Dar kartą apie tai, kur skuba Visata

Koks yra atsakymas į esminį klausimą „apie gyvenimą, Visatą ir viską apskritai“? D. Adams romane „Keliautojo kosmostopu vadovas po galaktiką“ („Hitchhiker’s Guide to the Galaxy“) kompiuteris „Deep Thought“ per 7,5 mln. metų apskaičiavo atsakymą – 42! Ir pasiūlė esmines paieškas atlikti patiems žmonėms…

Šių metų Nobelio premijos laureatais fizikos srityje tapo astrofizikai, 1998 m. nustatę, kad mums įprasta medžiaga sudaro tik 5 % Visatos turinio. Po Didžiojo sprogimo, kuris įvyko prieš 13,7 mlrd. metų, pastaruosius maždaug 5 mlrd. metų Visatą valdo ne gravitacija, o nežinomos kilmės jėga, dar vadinama tamsiąja energija, kuri verčia ją plėstis didėjančiu greičiu. Dabar didžiausiais telekopais matome daugybę galaktikų, tačiau po 20 mlrd. metų dėl šio greitėjančio plėtimosi jos atsidurs taip toli, kad stebėtojas nematys nieko, išskyrus savo galaktikos žvaigždes, o netrukus regimoje Visatos dalyje liks tik po žvaigždę, vėliau bus suardytos planetų sistemos, galiausiai ir pačios planetos subyrės į pavienius atomus, taigi… Visatos laukia „didysis suplėšymas“ (angl. Big Rip).

Trečiajame XX a. dešimtmetyje buvo pastebėtas įdomus sąryšis, vadinamas Hubble dėsniu: kuo toliau nuo mūsų yra kokia nors galaktika, tuo greičiau ji tolsta. Tai jokiu būdu nereiškia, kad mūsų galaktikos padėtis yra kuo nors ypatinga – paprasčiausiai plečiasi erdvė ir didėja atstumai tarp galaktikų. O jei mintyse laiką atsuktume atgal, pamatytume, kaip Visata susitraukia į tašką. Visatos plėtimasis buvo viena iš prielaidų Didžiojo sprogimo hipotezei iškelti. Be to, ją remia ir kosminės foninės spinduliuotės, kurios temperatūra apie 3 K, atradimas 1965 m.

Dvi nepriklausomos mokslininkų komandos: „Supernova Cosmology Project“ (Supernovų kosmologijos projektas), vadovaujama Saulo Perlmutterio, ir konkuruojanti „High-Z Supernova Search“ (Didelio raudonojo poslinkio supernovų paieška), vadovaujama Briano P. Schmidto ir Adamo G. Riesso, norėjo patikrinti hipotezę, kad po Didžiojo sprogimo Visata plečiasi lėtėdama, kaip ir turėtų būti dėl gravitacinės traukos. Visatos plėtimosi greitis mūsų aplinkoje – kelių šimtų mln. šviesmečių spinduliu – jau buvo išmatuotas. Tačiau, norint nustatyti plėtimosi greitį ankstyvoje Visatoje, reikėjo pažvelgti bent dešimt kartų toliau ir išmatuoti galaktikų atstumus bei jų tolimo greičius.

Abi komandos tyrimui pasirinko Ia tipo supernovas, kurių sprogimo galia yra beveik vienoda. Tokios žvaigždės sprogsta gana retai – mūsų Galaktikoje tik maždaug kas tūkstantį metų, todėl norint aptikti bent keliasdešimt supernovų reikia ilgai stebėti daugybę galaktikų. Aptikus supernovą, kurios spinduliuotė prilygsta didelės galaktikos visų žvaigždžių spinduliuotei, kelias savaites sekamas jos šviesio kitimas ir nustatomas atstumas iki jos. O atlikus spektrinius matavimus, remiantis Doplerio efektu, išmatuojamas supernovos, kartu ir jos galaktikos, tolimo greitis. Mokslininkai atliko milžinišką darbą – daugybę stebėjimų, didelės apimties duomenų analizę dar gana lėtais to meto kompiuteriais ir aibę tyrimų siekdami atsižvelgti į visus galimus matavimų iškraipymų šaltinius. Jiems pavyko užregistruoti supernovas, sprogusias daugiau kaip prieš 5 mlrd. metų.

Darbo rezultatai nustebino – tolimiausių supernovų spinduliuotės galia pasirodė esanti ketvirtadaliu mažesnė, nei tikėtasi. Tai buvo galima paaiškinti tariant, kad Visatai plečiantis maždaug prieš 5 mlrd. metų gravitacinė trauka tarp galaktikų susilpnėjo tiek, kad pradėjo dominuoti tamsioji energija, verčianti ją plėstis vis greičiau ir greičiau. Šiuo metu tamsioji energija sudaro maždaug 75 % Visatos bendrosios energijos. Likę 25 % priskiriami tamsiajai materijai (20 proc.) ir mums įprastai materijos formai (5 proc.), iš kurios sudaryti dujų debesys, žvaigždės, planetos ir mes patys. Tamsioji materija, be kurios negalime paaiškinti, kodėl nesuyra galaktikos, kuriose žvaigždės juda per dideliu greičiu, jau aptarinėjama apie 70 metų. Tačiau šių metų Nobelio premijos laureatų darbai parodė, kad dar sudėtingesnė problema yra tamsioji energija, ir šią problemą aktyviai bando spręsti daug mokslininkų – ne tik astrofizikai ir elementariųjų dalelių fizikai. Prie šių darbų prisideda ir Lietuvos tyrėjai.