Mekkora a galaxisunk mérete a világegyetemhez képest?

Azt hiszem, hogy a szemléletben van a hiba. Nem oly nagy, de lényegbevágó.

Alapjában véve igaza van a kérdezőnek. "Számításaim szerint mindössze 1 milliószor akkora az átmérője."

Igen, de ennek a köbét kell venni, ha "háromdimenziós" térben gondolkodunk. Az már picit több ugye. Így már ezertrilliószoros lesz az arány. Rögtön kérdésessé válik a "mindössze" kifejezés. :D

"Amúgy ha az Androméda 2,5 millió fényévre van, a galaxisunk meg 100 ezer fényév (kb.), akkor mindössze 25 "galaxisra" van tőlünk az Androméda. Úgy, hogy közben 2x akkora, mint a miénk." - mondod. Így van.

De valójában nem is ez a lényeg, habár a kérdés konkréten erről szólt. Mindenesetre álljon itt egy idézet:

"Bent az űrhajóban kezünkben szorítjuk a kormány fogantyúját. Kemény acél ez. De miből is áll? Atomokból, amelyeknek magjait elektronfelhő övezi. 10 ezer atommagot kellene egymás mellé helyezni, amíg a következő atommagot elérnénk. köztük hatalmas űr tátong. A Tejútrendszert csak 25-ször kell egymás mellé rakni, amíg a következő csillagrendszerig elérünk. Az acélban 10 ezer atommag távolságban van a következő atommag. A 10 ezret 25-tel osztva 400-at kapunk. Térsűrűségre átszámítva: az acél belsejében 400x400x400, azaz 64 milliószorta nagyobb az űr, mint a csillagrendszerek világában. Ez így megdöbbentő, de egyben téves is, mert sem a vas, sem a Világegyetem tere nem üres. Csak a mi számunkra tűnik annak, akik megszoktuk, hogy csak a szemünkkel látható, a kezünkkel megtapintható dolgokat ismerjük el valóságosan létezőknek. Sokáig éltünk ilyen látszatvilágban."

Megkérdezted volt: "Tehát azt mondod, hogy a tér nem az ősrobbanáskor kezdett el tágulni, hanem tér mindig is volt? Csupán ebben a végtelen térben történt egy hatalmas robbanás (az ősrobbanás) és most ebben a végtelen térben száguldanak a galaxisok?"

Nem, a téridő a "Big-Bang" során jött létre. Tudom, nehéz ezt elfogadni, - nincs is rá szemléletes képünk - de ez van. A tíz a mínusz harminchetediken másodperc előttről - jelenleg - semmi tudomásunk nincs, és valószínűleg nem is lehet. Ezt nevezik "Planck kor"-nak.

https://www.youtube.com/watch?v=1sqF86zwU_I&index=4&list=PL5..

dellfil

Azért olvasgasd el ezeket is:

Változó fénysebesség?

Semmi sem szent? kérdezi írásának címében John D. Barrow, a cambridge-i Egyetem matematikaprofesszora. Barrow számára a fénysebesség állandósága sem szent, szerinte éppen a változékony fénysebesség adna magyarázatot a világegyetem történetének több megoldatlan problémájára.

Einstein 1905-ben tette közzé speciális relativitáselméletét, azóta a fénysebesség különleges helyet foglal el a fizikusok gondolkodásában. Vákuumban a fény - kibocsátó forrásának sebességétől függetlenül - állandó, 299 792 458 méter/másodperc sebességgel halad, ennél gyorsabban nem lehet információt továbbítani. A fény véges sebessége nagy szerepet játszik a kozmológiában. Két részre osztja az univerzumot, egy látható és egy láthatatlan világegyetemre. Mindig létezik egy különleges "horizont", ameddig elláthatunk. Az univerzum méretét az a távolság határozza meg, amelyet a fény a kezdet, az ősrobbanás óta bejárhatott. Az idő múlásával ez a horizont tágul, kiterjedése ma mintegy tizenötmilliárd fényévre tehető. Mivel jel nem mozoghat a fénynél gyorsabban, ezért a fény csak a horizonton belül alakíthatott ki egyformaságot, nagy méretekben egyenletes sűrűséget és hőmérsékletet. Az univerzum azonban az elvárhatónál egyenletesebbnek tűnik. Erre sokféle magyarázatot próbáltak már adni, tavaly született a legújabb: a fény sebessége nem állandó, hanem változhat. Ez az ellenőrzésre váró feltevés átfogó magyarázatot ígér a kozmológia több alapvető problémájára.

A problémák sorában az első a horizont probléma. Ha az időben visszafelé haladva gondoljuk végig az univerzum történetét, akkor könnyen belátható, hogy volt egy olyan korai időpont, amikor a mai horizonton belüli tér egy része kívül esett az akkori horizonton. Tehát akkor nem volt elég ideje a fénynek ahhoz, hogy a mai horizonton belüli teret bejárja egyik szélétől a másikig. Emiatt nem simíthatta ki a mai horizont két széle közti hőmérséklet- és sűrűség-egyenetlenségeket. Összehangolatlan, szabálytalan eloszlásokat kellene tapasztalnunk, de éppen az ellenkezője a helyzet. A legnagyobb skálákon mérve a mai univerzumban csak néhány százezredrésznyi az eltérés az egyenletességtől.

Az univerzum sorsa a benne megtestesülő tömeg és energia mennyiségétől függ: vagy mindig tágulni fog a jövőben is, vagy a tágulás megáll és az összehúzódás a "nagy reccshez" vezet el. A jelenleg ismert értékek szerint a világegyetem ma nagyon közel van a két lehetőséget elválasztó kritikus értékhez. Ismereteink szerint a kritikus értéktől való eltérésnek az idő múlásával egyre nagyobbá kell válnia, ha a világegyetem csak a ma ismert anyagból és sugárzásokból áll. Ismét visszafelé haladva az időben, a kiinduló értékeknek tehát hihetetlenül közel kellett esnie a kritikus értékhez, amire nincs magyarázat. Ezt nevezik a laposság problémájának, mert a kritikus mértékben táguló tér geometriája inkább lapos, mint görbült.

A világegyetem tágulását Einstein általános relativitáselmélete írja le, ez két tagból álló gravitációs erőhatást enged meg. Az egyik tag a newtoni négyzetes törvény finomított változata, a másik tag másféle viselkedést ír le. A második erő a tárgyak közti távolsággal egyenes arányban nő (az első tag a távolsággal fordított arányban négyzetesen csökken). A második tag erősségét Einstein lambdával jelölte, de az elméletből sem lambda nagysága, sem előjele, tehát az erő vonzó vagy taszító jellege nem következik. Részecskefizikusok szerint az erő kiszámítható a korai univerzumban érvényesült kvantumhatásokból, jellege pedig taszító, minden tömeg taszítja a többit. Ez a számszerű becslés azonban 120 nagyságrenddel (!) nagyobb értéket ad meg annál, amit a tapasztalati tények, a csillagászati megfigyelések megengednek. Tehát a lambda-probléma is nyitott.

A horizont és a laposság problémájának megoldására 1981-ben vezették be az azóta nagyon népszerűvé vált inflálódó univerzum modellt. Eszerint röviddel az ősrobbanás után rövid ideig drámai gyorsasággal tágult a világegyetem, ez az infláció. Az említett két probléma tényleg megoldható ebben a világegyetemben. Nyitott kérdés, hogy miért kezdett el az univerzum inflálódni. A nagyon korai, forró világegyetemben létezhettek különleges, ismeretlen anyagfajták, amelyek taszítóvá változtathatták az egyébként vonzó gravitációs erőket, a taszító erők miatt lépett fel a gyors tágulás. Később a különleges részecskék átalakultak a ma ismert részecskékké, az infláció megállt, és az univerzum a ma ismert módon, egyre lassuló mértékben tágult tovább. Ez a hatékony elmélet azonban nem oldja meg a lambda-problémát. Újabb kérdések is felmerültek időközben. Egyes mérési adatok szerint a világegyetem tágulása gyorsul, vagyis a lambda erő ma is hatással van a tágulásra. Ez még nehezebbé teszi a laposság és a lambda-probléma megoldását.

Először John Moffat kanadai fizikus vetette fel, hogy a fénysebesség szentként tisztelt állandóságának feladása érdekes kozmológiai következményekkel jár. Tavaly Moffat (Torontói Egyetem), Andreas Albert (Kaliforniai Egyetem, Davis) és Joao Magueijo (Imperial College, London) számolta ki, milyen következményekkel járhat, ha a világegyetem korai szakaszában hirtelen megváltozott a fény sebessége. Barrow, az ismertetett cikk szerzője, más feltevéssel élt. Olyan világegyetem történetét követte nyomon számításaival, melyben a fény sebessége folyamatosan, a világegyetem tágulásával arányos ütemben változott. Az ötletek egyszerűek, de nem volt könnyű ezek alapján kellő szigorúsággal felépíteni az átfogó elméletet, hiszen a fénysebesség állandósága sokféle módon beépült a fizikába. Ha a fény a világegyetem történetének kezdetén a mainál lényegesen gyorsabban mozgott, majd elég gyorsan lelassult, akkor a horizont, a laposság és a lambda-probléma egy csapásra megoldódik. Találni olyan fénysebesség lassulási ütemeket, melyek mellett a legújabb tágulási problémák is kezelhetővé válnak.

Az új elmélet megalkotói szerint a tágulás kritikus értékétől való eltérés mértéke és a lambda erő nagysága egyaránt a fénysebesség négyzetével arányos, tehát a fénysebesség értékének gyors csökkenésével hosszú távon elhanyagolhatóvá válnak. A változó fénysebességre épített hipotézisnek az a nagy előnye az inflációelmélettel szemben, hogy nem kívánja meg ismeretlen, gravitációs taszító hatású anyagfajta létezését. Csak az univerzumban ma jelenlevő ismert anyaggal és sugárzásokkal számol. Az inflációelmélettel szemben megoldást kínál a lambda-problémára is.

A modell egyszerűsége és meglepő eredményessége miatt érdemes további, alaposabb vizsgálatokba kezdeni. Olyan átfogó gravitációs elméletet kellene kidolgozni, amely változó fénysebességgel számol és határesetben, változatlan fénysebességnél visszaadja a mai elméleteket. Olyan részletességgel kell kidolgozni az új elméletet, hogy ellenőrizhető következtetésekre vezessen. Az inflációelmélet már képes erre. A közeljövőben indítandó űrmissziók, a NASA 2000-ben útra kelő MAP szondája, majd az ESA európai űrügynökség Planck Surveyor szondája nagyon pontosan méri majd az univerzum hőmérsékleti fluktuációit. A pontos kísérleti adatok segíthetnek az elméletek ellenőrzésében, a versengő elméletek közti választásban.

Sok elméleti fizikus dolgozik azon, hogy a szuperhúr elmélet keretében egyesítse az alapvető kölcsönhatásokat. A szuperhúr elmélet részeredményei szerint a hagyományos természeti állandók (például a gravitációs, finomszerkezeti, Planck-állandó) állandósága is megkérdőjeleződik. Mások annak nyomát keresik, hogy a fénysebességre épített állandók elemzésével ki lehet-e mutatni a fénysebesség hajdani változékonyságának mai maradványait. Barrow és Maguiejo lát erre reményt, ezért például kvazárok spektrumában az atomi átmenetek frekvenciáit elemzik nagy pontossággal. Barrow szavaival ez lehet az az ablak, amely a fizikai valóság következő szintjére nyílik.

New Scientist, 1999. július 24.

Jéki László

[link]

[link]

Ősrobbanás után infláció

A WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) műhold mérési adatai alapján a Világegyetem őstörténetének eddig ismeretlen mélységeibe sikerült bepillantani. Mindössze billiomod másodperccel az Ősrobbanás után az Univerzum viharos gyorsasággal tágult. Az új adatok az eddig legerősebb bizonyítékot szolgáltatják a korai Univerzum inflációs jellege mellett. A WMAP űrszonda a Világegyetem mikrohullámú háttérsugárzásának eloszlását méri. Ez a háttérsugárzás a Világegyetemnek az Ősrobbanás után 380 ezer évvel fennállt állapotáról ad információt.

A Világegyetem inflációs modelljét Alan H. Guth (MIT) dolgozta ki 1979-ben. Az infláció itt azt jelenti, hogy a korai szakaszban, billiomod másodperccel az Ősrobbanás után a Világegyetem gyorsulva tágult, egy mikroszkopikusan kicsiny térrész tágult szempillantásnyi idő alatt csillagászati méretűvé. Az inflációs modell érvényességére az első bizonyítékot a mikrohullámú háttérsugárzás nagy léptékben egyenletes eloszlása szolgáltatta. Az újabb bizonyíték a háttérsugárzás finom eltéréseinek feltárásából származik.

Korábbi vélekedés szerint a korai Univerzumban a sugárzás hullámai, fodrozódásai nem függtek a hullámok méretétől, fényességük egyforma volt. Az inflációs modellek szerint viszont a nagyobb hepehupák fényesebbek, mint a kisebbek. (Az inflációs modelleknek is több változatuk született meg, ezek részletkérdésekben eltérnek egymástól, de ebben a kérdésben megegyeznek.) A nagy hullámok korábban keletkeztek, mint a kisebbek, mai nagyobb méretük ugyanis annak köszönhető, hogy hosszabb ideig „éltek” inflációs korban. Az infláció előrehaladtával csökkent az inflációt előidéző hatás ereje, ezért a később keletkezett, kisebb hullámzások kevésbé fényesek. A WMAP új, nagyon finom felbontású adatai pont ilyen összefüggést mutattak, a kisebb hullámzások a nagyobbaknál kevésbé fényesek.

Az eredmény az inflációs modellek egy részével nem fér össze, ezeket kizárhatjuk. Maradt azonban jó néhány változat, amelyek összhangban vannak a mérési adatokkal annak ellenére, hogy fizikai alapjaik jelentősen különböznek. Ezek között egyelőre nem tudunk dönteni. A bizonytalanságot fokozza, hogy a mérési adatokhoz teljesen más, nem inflációs elmélet is illeszthető. Paul Steinhardt és Neil Turok egy ciklikus univerzummodellt dolgoztak ki. Elméletük szerint a Világegyetem egy „nagy reccs” során összeroppan, majd egy Ősrobbanással új ciklusba kezd. A nagy reccs és a nagy bumm újra és úja végbemegy, az átalakulás pedig ingadozásokat kelt a mikrohullámú sugárzásban. Ebben a leírásban is a nagy foltok lesznek a fényesebbek, ahogy a WMAP kimérte.

Néhány éven belül kísérleti tények alapján dönthetünk az inflációs és a ciklikus modell között. Az inflációs elmélet szerint a mikrohullámú háttérsugárzás polarizációját az infláció idején fellépett gravitációs hullámok is befolyásolták. A ciklikus modell nem számol ilyen hatással. A tisztázáshoz a mainál pontosabb mérésekre lesz szükség, ilyen feladat vár az Európai Űrügynökség Planck-űrszondájára, felbocsátását a jövő évre tervezik.

[link]

[link]

dellfil

"Igen, de ennek a köbét kell venni, ha "háromdimenziós" térben gondolkodunk."

Miért kéne a köbét venni?

Bár nem tőlem kérdezted, de megpróbálok valami szemléletes példával válaszolni. Jézuskától építőkészletet kértem, mivel nem voltam válogatós, és beértem egyfajta építőkockával, ezért kaptam tőle 1 millió darab 1 cm élhosszúságú dobókockát. Hogy mit csináltam vele? Kimentem vele az utcára, és szépen egyesével sorba raktam. Így lett egy 1 millió centi hosszú dobókocka csíkom. Csakhogy jött az a nyomi jegyző, és kérte a területfoglalási engedélyemet. Mivel az nem volt, ezért vihettem haza az egészet. A szobában viszont építettem belőlük egy szép nagy kockát, aminek minden éle pont egy méter hosszú. Ekkor jöttem rá. Hogy a méteres kockám egymilliószor nagyobb az egycentis kockánál. Mert 100x100x100 az 1 millió, röviden 100 a köbön, vagy 10^6. Ha én hasonló arányt szeretnék elérni, mint a Galaxisunk és a Világegyetem, akkor 1000000x1000000x1000000 dobókockára lenne szükségem, rövidebben 1 millió a köbön, még rövidebben 10^18. Persze ez sem korrekt hasonlat, mert a Galaxisunk átmérője kb 97800 fényév, míg legnagyobb vastagsága 16300 fényév.

Arra akarok rávilágítani, ha két térbeli kiterjedéssel rendelkező testnek csak az egyik dimenzióban mért nagyságát veted össze, az nem igazán adja vissza az egymáshoz mérhető arányukat. Mert a Világegyetemben a Galaxis méretű építőkockákból nem csak egy csíkot lehet kirakni, hanem van még bőven hely a másik két irányban is (le-fel, jobbra-balra).