„Visatai nerūpi, kas man patinka“: Nobelio premijos laureatas prof. Brianas Schmidtas apie besiplečiančią Visatą

„Visatai nerūpi, kas man patinka. Ji tiesiog daro tai, ką daro“, – taip apie vieną svarbiausių šiuolaikinės kosmologijos atradimų kalbėjo 2011 m. Nobelio fizikos premijos laureatas, JAV gimęs australų astrofizikas Brianas P. Schmidtas. Nobelio premija jam skirta už tai, kad parodė, jog Visata ne tik plečiasi, bet ir plečiasi vis greičiau. Vilniaus universitete viešėjęs prof. B. Schmidtas pasakojo apie Visatą ir apie vieną iš svarbiausių savo atradimų.

Kaip matuojame Visatą

Prof. B. Schmidtas pradėjo nuo to, ką pats vadino „pačia kosmologijos pradžia“ – matavimo problemos. Jis aiškino, kad atstumai iki kosminių objektų nustatomi pagal jų ryškumą: kuo objektas toliau, tuo jis atrodo blankesnis. Tačiau vien ryškumo nepakanka. Pasak mokslininko, šviesa taip pat leidžia suprasti, kaip objektai juda. XX a. pradžios stebėjimai parodė, kad galaktikų šviesa dažniausiai yra pasislinkusi į raudonąją spektro pusę, o tai reiškia, kad jos tolsta nuo mūsų. Jei objektai judėtų mūsų link, šviesa būtų pasislinkusi į mėlynąją pusę.

„Šių stebėjimų visuma leido padaryti esminę išvadą – Visata plečiasi. Remiantis tuo galima apskaičiuoti ir jos amžių. Visatai yra apie 14 milijardų metų ir tai daugiau ar mažiau teisingas atsakymas“, – sakė prof. B. Schmidtas ir pabrėžė, kad tai ne vieno atradimo, o dešimtmečius trukusių vis tikslesnių matavimų rezultatas.

Nuo plėtimosi prie greitėjimo

Nustačius, kad Visata plečiasi, kilo klausimas, kas vyksta toliau. Anot prof. B. Schmidto, gravitacija turėtų šį plėtimąsi lėtinti, todėl ilgą laiką buvo svarstomi trys scenarijai: Visata gali plėstis amžinai, gali sustoti arba gali pradėti trauktis. „Tokia buvo Visatos būklė 1994 metais“, – sakė jis.

Šiems scenarijams patikrinti mokslininkų komanda pasitelkė Ia tipo supernovas – itin ryškius žvaigždžių sprogimus, leidžiančius tiksliai nustatyti didelius atstumus. Jos yra penkis milijardus kartų ryškesnės už mūsų Saulę. Stebėdami šiuos objektus skirtingais laikotarpiais, tyrėjai galėjo palyginti, kaip keitėsi Visatos plėtimosi greitis. Tačiau rezultatai nustebino. Paaiškėjo, kad plėtimasis nelėtėja, o tolimi objektai yra dar toliau, nei tikėtasi – tai reiškia, kad Visata plečiasi vis greičiau.

„Kai tai pamatėme, nesakėme „valio“. Pagalvojome: padarėme kažkokią siaubingą klaidą“, – prisiminė prof. B. Schmidtas. Anot jo, komanda mėnesius tikrino visus duomenis, tačiau rezultatas nesikeitė. Tuo pat metu tą pačią išvadą padarė ir kita tyrėjų grupė.

„Man visai patiko idėja, kad Visata turi pradžią ir pabaigą. Atrodo gražu. Tačiau duomenys rodė ką kita. Visatai nerūpi, kas man patinka. Ji tiesiog daro tai, ką daro“, – sakė Nobelio premijos laureatas.

Didžioji Visatos dalis nežinoma

Bandydami paaiškinti šį reiškinį, fizikai sugrįžo prie Einsteino pasiūlytos kosmologinės konstantos – idėjos, kad pati erdvė turi energiją. Šiandien tai vadinama tamsiąja energija. Prof. B. Schmidtas pabrėžė, kad ji elgiasi kitaip nei įprasta materija, nes Visatai plečiantis jos tankis nemažėja.

Pasak jo, dabartiniais skaičiavimais, apie 70 proc. Visatos sudaro tamsioji energija, dar apie 25–30 proc. – tamsioji materija, o mums pažįstama medžiaga sudaro tik nedidelę dalį: „95 proc. Visatos sudaro dalykai, kurių mes niekada nesame aptikę Žemėje. Tamsioji materija nei skleidžia, nei sugeria šviesą, o tamsioji energija veikia priešingai nei gravitacija – ji spartina Visatos plėtimąsi“, – kalbėjo profesorius.

Nepaisant to, bendras modelis yra nuoseklus. Skirtingi stebėjimai – supernovos, kosminė foninė spinduliuotė, galaktikų struktūra – rodo tą patį vaizdą. „Tai netvarkinga Visata, bet būtent tokią istoriją mes vis matome“, – teigė prof. B. Schmidtas.

Ko dar nesuprantame

Nepaisant šių pasiekimų, kosmologijoje lieka neišspręstų klausimų. Vienas jų – vadinamoji Hablo įtampa, kai skirtingais metodais išmatuotas Visatos plėtimosi greitis nesutampa.

„Mes nežinome, kaip tai suderinti. Fizikoje net ir nedideli neatitikimai yra svarbūs, nes gali rodyti gilesnes problemas. Tokie skirtumai gali reikšti, kad dabartinis kosmologinis modelis dar nėra galutinis“, – teigė prof. B. Schmidtas.

Tolstanti Visata

Kalbėdamas apie ateitį, prof. B. Schmidtas pažymėjo, kad jei tamsioji energija ir toliau dominuos, Visatos plėtimasis tik spartės. Galaktikos vis labiau nutols viena nuo kitos, o jų skleidžiama šviesa mūsų nebepasieks. „Šviesa, kurią jos skleidžia šiandien, mūsų niekada nepasieks“, – pridūrė jis.

Anot profesoriaus, laikui bėgant stebima Visatos dalis vis labiau tuštės – ne todėl, kad galaktikos išnyks, bet todėl, kad jos pasitrauks už mūsų stebėjimo ribų. Paskaita nesibaigė aiškiu atsakymu, bet paliko platesnę perspektyvą. Didelė Visatos dalis vis dar lieka nežinoma, o net pažangiausi modeliai kelia naujų klausimų. Pasak prof. B. Schmidto, ši nežinomybė nėra mokslo silpnybė – priešingai, ji skatina kosmologijos pažangą.

Nobelio premijos laureato prof. Briano Schmidto paskaita yra šiais metais balandžio 27–30 dienomis vykstančios didžiausios Baltijos šalyse fizikos ir gamtos mokslų studentų konferencijos „Open Readings“ dalis.