Posted by ცნობილია, რომ სამყარო ფართოვდება, თან აჩქარებით. გაფართოების დამადასტურებელი ყველა ექსპერიმენტული მონაცემი ირიბი მეთოდებით არის მიღებული: პირდაპირი დამზერა ტელესკოპების დაბალი მგროძნობელობის გამო ვერ ხერხდება. თუმცა ამ ტელესკოპების მცირე მოდიფიკაციით, გაფართოების პირდაპირი დამზერა ხელმისაწვდომი შეიძლება გახდეს.
სამყაროს გაფართოება
შორეული გალაქტიკები გვშორდებიან, რაც უფრო შორს არიან ისინი, მით უფრო სწრაფად გაგვირბიან. ეს ფაქტი, ისევე როგორც ჰაბლის კანონი, რომელიც ამ გალაქტიკებამდე მანძილებსა და მათ სიჩქარეებს ერთმანეთთან აკავშირებს, დიდი ხანია ცნობილია(მოკლედ კოსმოლოგიური მოდელის შესახებ).
სამყაროს აჩქარებული გაფართოების პირველი მტკიცებულებები 1998 წელს გამოჩნდნენ. თანამედროვე კოსმოსლოგიური მოდელის მიხედვით ამ აჩქარებაზე პასუხისმგებელი სრულიად უჩვეულო სუბსტანცია აღმოჩნდა – ე.წ. ბნელი ენერგია(ალბერტ აინშტაინი – დაკარგული ხელნაწერი).
სამყაროს აჩქარებული გაფაროების პირდაპირი დანახვა ჩვენ არ შეგვიძლია. გვაქვს მხოლოდ კატალოგი ობიექტებისა, რომლებიც ჩვენიდან სხვადახსვა მანძილებზე მდებარეობენ. მათ სიჩქარეებსა და ელვარებას ვზომავთ, მიღებულ მონაცემებს თეორიულად მიღებულებს ვადარებთ და ვხვდებით, რომ მონაცემთა ნაკრები უბრალო თანაბარი გაფართოებით ვერ აიხსნება. სამაგიეროდ, ვარაუდი ბნელი ენერგიის შესახებ, რომელსაც სხვა კოსმოლოგიური მონაცემებიც ამტკიცებენ, ყველაფერს თავის ადგილზე აყენებს.
მიუხედავად ამისა, მეტი დამაჯერებლობისთვის, სამყაროს აჩქარებით გაფართოების ფაქტი პირდაპირი დამზერითაც უნდა დადასტურდეს. ამის გაკეთება ე.წ. სენდიჯ-ლოუბის ტესტით შეიძლება. ვაკვირდებით რომელიმე შორეულ ობიექტს, მისი მორაობის სიჩქარეს დოპლერის ეფექტით ვადგენთ. თუ წყარომ სინათლე ერთი ტალღის სიგრძეზე გამოასხივა, ხოლო ჩვენ მის რეგისტრირებას, უფრო მეტი სიგრძის, მეორეზე ვახდენთ, მაშინ ამ მონაცემების შეფარდებით წყაროს წითელ წანაცვლებას – z-ს ვგებულობთ, ამ უკანასკნელით კი წყაროს გადაადგილების სიჩქარეს. თუ ასეთ გაზომვებს წლების განმავლობაში ჩავატარებთ, ადრე თუ გვიან შევამჩნევთ, რომ წითელი წანაცვლება მატულობს – სინათლის წყარო აჩქარებით გვშორდება. ასეთი გაზომვებისას სხვადასხვა ობიექტების ერთმანეთთან შედარება, იქამდე მანძილებისა თუ სიკაშკაშის დადგენა არ გვჭირდება. ერთი და იგივე ობიქტის წითელ წანაცვლებაზე დაკვირვებაც სრულიად საკმარისია, ოღონდ დიდი ხნის განმავლობაში. სპქტროკსოპული გაზომვების სიზუსტე მაღალია, თვითონ წყაროც არსად არ ქრება, შეიძლება მოგვეჩვენოს, რომ პრობლემა ამით გადაწყვეტილია.
პირველ რიგში, სავარაუდო აჩქარება ძალიან მცირე უნდა იყოს. ყველაზე უფრო უხეში შეფასებისთვის სინათლის სიჩქარე სამყაროს ასაკზე(13,8 მლრდ. წელი) გავყოთ, მივიღებთ 2(მ/წმ)/წელი, ანუ დაახლოებით 10−10-ს თავისუფალი ვარდნისგან დედამიწაზე. ასეთი აჩქარება დიდი წითელი წანაცვლების(z) მქონე ობიექტებს უნდა ჰქონდეთ, იმ პირობით, რომ ისინი მართლაც ჩქარდებიან.
აქ, მეორე სირთულე იჩენს თავს. გაფართოება ყოველთვის აჩქარებული არ იყო. კოსმოლოგიური მასშტაბებით აჩქარება შედარებით მცირე ხნის წინათ დაიწყო, როცა სამყარო 10 მილირდ წელს ითვლიდა. მანამდე სამყარო შენელებით ფართოვდებოდა: გრავიტაციული მიზიდულობა ბნელი ენერგიის განმზიდველ ეფექტზე დომინირებდა. ამიტომ თუ z > 2-ზე წანაცვლების მქონე შორეულ გალაქტიკებს ვაკვირდებით, მათ დავინახავთ ეპოქაში, როცა გაფართოება ჯერ კიდევ არ იყო. ამის გამო, აჩქარებაზე დასაკვირვებლად შედარებით ახლოს მდებარე ობიექტებზე ”ყურება” გვიწევს. სიახლოვის გამო მათი აჩქარებაც მცირე იქნება. გამოთვლების მიხედვით, დაახლოებით 0,4(სმ/წმ)/წელი.
მესამე სიძნელე ბანალური ფაქტიდან გამომდინარეობს, გალქტიკები ხომ ერთმანეთზე ზემოქმედებენ. ანუ მათ ჩვეულებრივი აჩქარებაც გააჩნიათ, გამოწვეული მიზიდულობის ძალით და არა სამყაროს გაფართოებით. ეს ფაქტიც გასათვალისწინებელია, უნდა მოხდეს მისი და კოსმოლოგიური ეფექტის ერთმანეთისგან გარჩევა. თვითონ მზის სისტემაც, შესაბამისად საზომი მოწყობილობაც, ცენტრიდანულ აჩქარებას განიცდიან, რომელიც ჩვენი გალაქტიკის ცენტრისკენ არის მიმართული. საბედნიეროდ, ეს საკუთარი აქჩარება პულსარების მდგრადი პერიოდების სშუალებით ძალინ ადვილად კონტროლდება.
მეოთხე სიძნელე მანათობელ ობიექტში მოძრავ ნივთიერებებს უკავშირდება. შორეული გალაქტიკის სინათლე, მასში არსებული ობიექტებისა და წაგრძელებული რეგიონების ნათებათა ერთობლიობაა. ყოველ მათგანს გალქტიკაში მოძრაობის საკუთარი სიჩქარეები გააჩნიათ. ერთი მანათობელი ობიექტის შიგნითაც კი არიან ატომები, რომლებიც გამოსხივების მომენტში ან ჩვენი მიმართულებით მოძრაობენ, ან პირიქით. ამის გამო არა ერთ ტალღაზე გამოსხივებილ სინათლეს ვხედავთ, არამედ გამოსხივების ოდნავ გადღაბნილ ხაზს. მასში მიზერული კოსმოლოგიური წანაცვლების გამორჩევა ძალიან ძნელია.
აჩქარების პირდაპირი დამზერა წყალბადის რადიოხაზში
ეს მეთოდი სიახლეს არ წარმოადგენს, თუმცა აქამდე არც განსაკუთრებული დამაჯერებლობა არსებობდა, რომ მეთოდით აჩქარების საიმედოდ აღმოჩენა მოკლე ვადაში მოხდებოდა. პრობლემა მშენებლობის პროცესში მყოფი რადიოტელესკოპების მოდიოფიკაციით შეიძლება გადაიჭრას.
მეთოდი იგივე ეფექტს ეფუძნება, თუმცა არა გამოსხივების, არამედ შთანთქმის ხაზებისთვის, არა ოპტიკურ დიაპაზონში, არამედ 21 სანტიმეტრის სიგრძის რადიოგამოსხივებისთვის. ეს რიცხვი შემთხვევითი არაა. სპექტრის ეს ხაზი მაშინ ჩნდება, როცა წყალბადის ატომში მდებარე ელექტრონი ენერგეტიკულად ორ ერთმანეთ ახლო დონეებზე ხტება(აღსანშნავია, უცხოპლანეტელთა სიგნალებსაც ამ ტალღაზე ეძებდნენ – WOW და სხვა სიგნალები…).
ცის ამ სიგრძის ტალღაზე დაკვირვება გალაქტიკებში არსებული ნეიტრალური ატომური წყალბადის ღრუბლების კარტოგრაფირების საშუალებას იძლევა. თუ საკმარისად სქელი წყალბადის ღრუბელი რომელიმე უფრო შორეული ობიექტიდან გამოსხივებული რადიოტალღების გზაზე აღმოჩნდება, ჩვენ შთანთქმის ხაზებს დავინახავთ – ანუ ჩავარდნებს ამ რადიოსიგნალის ინტენსიურობაში. გაზომვებით მიღებული ტალღის სიგრძის შედარებით ნომინალურთან, წყალბადის ღრუბლის სიჩქარეს დოპლერის ეფექტით გავიგებთ. აღსანიშნავია, რომ 21 სმ. ტალღას ნეიტრალური, ანუ ცივი წყალბადის ღრუბელი ასხივებს, ამიტომ მისი შემადგენელი ცალკეული ატომებიც დაბალი სიჩქარეებით მოძრაობენ და სპექტრული ხაზებიც ნაკლებად გადღაბნილი იქნება, ვიდრე ცხელი წყალბადის შემთხვევაში შეიძლებოდა მიგვეღო.
ამჟამად შენდება რადიოტეკლესკოპები, რომლებიც უხლოეს წლებში სამყაროზე დაკვირვებას ხსენებულ ტალღის სიგრძეზე დაიწყებენ, საჭირო წითელ წანაცვლებებზე. მაგალითად, კანადური CHIME, რომელიც მომავალ წელს დაიწყებს მუშაობას, ან შედარებით მოგვიანებით, გიგანტური პროექტი SKA(ყველაზე სწრაფი ტელესკოპი), რადიოანტენების საერთო ფართობით კვადრატული კილომეტრი. მათი ძირითადი ამოცანები სამყაროში წყალბადის სივრცული განაწილების დადგენას უკავშირდებიან, თუმცა მათი, აჩქარებული გაფართოების დეტექტირებისთვის ადაპტირებაც შეიძლება. ამისათვის ტელესკოპის სპქეტრული გარჩევადობის შესაძლებლობა უნდა გაიზარდოს, ასევე უნდა გვქონდეს სიხშირის სტაბილურობის შენარჩუნების გარანტიაც(10 წელიწადში 10−11 დონეზე). პრინციპში, ამის რეალიზება სიხშირის თანამედროვე სტანდარტებით შეიძლება, თუმცა მათი დანერგვა ახლავე, მშენებლობის პროცესშივე უნდა მოხდეს.
21 სანტიმეტრინი ტალღით სამყაროს გაფართოების დადგდენას აქამდეც ცდილობდნენ. ბოლო შედეგები 2012 წელს უკავშირდება. 0,09-დან 0,69-მდე წითელი წანაცვლების მქონე ათეულობით ობიექტზე 13 წელიწადის განმავლობაში ჩატარებული დაკვირვებებით ასეთი შედეგი იქნა მიღებული: −5,5±2,2 (მ/წმ)/წელი(მეტრი/წმ, არა სანტიმეტრი/წმ!). მინუსი არა აჩქარებაზე მიუთითებს, არამედ შენელებაზე, რაც ერთი შეხედვით აჩქარებულ გაფართოებას ეწინააღმდეგება, თუმცა დიდი ცდომილებების გამო საბოლოო დასკვნების გაკეთება ნაადრევია. ნავარაუდევი აჩქარებული გაფართოების შესაგრძნობად, ექსპერიმენტის მგრძნობელობა სამი რიგით უნდა ამაღლდეს. სტატიის ავტორები გვარწმუნებენ, რომ ეს შესაძლებელია.
წინასწარი შეფასებებით, ექსპერიმენტ CHIME-სთვის, 10 წლიანი დაკვირვებებით, სამყაროს აჩქარებული გაფართოების რეგისტრირებას სტატისტიკური მნიშვნელობით 5 სტანდარტული გადახრის ფარგლებში გვპირდებიან. SKA-სთვის მხოლოდ რამდენიმე წელიწადზეა საუბარი. ხაზგასმით უნდა აღინიშნოს, რომ ეს გაზომვები არა მხოლოდ აჩქარებული გაფართოების ფაქტის დადგენით შემოიფარგლებიან, არამედ ისიც დადგინდება როგორ არის ის დამოკიდებული წითელ წანაცვლებაზე. ამით, ბნელი ენერგიის სხვადასხვა თეორიული მოდელებიც გადამოწმდება, მათ შორის გრავიტაციის ეკზიტიკური მოდელებიც. სხვაგვარად რომ ვთქვათ, კოსმოლოგთა არსენალში კვლევისათვის საჭირო კიდევ ერთი მძლავრი ინსტრუმენტი აღმოჩნდება.
მიუხედავად ყველაფრისა ჩემი დაკვირვებების მიხედვით სამყაროს გაფართოების თეორია მცდარია. თითქოს ყველეფერი სწორადაა წარმოდგენილი, მაგრამ აქაც ბევრი უზუსტობებია. რატომ უნდა იყოს რადიაციის ფონის არსებობა სამყაროში მხოლოდ პირველი აფეთქების მიზეზი? ან თუნდაც წითელი წანაცვლება? სად დაიკარგა ინფრა წითელი ან ულტრაიისფერი ფონი? იქნებ ახლა ფართოვდება (თუ ეს დამტკიცდა) და მოვა დრო როცა შეკუმშვა დაიწყება. იქნებ ირხევა სამყარო ერთიანობაში.