Posted by გავიხსენოთ ჰაბლის კანონი: შორეული ობიექტები გვშორდება სიჩქარით, რომელიც ამ ობიექტებამდე მანძილის პირდაპირ პროპორციულია. ეს მანძილები კი ძალიან დიდი შეიძლება იყოს, ზოგიერთ მოდელში – შეუზღუდავიც. გამოდის, რომ თუ ჰაბლის კანონი ძალიან დიდი მანძილებისთვისაც მართებულია, მაშინ სიჩქარეებიც, მათ შორის სინათლის სიჩქარითაც, შეუზღუდავია. ვისაც ფარდობითობის სპეციალურ თეორიაზე გარკვეული წარმოდგენა გააჩნია (ფარდობითობის თეორია), გაურკვევლობაში ვარდება. თუმცა, სინამდვილეში, ჰაბლის კანონი ამ თორიას არ ეწინააღმდეგება. მანძილზე, რომელზეც სიჩქარე სინათლისას უტოლდება, ჰაბლის სფეროს უწოდებენ (ჰორიზონტს იქეთ). არის ობიექტები, რომლებიც გამოსხივების მომენტშიც და ახლაც ჰაბლის სფეროს მიღმა მდებარეობენ. ანუ მათი სიჩქარეები გამოსხივების გამოშვების მომენტშიც და ახლაც სინათლისაზე მეტია. თანამედროვე კოსმოლოგიური მოდელისთვის (ბნელი ენერგიის 70%-იანი წილით) ყველა დამზერადი წყარო 1,5-ზე მეტი წითელი წანაცვლებით, ამ მომენტისთვის სინათლისაზე მეტი სიჩქარეებით გვშორდება. კოსმოსურ მანძილებზე მდებარე წერტილთა სიჩქარეები შეიძლება არ იყოს შეზღუდული სინათლის სიჩქარით, უფრო მეტიც, სიჩქარის ცნება ორი სხვადასხვა მეთოდით შეიძლება შემოვიტანოთ: ობიექტამდე მანძილით ”ახლა” და მანძილით სინათლის გამოსხივების მომენტში.
კოსმოლოგიური მოდელი საშუალებას გვაძლევს გამოვთვალოთ, როგორ იცვლება მასშტაბი დროში. ანუ, როგორ იცვლება საკუთარი მანძილები ნებისმიერ მომენტში. ეს მონაცემი მხოლოდ ერთჯერ დამზერადია. დაკვირვებებით, საკუთარი დაშორების გამოთვლაც არ შეგვიძლია (ანუ შესაბამისი სიჩქარისაც). არც კოსმოსური დროა ჩვენთვის ხელმისაწვდომი, რომელიც, ასე რომ ვთქვათ, ”ყოვლისშემძლეს თვალსაწიერს” შეიძლება შეესაბამებოდეს. დაკვირვებას საკუთარი საათით ვახდენთ. ანუ, ეს არ არის შესაბამისი სიჩქარე დამზერით მიღებულ საერთო სურათში, თუმცა მნიშვნელოვანია სამყაროს მთლიანი სტრუქტურის წარმოდგენაში. ანოლოგიით საკუთარი დაშორებისა სინათლის გამოსხივების მომენტში, შეიძლება გვეფიქრა, რომ სწორედ ასეთნაირად დადგენილი სიჩქარე არის ის, რასაც დამკვირვებელი დაინახავს (სიჩქარე გამოსხივების მომენტში ”ყოვლისშემძლეს თვალსაწიერიდან”). სინამდვილე კი სხვაგვარია. საერთოდ, როგორ განვსაზღვრავთ სიჩქარეს? გავლილ მანძილს ვყოფთ დროის ინტერვალზე, რომელიც ამ მანძილის დასაფარავად დაგვჭირდა. თუ ეს – ინტერვალია კოსმოსური დროით, (რომელიც უშუალოდ, როგორც ხვდებით, დამკვირვებსლისთვის მიუწვდომელია), მივიღებთ გაფართოების ზემოთ აღნიშნულ სიჩქარეებს ”ახლა” ან ”მაშინ”. სამყაროს შიგნით მყოფი დამკვირვებლისთვის დროის ეს ინტერვალი მეტი იქნება, შესაბამისად, გაფართოების სიჩქარე- ნაკლები. ანუ, რაღაც სხვა სიდიდეა მოსაძებნი, სამყაროს გაფართოების მახასიათებელი, რომლის უშუალო გაზომვას დამკვირვებელი შეძლებს, გამოთვლების გარეშე კოსმოლოგიური მოდელების ჩარჩოებში.
მისაღებია სიჩქარე, დაკავშირებული კუთხური მანძილის ცვლილებასთან (ე.წ. ”ხილული სიჩქარე”). ჩვენ მისი გაზომვა საკუთარი საათით შეგვიძლია. იმის გამო, რომ კუთხური მანძილი საკუთარს ემთხვევა გამოსხივების მომენტში, დამკვირვებლის თვალსაწიერის ”ყოვლისშემძლესთან” დაკაშირებას შევძლებთ. ხილული სიჩქარე ჰორიზონტთან, ჩვენს ინტუიციურ წარმოდგენებთან შესაბამისობაშია: რეალისტურ კოსმოლოგიურ მოდელებში ნულისკენ მიისწრაფის. სინამდვილეში, როგორც შავი ხვრელების შემთხვევაში, სიჩქარის ისეთი განსაზღვრება უნდა გვქონდეს, როცა ჰორიზონტთან, დამკვირვებლის თვალთახედვაში, გაფართოება იყინება (შავი ხვრელების საიდუმლო). ხილული სიჩქარეც კარგად შეესაბამება მას. ზუსტი ფორმულებიდან გამომდინარე, რეალისტური მოდელებისთვის, ეს სიჩქარე ნულის ტოლი ხდება და სინათლის სიჩქარეს არასოდეს აჭარბებს. ჩვენი სამყაროსთვის მისი მაქსიმუმი, სინათლის სიჩქარის ნახევრის ტოლი დაახლოებით, მიიღწევა წითელი წანაცვლებისას z=3. აღსანიშნავია, რომ ჰაბლის კანონი სრულდება საკუთარი სიჩქარისთვის კოსმოსური დროის მიხედვით, ხილული სიჩქარისთვის კი არა. ხილული სიჩქარე, სინათლისაზე მეტი შეიძლება იყოს, თუმცა ამისათვის სამყარო საკმაოდ ეგზოტიკურად უნდა იყოს მოწყობილი.
რას დავინახავთ?
პრინციპში, სამყაროს გაფართოების უშულოდ დამზერის სამი საშუალება არსებობს:
- წითელი წანაცვლების ცვლილება;
- ელვარების ცვლილება (მოსული გამოსხივების ნაკადის);
- კუთხური ზომის ცვლილება.
ეს სამება ჩვენს მოდელში უნდა წარმოვადგინოთ. გალაქტიკები გაწითლებას დაიწყებენ, ხოლო მათი ელვარება და ზომები შემცირებას. არსებითია, რომ ”ყოვლისშემძლეს თვალსაწიერით” წარმოდგენას ჩვენ ვერ შევძლებთ, რომელშიც შორეული გალაქტიკები სულ უფრო სწრაფად და სწრაფად გვშორდება.
ჩვეულებრივ, ობიექტთა შეწითლება მათი დაშორების ანარეკლად არ აღიქმება. უახლოესი ათეული წლების განმავლობაში ჩატარებული დაკვირვებები წითელი წანაცვლების ზრდის უშუალო გაზომვების სშუალებას მოგვცემს, თუმცა სივრცული სიჩქარეების გამოთვლა რომელიმე მოდელის ჩარჩოებში მოგვიწევს. ამიტომ არც ჩვენი თვალთახედვით, არც სიჩქარის უშუალო გაზომვით, წითელი წანაცვლების დამზერილი ცვლილებები იდეალურად ვერ ჩაითვლება.
გალაქტიკები საწინააღმდეგო მიმართულებებით გაგვირბიან. გაფართოებასთან ერთად, არანაირი კურსის ცვლილებები არ იქნება. გალაქტიკებიდან მოსული გამოსიხვების ნაკადები შემცირდება (გალაქტიკათა ევოლუცია ნაგულისხმევი არ არის). მოდელში, გაფართოებადი სამყაროს წარმოდგენა შესაძლებელია, რეალურად კი გალაქტიკები ძალიან არახელსაყრელი ობიექტებია, იმის დასანახავად, თუ როგორ სუსტდება ისინი, ჩვენგან დაშორებასთან ერთად.
კუთხური ზომების ცვლილებებს მოდელშიც და რეალურ მონაცემებშიც შეუძლია გვიჩვენოს, როგორ ფართოვდება სამყარო დამკვირვებლის თვალსაწიერიდან. ჩვენ დავინახავთ, რომ დროთა განმავლობაში გალაქტიკათა ზომები მცირდება, თუმცა სხვადასხვა სიჩქარეებით. ხოლო ჰორიზონტთან ეს დაპატარავება გაიყინება.