekja efasemdir um að núverandi skilningur okkar á eðli efnisins og grunnkröftum náttúrunnar sé réttur.
Hulduorka og hulduefni
Vísindamenn voru að rannsaka ljós frá sérstakri gerð sprengistjarna árið 1998 þegar þeir fundu vísbendingar um að útþensla alheimsins væri að auka hraðann. * Í fyrstu voru menn efablandnir en fundu fljótlega fleiri vísbendingar sem studdu fyrri niðurstöðu. Eins og við er að búast lék þeim forvitni á að vita hvers konar orka það væri sem hraðaði útþenslunni. Í fyrsta lagi virtist hröðunin stangast á við þyngdarlögmálið og í öðru lagi kom hún ekki heim og saman við þáverandi kenningar. Þessi óþekkta orka hefur verið nefnd hulduorka, og talið er að hún geti verið næstum 75 prósent alheimsins.
Hulduorka er þó ekki eina furðufyrirbærið sem hefur uppgötvast á síðustu árum. Staðfest var upp úr 1980 að annað sérstætt fyrirbæri hefði fundist við rannsóknir á ýmsum vetrarbrautum. Það er sameiginlegt þessum vetrarbrautum og okkar eigin að þær virtust snúast of hratt til að geta haldist saman. Einhvers konar efni hlýtur því að vera fyrir hendi til að mynda nægilegt aðdráttarafl. En hvers konar efni? Vísindamenn hafa enga hugmynd um það og hafa kallað efnið hulduefni vegna þess að það hvorki drekkur í sig, gefur frá sér né endurkastar mælanlegri geislun. * Hversu mikið hulduefni er um að ræða? Útreikningar benda til þess að það geti numið 22 prósentum eða meiru af massa alheimsins.
Nú um stundir er áætlað að venjulegt efni sé um 4 prósent af massa alheimsins. Það sem upp á vantar virðist vera hulduefni og hulduorka. Um 96 prósent alheimsins er því hrein ráðgáta! *
Leitin endalausa
Vísindin fást við það að leita svara en æði oft koma upp nýjar ráðgátur við hvert nýtt svar. Þessi staðreynd minnir á hin djúphugsuðu orð sem er að finna í Biblíunni í Prédikaranum 3:11: „Allt hefur [Guð] gert hagfellt á sínum tíma, jafnvel eilífðina hefur hann lagt í brjóst þeirra en maðurinn fær ekki skilið að fullu það verk sem Guð vinnur.“
Þar sem mannsævin er stutt getum við ekki tileinkað okkur nema takmarkaða þekkingu, og stór hluti þeirrar þekkingar byggist á getgátum sem eru breytingum undirorpnar. En þetta ástand er tímabundið því að Guð ætlar að veita trúuðu fólki eilíft líf í paradís á jörð. Þar eiga menn eilífðina fyrir sér til að rannsaka handaverk hans og viða að sér sannri þekkingu. — Sálmur 37:11, 29; Lúkas 23:43.
Við þurfum því ekki að óttast vangaveltur manna um að alheimurinn eigi eftir að farast. Þegar allt kemur til alls eru vísindin varla byrjuð að skyggnast undir yfirborðið en skaparinn gerþekkir eðli allra hluta. — Opinberunarbókin 4:11.
[Neðanmáls]
^ Stjörnufræði er vísindagrein sem fjallar um fyrirbæri og efni utan jarðar. Heimsfræði er ein grein stjörnufræðinnar og fæst við „uppruna, gerð og eðli alheimsins“. (Íslenska alfræðiorðabókin) Í heimsfræðinni er leitast við að skýra hvernig alheimurinn varð til, hvað hefur gerst í alheiminum síðan og hvað gæti orðið um hann í framtíðinni.
^ Þessar sprengistjörnur eru af gerð 1a sem svo er nefnd. Birta þeirra getur um stuttan tíma jafnast á við þúsund milljón sólir. Stjörnufræðingar nota þessar sprengistjörnur sem viðmið í mælingum.
^ Það var upp úr 1930 sem því var fyrst haldið fram að hulduefnið væri til og það var síðan staðfest upp úr 1980. Stjörnufræðingar mæla nú hve mikið hulduefni geti verið í vetrarbrautaþyrpingu með því að kanna hve mikið hún beygir ljós frá enn fjarlægari stjörnum eða vetrarbrautum.
^ Árið 2009 var tilnefnt „alþjóðlegt ár stjörnufræðinnar“ í tilefni af því að liðin voru 400 ár frá því að Galíleó Galílei beitti sjónauka fyrstur manna til rannsókna á himingeimnum.
[Rammi á bls. 25]
HORFÐU TIL HIMINS MEÐ AUÐMÝKT
Þegar þjónn Guðs horfði til himins á heiðskírri nóttu endur fyrir löngu fann hann til djúprar lotningar sem hann lýsti svo í ljóði. Í Sálmi 8:4 og 5 segir: „Þegar ég horfi á himininn, verk handa þinna, tunglið og stjörnurnar, sem þú settir þar, hvað er þá maðurinn þess að þú minnist hans, og mannsins barn að þú vitjir þess?“ Sálmaskáldið hafði þó hvorki sjónauka né sérhæfðar myndavélar. Ættum við ekki að finna til enn dýpri lotningar?
[Skýringarmynd á bls. 26]
(Sjá uppsettan texta í ritinu)
74% huldu- orka
22% huldu- efni
4% venjulegt efni
[Rétthafi myndar á bls. 24]
Bakgrunnur: Byggt á ljósmynd frá NASA.
[Rétthafi myndar á bls. 26]
Bakgrunnur: Byggt á ljósmynd frá NASA.