Kodėl kosmosas nėra tikras vakuumas? Čia vyksta neįprasti dalykai

Kas yra vakuumas ir kodėl kosmosas nėra tikras vakuumas?

Pirmiausia, kalbant apie vakuumą pamirškite apie bet kokias analogijas su vakuuminiais siurbliais, ragina Amerikos gamtos istorijos muziejaus Astrofizikos padalinio vyriausioji mokslininkė jackie Faherty. Namuose naudojamas švarinimuisi skirtas aparatas iš esmės užsipildo šiukšlėmis ir dulkėmis, kurias nurenka nuo jūsų kilimų ir grindų. Kitaip tariant, vakuuminis siurblys naudoja slėgių skirtumą tam, kad sukurtų siurbimą. Tuo tarpu vakuumas pagal apibrėžimą yra materijos nebuvimas. Kosmosas yra beveik absoliutus vakuumas ne dėl to, kad jis kažką siurbia, o dėl to, kad jis yra beveik tuščias.

Ta tuštuma lemia labai, labai mažą slėgį. Ir nors kosminę tuštumą atkartoti Žemėje yra beveik neįmanoma, mokslininkai gali sukurti uždaras ekstremaliai žemo slėgio aplinkas, vadinamas daliniu vakuumu.

Netgi atmetus vakuuminio siurblio analogiją „suprasti vakuumo sąvoką yra beveik svetima, nes ji labai prieštarauja mūsų egzistavimo būdui“, – aiškina J.Faherty. Mūsų, žmonių, patirtis yra visiškai apribota labai tankioje, pilnoje, dinamiškoje Visatos dalelėje. Todėl mums gali būti sunku iš tiesų suvokti „nieką“ arba tuštumą, teigia mokslininkė. Bet iš tiesų tai, kas mums yra normalu čia, Žemėje, visos Visatos kontekste yra reta. Nes didžioji Visatos dalis yra beveik absoliuti tuštuma.

Viską valdo gravitacija

Net jeigu ir nebūtų gravitacijos, kosminė erdvė vis vien būtų ganėtinai tuščia. „Tiesiog nėra tiek jau daug visokių dalykų, vertinant santykinai su Visatos turiu, kuriame tuos dalykus galima būtų paskirstyti“, sakė Kalifornijos technologijų instituto (JAV) teorinis astrofizikas Cameronas Hummelsas. Vidutinis visatos tankis, NASA skaičiavimais, yra 5,9 protono (teigiamo krūvio subatominės dalelės) kubiniame metre. Bet tam tikruose Visatos regionuose gravitacija užpildo tą tuštumą – ji priverčia materiją „sušokti“ į gumulus.

Iš esmės bet kokie du masę turintys objektai vienas kitą traukia. Toks yra pagrindinis gravitacijos principas. Kosmose gravitacija du netoli vienas kito esančius objektus traukia vieną prie kito. Kartu jų kolektyvinė masė padidėja, o didesnė masė reiškia, kad naujasis objektas gali generuoti stipresnę gravitacinę trauką, kuri pritraukia dar daugiau kosminės medžiagos į tą gumulą. Masė didina gravitacinę trauką, o gravitacinė trauka didina masę.

O kadangi gravitacinė trauka sutraukia arti esančią materiją, tarp tų materijos sankaupų esanti erdvė ištuštėja ir susidaro tai, kas yra vadinama kosmine tuštuma, sako C.Hummelsas. Tiesa, Visata ne visada atrodė taip, kaip atrodo dabar. Iškart po Didžiojo sprogimo materija Visatoje buvo pasiskirsčiusi tolygiau, „beveik kaip rūkas“, – sakė C.Hummelsas. Bet per milijardus metų gravitacija tą materiją sutraukė į asteroidus, planetas, žvaigždes, žvaigždžių sistemas ir galaktikas, o tarp šių objektų tvyro tarpplanetinė, tarpžvaigždinė ir tarpgalaktinė tuštuma.

Tačiau netgi šis kosminis vakuumas nėra absoliutus. Tarp galaktikų kiekviename kubiniame metre yra mažiau nei po vieną atomą. Tai reiškia, kad tarpgalaktinė erdvė nėra idealiai tuščia. Bet gerokai tuštesnė nei bet koks vakuumas, kurį žmonės galėtų sukurti laboratorijoje Žemėje.

„O Visata tuo tarpu plečiasi“, – sakė J.Faherty, užtikrindama, kad kosmosas ateityje bus vis tuštesnis. „Atrodo taip vieniša“, – sakė ji.