Kodėl kosmose egzistuoja vakuumas? Astrofizikų paaiškinimas ir, kodėl specifinis kosmoso vakuumas nėra visiškai tobulas

Mokslininkė Jackie Faherty iš Amerikos Gamtos istorijos muziejaus Astrofizikos departamento sako, kad pirmiausiai reikėtų nustoti kosminį vakuumą lyginti su vakuuminiu siurbliu. Vakuuminis siurblys paprasčiausiai prisipildo purvu ir dulkėmis, kuriuos nusurbia nuo kilimo (kad sukurtų siurbimą, siurblys naudoja slėgį). Tuo tarpu kosminis vakuumas veikia priešingai. Vakuume visiškai nėra materijos. Kosmosas yra beveik visiškas vakuumas – tačiau ne dėl siurbimo, o dėl to, kad jis yra beveik tuščias.

Dėl šio tuštumo yra sukuriamas neįprastai žemas slėgis. Ir nors praktiškai neįmanoma Žemėje atkartoti kosmose vyraujančio vakuumo, mokslininkai gali sukurti itin žemo slėgio sąlygas, kurios yra laikomos daliniu vakuumu.

J.Faherty sako, kad net ir pasitelkiant vakuuminio siurblio pavyzdį, vakuumo koncepciją suprasti yra sunku, kadangi tai yra priešinga sąlygoms, kuriose mes egzistuojame. Mūsų supratimas yra apribotas itin tankios, pilnos žmonių ir dinamiškos Visatos dalelytės. Todėl mums gali būti labai sudėtinga suprasti tokią tuštumą. Tačiau realybėje tai, kas normalu Žemėje, yra retenybė Visatoje, kurios didžioji dalis yra tuščia.

Kosmosas vis tiek būtų pakankamai tuščias, net jeigu ir neegzistuotų gravitacija. Kalifornijos technologijų instituto astrofizikas Cameronas Hummelsas sako, kad lyginant su Visatoje egzistuojančia erdve, joje nėra daug objektų. Anot NASA, vidutinis Visatos tankis yra 5,9 protono (teigiamą krūvį turinti subatominė dalelė) viename kubiniame metre. Tačiau gravitacija tam tikruose Visatos regionuose dar labiau padidina šią tuštumą, sutraukdama materiją į vieną vietą.

Iš esmės bet kokie du objektai, turintys masę, traukia vienas kitą – tai yra gravitacija. Kitaip tariant, anot J.Faherty, materija mėgsta būti šalia kitos materijos. Kosmose gravitacija suburia kelis objektus į vieną vietą. Kartu jų bendra masė padidėja, o dėl padidėjusios masės jų gravitacinė trauka dar labiau padidėja, dėl ko yra pritraukiama dar daugiau materijos. Augant masei, didėja gravitacinė trauka ir dėl ko dar labiau didėja masė.

C.Hummelsas aiškina, kad šiems gravitacijos karštiesiems taškams traukiant aplink esančią materiją, tarp jų esanti erdvė ištuštėja ir dėl to susiformuoja kosminė tuštuma. Tačiau Visata susikūrė ne taip. Mokslininkas pasakoja, kad po didžiojo sprogimo materija kosmose pasklido tolygiau – tarsi rūkas. Tačiau per milijardus metų gravitacija padėjo sutraukti materiją į asteroidus, planetas, žvaigždes, žvaigždžių sistemas ir galaktikas, dėl ko tarp jų atsirado tarpplanetinės, tarpžvaigždinės ar tarpgalaktinės tuštumos.

Tačiau net ir kosmoso vakuumas nėra visiškai tobulas. Net ir tarp galaktikų egzistuoja vos vieno atomo viename kvadratiniame metre tankis – o tai reiškia, kad net ir tarpgalaktinė erdvė nėra visiškai tuščia. Šioje erdvėje yra gerokai mažiau materijos, nei bet kokiame vakuume, kurį žmonėms pavyktų simuliuoti Žemėje.

J.Faherty primena, kad tuo tarpu Visata nuolatos plečiasi – užtikrindama, kad kosmosas ir toliau bus pakankamai tuščias.