Posted by ასტრონომები, ტერმინს – დიდ აფეთქება, ერთმანეთთან დაკავშირებული ორი მნიშვნელობით იყენებენ. ერთის მხრივ, ტერმინში იგულისხმება თვითონ ეს მოვლენა, რომელმაც სამყარო დაახლოებით 15 მილიარდი წლის წინათ გააჩინა; მეორეს მხრივ – მისი განვითარების ყველა სცენარი, გაფართოებისა და გაცივების პროცესებით.
დიდი აფეთქების კონცეფცია წინა საუკუნის ოციან წლებში გაჩნდა, ჰაბლის კანონის აღმოჩენასთან ერთად(1920). კანონის მიხედვით, ხილული სამყარო ფართოვდება აჩქარებით და გალაქტიკები ერთმანეთს შორდება. არ იქნება ძნელი, ეს პროცესი წარმოდგენით უკან რომ ”გადავახვიოთ” და დავინახოთ, როგორი იყო ერთ წერტილში თავმოყრილი ზემკვრივი კოსმოსი. სამყაროს განვითარების ასეთი დინამიკა ორი უმნიშვნელოვანესი ფაქტით მტკიცდება(რა აფეთქდა დიდ აფეთქებაში?).
კოსმოსის მიკროტალღური ფონი
1965 წელს ამერიკელმა ფიზიკოსებმა არნო პენზიასმა და რობერტ უილსონმა აღმოაჩინეს, რომ სამყარო, მიკროტალღური დიაპაზონის ელექტრომაგნიტური გამოსხივებით არის გამსჭვალული. შემდგომმა გაზომვება აჩვენა, რომ ეს არის აბსოლუტურად შავი სხეულის გამოსხივება, რომელიც ახასიათებთ ობიექტებს ტემპერატურით დაახლოებით –270°С (3 კელვინი). ე.ი. აბსოლუტურ ნულზე სულ რაღაც 3 გრადუსით მეტი.
უბრალო ანალოგიას, მიღებული რეზულტატის თქვენთქვის გასაგებად ინტერპრეტაცია შეუძლია. წარმოიდგინეთ, რომ ზიხართ ბუხართან და უყურებთ ნახშირს. სანამ ცეცხლი ელვარებს ნახშირს მოყვითალო ელფერი აქვს. ცეცხლის განელებასთან ერთად ქავანახშირი მკრთალი მოვარდისფრო, შემდეგ კი მუქი წითელი ხდება. როცა ცეცხლი ჩაქრობის პირასაა, ვერანაირ ხილულ გამოსხივებას ვერ დაინახავთ, თუმცა თუ ხელებს ახლოს მიიტანთ ბუხართან, შევიგრძნობთ სითბოს, ანუ ნახშირი ისევ ასხივებს ენერგიას, თუმცა უკვე თქვენთვის უხილავ, ინფრაწითელ დიაპაზონში. რაც უფრო ცივია ობიექტი, მით დაბალია გამოსხივების სიხშირე, ტალღა კი შესაბამისად გრძელი. ასე ვთქვათ, პენზიასმა და უილსონმა გაზომეს ”კოსმოსური ქვანახშირის” ტემპერატურა, მას შემდეგ რაც ის 15 მილიარდი წლის განმავლობაში ცივდებოდა. ანუ გამოსხივებამ დაკარგა ენერგია და მიკროტალღურში გადავიდა.
ყოვლისმომცველი რელიქტური გამოსხივების სპექტრი, აბსოლუტურად შავი სხეულის გამოსხივების სპექტრს შეესაბამება ტემპერატურით 2,725 კელვინი(-270 0C). მისი მაქსიმუმი 160,4 გჰც(გიგაჰერცი)-ზე მოდის, რაც 1,9 მილიმეტრის სიგრძის ტალღას შეესაბამება. ის იზოტროპულია(ერთგვაროვანი) – 0,01% სიზუსტით, ტემპერატურის საშუალოკვადრატული გადახრით – 18 მკკ(მიკროკელვინი). დიპოლური ანიზოტროპია, რომელიც რელიქტური გამოსხივების მიმართ დედამიწის მოძრაობის გამო დეპლორისეული ეეფქტით არის გამოწვეული, აქ გათვალისწინებული არ არის(ყველაზე უფრო ცხელსა და ცივ უბნებს შორის განსხვავება 6,8 მკ(მილიკელვინი).
რელიქტური გამოსხივების ენერგეტიკული სიმკვრივე 0,25 ევ/სმ3-ს უტოლდება(4.10-14 ჯ/მ3), ან 400-500 ფოტონი მ3-ზე.
სიხშირეს 30-300 გჰც, რომელშიც სამყაროს მიკროტალღური გამოსხივებაც არის მოქცეული, უკიდურესად მაღალი სიხშირე ეწოდება(EHF). გამოყენება – რადიოასტრონომია, მაღალსიხშირული სარელეო კავშირში, რადიოლოკაცია, მედიცინა, თანამგზავრული კავშირი.
ისტორიულად ამ აღმოჩენამ დიდი აფეთქების შესახებ კოსმოლოგიური თეორიის დამკვიდრება განაპირობა. სამყაროს სხვა მოდელები(მაგ: სტაციონალური სამყარო) სამყაროს გაფართოების ფაქტს ხსნის, მიკროტალღური ფონის არსებობას კი ვერა(არაგაფართოებადი სამყაროს მოდელი).
მსუბუქი ელემენტების სიმრავლე
ადრეული სამყარო იყო ძალიან ცხელი. თუ ამ დროს პროტონები და ნეიტრონები მსუბუქ ბირთვებში ერთიანდებოდა, ამ ბირთვების არსებობის დრო უმნიშვნელოდ მცირე იყო, რადგან შემდგომი შეჯახების დროს, სხვა ბირთვთან, ხდებოდა ისევ ელემენტარულ კომპონენტებად დაშლა. გამოდის, რომ დიდი აფეთქებიდან გავიდა 3 წუთი, სანამ მატერია გაცივდა ტემპერატურამდე, რომლეზეც ბირთვების შეჯახების ძალა შემსუბუქდა და ელემენტარულმა ნაწილაკებმა მდგრადი ბირთვების წარმოქმნა დაიწყეს. ადრეული სამყაროს ისტორიაში ეს იყო მსუბუქი ბირთვების შექმნის მომენტი. ყველა ბირთვი, რომელიც პირველი სამი წუთის განმავლობაში ჩნდებოდა, აუცილებლად მაშინვე იშლებოდა; მდგრადი ბირთვების ფორმირება ამის მერე დაიწყო.
ბირთვების ეს პირველადი წარმოქმნა(ნუკლეოსინთეზი) სამყაროს ისტორიის ადრეულ ეტაპზე დიდ ხანს არ გაგრძელებულა. პირველი წუთების გასვლიდან ძალიან მალე, ნაწილაკები ისეთი მანძილებით დაშორდა ერთმანეთს, რომ მათ შორის შეჯახებები უკიდურესად მცირე გახდა, ამით ნუკლეოსინთეზი ფაქტიურად შეწყდა. ამ მოკლე პერიოდში ნეიტრონებისა და პროტონების შეჯახებების შედეგად გაჩნდა დეითერიუმი(წყალბადის მძიმე იზოტოპი ერთი პროტონითა და ნეიტრონით ბირთვში), ჰელიუმი-3(ორი პროტონი და ნეიტრონი), ჰელიუმი-4(ორი პროტონი და ორი ნეიტრონი) და ლითიუმი-7-ის უმნიშვნელო რაოდენობა(სამი პროტონი და ოთხი ნეიტრონი). უფრო მძიმე ელემენტები მოგვიანებით გაჩნდა – ვარსკვლავების ფორმირების დროს(სამყაროს პირველი ელემენტები: წყალბადი, ჰელიუმი, ლითიუმი).
დიდი აფეთქების თეორია საშუალებას იძლევა ადრეული სამყაროს ტემპერატურა და ნაწილაკების შეჯახებების სიხშირე დავადგინოთ. შესაბამისად, ჩვენ შეგვიძლია გამოვითვალოთ სხვადასხვა მსუბუქი ბირთვების რაოდენობების შეფარდება სამყაროს განვითარების ადრეულ ეტაპზე. თეორიული შედეგები კარგად ემთხვევა დამზერად, პრაქტიკაზე მიღებულ შედეგებს(ბირთვების ვარსკვლავებში შემდგომი ჩამოყალიბების გამოკლებით), რაც დიდი აფეთქების ჰიპოთეზის საუკეთესო მტკიცებულებაა.
მოყვანილი ორი მაგალითის გარდა, თანამედროვე კვლევებმა აჩვენა, რომ დიდი აფეთქების კოსმოლოგიური თეორია და თანამედროვე, ელემენტარული ნაწილაკების თეორია კარგად ეწყობა ერთმანეთს და ბევრ ფუნდამენტურ საკითხებს ხსნის სამყაროს აგებულების შესახებ. რა თქმა უნდა, რჩება კითხვებიც: ჩვენ ვერ ვხსნით თვითონ სამყაროს გაჩენის მიზეზს; გაუგებარია ისიც, მოქმედებდა თუ არა მისი გაჩენის დროს ახლანდელი ფიზიკური კანონები. თუმცა, დღეისათვის თვითონ დიდი აფეთქების დამადასტურებელი მტკიცებულებების რაოდენობა საკმარისზე მეტია.