2008-03-09

WMAP ne oferă compoziţia Universului

WMAP ne oferă compoziţia Universului
Satelitul american WMAP a dat publicităţii săptămâna aceasta cele mai recente şi mai precise rezultate ale compoziţiei Universului actual şi a Universului timpuriu, bazat pe 5 ani de colectare de date.


Categorie: Astronomie
Postată de: Adrian Buzatu

În 2006 s-a acordat premiul Nobel pentru fizică pentru satelitul Cobe de la NASA care în 1992 a confirmat teoria Big Bangului cu privire la evoluţia Universului. În 2001 a fost lansat satelitul WMAP tot de la NASA care a confirmat rezultatele satelitului Cobe oferind rezultate încă şi mai precise. După cinci ani de colectare de date experimentale, rezultate încă şi mai precise au fost anunţate săptămâna aceasta de echipa de cercetare WMAP. Fotografia aceasta oferită publicului de către NASA şi de echipa WMAP prezintă care este compoziţia de masă şi energie a Universului actual şi a Universului timpuriu, adică de când Universul avea vârsta doar de aproximativ 380.000 de ani, adică acum aproximativ 13.7 miliarde de ani.

Compoziţia de acum a Universului  

Analizând aceste fotografii putem constata câteva lucruri interesante despre Univers. De exemplu, în Universul actual 4.6% reprezintă atomii aşa cum sunt cei din dumneavoastră, din materia vie sau nevie de pe Terra, din stele sau din praful interstelar. Doar 4.6%!

Materia întunecată 

Aproape de cinci ori mai numeroasă este o formă de materie a cărei natură încă nu este cunoscută. Un premiu Nobel este garantat cui v-a reuşi să desluşească secretul materiei întunecate. Este o formă de materie prezentă peste tot în Univers, dar mai ales în jurul galaxiilor, are masă şi prin forţa gravitaţională influenţează modul în care se mişcă galaxiile sau stele în cadrul galaxiilor. De altfel, aşa a şi fost descoperită. I se spune materie întunecată pentru că nu emite lumină ca şi materia obişnuită. Propriu-zis, materia aceasta nu este întunecată, ci invizibilă, căci nu emite lumină şi nici lumina nu se reflectă de ea.

Energia întunecată 

Aşadar, împreună materia obişnuită şi materia întunecată formează doar 27.6% din Universul actual, adică un pic peste un sfert. Ce este restul de trei sferturi? Ei bine, o formă misterioasă de energie ocupă restul de 72% din Univers. Care este natura ei este un mare mister şi un alt premiu Nobel aşteapă cu siguranţă şi pe cel ce va desluşi secretui ei.

Ca să înţelegem mai bine despre ce este vorba, imaginaţi-vă Universul ca un balon. Spaţiul în care ne putem mişca în trei dimensiuni este reprezentat de suprafaţa acestui balon. Cum în afară de spaţiu nu mai există altceva, în analogia noastră tot ce există există pe suprafaţa balonului, iar nimic în interiorul lui şi nimic în afara lui. La începutul Universului, acest balon era foarte mic. Deodată, acest balon a început să se umfle. Acest proces este numit Big Bang, adică faptul că Universul era foarte mic şi apoi a devenit foarte mare. Chiar şi astăzi Universul este în expansiune.

Dar forţa gravitaţională ar atrage toate galaxiile între ele şi ar tinde ca expansiunea aceasta să fie din ce în ce mai înceată. Pentru a înţelege aceasta mai bine, imaginaţi-vă că aruncaţi un măr spre tavan, el merge din ce în ce mai sus (distanţa sa faţă de pământ este în expansiune), dar merge cu viteză din ce în ce mai mică pentru că gravitaţia îl trage în jos. La un moment dat mărul se va opri şi va cădea înapoi pe Pământ. Ei bine, aşa se credea şi despre Univers. Expansiunea balonului este o expansiune frânată, se va opri cândva şi apoi balonul va deveni iaraşi mic. Sfârşitul Universului ar fi astfel un Big Crunch, adică o mare implozie.

Totuşi, cu mare surprindere, rezultatele experimentului Cobe au arătat că Universul nu doar că nu este într-o expansiune frânată, dar este într-o expansiune accelerată! Este ca şi cum mărul nostru ar fi atras de o forţă invizibă spre tavan, iar această forţă ar fi mai puternică decât gravitaţia. Această forţă misterioasă antigravitaţională care face ca Universul să se extindă din ce în ce mai repede nu este alta decât această misterioasă energie întunecată care reprezintă 72% din compoziţia Universului actual.

Compoziţia Universului timpuriu

Privind însă imaginea ce prezintă compoziţia universului "beleluş", de când avea vârsta de aproape 380.000 de ani. Atunci este momentul când s-au format atomii, lumina devenind astfel liberă să circule în spaţiu. (aceasta este momentul când, la propriu, "s-a făcut lumină" în Univers). Lumina aceasta ce mergea în toate direcţiile emisă de electroni şi protoni şi apoi absorbită de aceştia a devenit atunci liberă a se deplasa prin spaţiul devenit pentru prima dată liber odată cu formarea atomilor. Lumina aceasta avea aceeaşi energie şi mergea în toate direcţiile (izotrop). Pe măsură ce Universul se extindea, temperatura sa scădea şi totodată şi temperatura asociată acestei lumini. Astăzi, această lumină ajunge pe Pământ din toate direcţiile din spaţiu şi este numită radiaţia cosmică de fond (cosmic microwave background, sau CMB în engleză). Detectarea experimentală a acestei lumini a reprezentat una din doveziile cele mai puternice în favoarea teoriei Big Bangului pentru evoluţia Universului.

Privind fotografia, realizăm că 15% din Univers era format din particule de lumină (fotoni), în timp ce astăzi aceştia au o contribuţie neglijabilă la compoziţia Universului. Observăm de asemenea că procentul de atomi era de 12% (de mai bine de două ori mai mare decât în prezent). De asemenea 10% din Univers era format din neutrini, particule produse în reacţiile nucleare în care era produs heliu în Universul timpuriu. Neutrinii au o masă foarte mică, dar sunt foarte numeroşi în Univers şi constuie materie deja cunoscută. Vedem însă că materia întunecată era de 63%, de mai bine de două ori mai des întălnită ca astăzi. Se crede că această materie întunecată masivă a fost cea care a grupat mase mari de hidrogen în nori, ducând la presiuni şi temperaturi ridicate, care au dat naştere primelor stele, la aproape 700 de milioane după Big Bang. Tot în diagramă vedem că nu era deloc energie întunecată când Universul era doar un "bebeluş".

Cum va sfârşi Universul?

De mii de ani, omenirea s-a întrebat de unde venim şi încotro ne ducem. În ultimii 20 de ani, odată cu sateliţii Cobe şi WMAP (şi alte experimente), cosmologia a ieşit din sfera filosofiei sau teologiei, devenind o ştiinţă adevărată, în care teorii sunt verificate de dovezi experimentale. Imaginea aceasta despre Univers este perfectibilă, măsurători şi mai precise vor ajusta unii termeni sau unele concepte, dar ne aflăm pe drumul cel bun şi încă şi mai aproape de cunoaşterea Universului. Universul a început acum 13.7 plus sau minus 0.2 miliarde de ani! Suntem cea mai norocoasă generaţie, prima din istoria umanităţii să avem acces la acest răspuns căutat de mii de ani de fiecare om în parte.

Cât priveşte întrebarea unde ne ducem, cosmologia oferă răspunsul ei (la teoria şi datele experimentale curente) despre sfârşitul Universului. Cum Universul este într-o expansiune accelerată, stelele se vor îndepărta de noi din ce în ce mai mult, urmând ca peste aproximativ 150 de miliarde de ani cerul nostru să fie negru, cu excepţia galaxiilor din grupul nostru local de galaxii. Celelalte galaxii vor fi prea departe pentru a putea fi observate experimental. Pe măsură ce Universul se va extinde şi mai mult se va răci atât de mult încât totul va îngheţa şi toată materia va fi nemişcată. Astfel viaţa de pe Pământ va muri. A se compara aceşti 150 de miliarde de ani cu vârsta Universului de acum, de 13.7 miliarde de ani, şi cu faptul că peste cam 7 miliarde de ani Soarele nostru îşi va termina combustibilul nuclear şi atunci va ucide viaţa de pe Terra.

PLANCK, urmaşul lui Cobe şi WMAP

Sateliţii Cobe şi WMAP au făcut din cosmologie o ştiinţă adevarată. Satelitul WMAP încă colectează date şi ne ajută să înţelegem Universul tot mai bine. Ambii sateliţi sunt americani, lansaţi şi operaţi de NASA. A treia generaţie de satelit din această categorie va fi lansat de Europa, prin Agenţia Spaţială Europeană, în toamna anului acestuia. Satelitul PLANCK va fi încă şi mai precis şi va oferi mărimile de mai sus (dar şi alte mărimi) cu o precizie încă şi mai mare şi vom înţelege Universul încă şi mai bine.

Comentarii

  • March 19, 2008, 11:43 pm - Adi

    Buna ziua, sunt de acord, cu anumite conditii, ce tin de a mentiona numele meu, Stiinta.info si link la articolul initial. Dar haideti sa discutam pe email, contactati-ma la adrian [at] stiinta.info. Va multumesc, Adi.

  • March 17, 2008, 8:04 pm - Natha.net

    Domnule Adi,
    Gasim articolul Dvs foarte interesant. Suntem editori ai portalului spiritual www.natha.net. Sunteti de acord sa il traducem in engleza si sa-l postam pe site-ul nostru? Va multumim.

  • March 11, 2008, 8:35 am - Adi

    Intr-adevar, habar nu avem ce este energia intunecata. Poate nu este nici macar energie, poate nu este forta. Este un fel de energie a vidului. Efectul Casimir este o forta de atractie intre doua metale plane, datorita particulelor de apar si dispar, create din vid, care vid are si el o energie nenula. Cum nu stim exact ce este energia intunecata, apar multe teorii care propun solutiile lor. Ceea ce este bine. Sa speram ca experimente viitoare vor alege teoria corecta si apoi poate in viitor da, vom reusi, sa manipulam spatiul timpul la nivel local. Dar atentie, nu noi ne-am deplasa cu viteza mai mare decat viteza luminii, ci am curba spatiul timpul tot asa cum rotind o foaie, poti sa faci un mic pas pentru tine, dar sa ajungi de la un colt al foiii la altul, care erau departate in mod normal cu mult daca mergeati doar de-a lungul foii care era plana.

  • March 11, 2008, 3:23 am - Mircea Catalin

    Foarte interesanta idee Domnule Adi referitoare la transformarea materii negre in materie normala sau in energie negativa. Daca ati avea dreptate (si sper sa aveti) am putea sa construim propulsoare care cunsuma energie negativa si care pot sa manipuleze spatiul si timpul la nivel local ceea ce inseamna ca vom putea sa constuim navete spatiale care merg cu viteze superioare vitezei luminii fara sa incalce teoria relativitatii.. vedeti linkul
    http://arxiv.org/abs/0712.1649

  • March 10, 2008, 10:35 pm - Adi

    Draga Iulian, entuziasmul tau de a afla mai mult ma incalzeste asa de mult si ma motiveaza sa scriu un articol suplimentar care explica cum anume s-au facut masuratorile. Pentru aceea, si eu va trebui sa ma mai documentez mai mult, dar voi scrie articolul. Pana atunci, iti recomand cateva linkuri ce apartin experimentului WMAP de la NASA: http://www.nasa.gov/topics/universe/features/wmap_five.html (declaratia de presa a NASA cu ocazia lansarii acestor rezultate dupa 5 ani de date pe 7 marite), http://map.gsfc.nasa.gov/news/index.html (inca si alte poze pentru datele acestea noi, cu interpretarea lor), http://map.gsfc.nasa.gov/ (o descriere generala a experimentului WMAP, dar cele mai interesante lucruri sunt in stanga jos si ce it recomand cel mai mult este sa citesti acel Big Bang 101, adica un curs de introducere in teoria Big Bangului, care va introduce notiunile folosite si masurate, adica aceasta http://map.gsfc.nasa.gov/universe/). Deja aseara am scris la NASA sa ii intreb daca ne dau voie sa traducem textul lor. Deja in stanga jos la site arata ca putem folosi poze si filme de la ei de pe site in scopuri educationale, gratis, cred ca vor permite si la text. Dupa ce ne confirma, daca si tu vrei sa participi la traducerea acestor texte, cum esti pasionat de aceste lucruri, putem oferi textul publicului roman, pentru a intelege mai bine fascinantul domeniu al cosmologiei. Iar in timp voi scrie si eu acel articol explicativ despre cosmologie si despre ce au masurat aici. Au masurat compozitia totala a Universului. Dar cum au masurat materia, cum au masurat energie intunecata, trebuie explicat mai pe larg. Multumesc inca o data pentru entuziasmul tau. [si te rog vezi si raspunsul meu la stirea cu gena si virusul HIV]. Adi.

  • March 10, 2008, 9:05 pm - Iulian

    Un articol bine scris si foarte interesant. Asta atata timp cat cititorul poate lua de bune rezultatele prezentate aici. Desigur ca intrand in explicatii amanuntite despre modalitatea de obtinere ale acelor date ar fi facut articolul sigur mai lung daca nu si mai greu de citit. Ai luat o decizie in privinta a ceea ce-ar trebui sa contina si cu asta gata.
    Eu as vrea insa sa aflu ceva mai mult despre asta. Ceva ce ma irita la acest articol este ca nu reusesc sa inteleg ce-ar putea reprezenta cele doua figuri, ce anume masoara ele... Ce marime fizica a fost quantificata acolo, e cumva vorba de echivalentul energetic al acelor categorii de... nici nu stiu ce sunt? Si ce s-a intamplat cu valoarea totala in tot acest timp, a fost conservata? Cu stiintele-astea care avanseaza catre a fi intelese de din ce in ce mai putini oameni, nu m-ar mira sa aflu intr-o buna zi ca nu mai e la moda nicio lege de conservare, ca teoria nu-stiu-care domneste undeva sus si ca particularizata in anumite conditii ia forme mai digerabile.
    Astea fiind spuse, as fi interesat sa aflu ceva mai multe detalii despre originea rezultatelor prezentate aici. Daca nu ai timp sa detaliezi, m-as multumi si cu un link, doua, chiar si in engleza.
    Multumesc,
    Iulian

  • March 10, 2008, 7:53 pm - Adi

    Ce intelegi prin "se consuma" forta gravitationala? In cazul efectiv al marului, il arunci in sus si energia cinetica scade pentru ca energia potentiala gravitationala creste, energia totala conservandu-se. Tot in cazul marului aruncat cu viteze mici, ca in viata de zi cu zi, acceleratia gravitationala este constanta cu inaltimea. Dar chiar si daca am arunca cu viteze mari, de genul celor necesare pentru rachete ce pleaca de pe Pamant, gravitatia tot ar "manca" din viteza marului si acesta ar cadea pe Pamant. Daca viteza este egala sau mai mare cu 7.9 km/s (prima viteza cosmica), atunci marul ar scapa de pe Terra. Deci intelegem perfect cazul marului, pentru ca intelegem perfect, cum se manifesta forta gravitationala. Dar tu te refereai la marul acesta, real, sau la Univers? Si ce intelegi prin "se consuma"?

  • March 10, 2008, 5:33 pm - angel

    Poate ca daca am arunca marul in timp ce insasi forta gravitationala se consuma asa cum si energia cinetica a marului se diminueaza, atunci nu ar mai fi atat de ciudat faptul ca marul va incepe sa prinda viteza in procesul de distantare fata de sistemul care il atrage.

  • March 10, 2008, 1:02 pm - Adi

    Corzile ar fi de fapt particule ce nu ar fi punctiforme, ce liniare. Adica corzile ar fi tot materie.

    Da, este fascinant ca cunoastem in detaliu doar foarte putin din compozitia Universului, adica doar 4.6% care reprezinta materia asa cum o studiem noi in fizica particulelor elementare. Insa acesta esta un pas mare inainte, caci pana acum 20 de ani noi credeam ca Universul e facut doar din asta, nici nu stiam ca exista materie intunecata si energie intunecata. Asadar descoperirirea lor tocmai de satelitii Cobe si WMAP este un mare pas inainte. Si multe experimente studiaza materia intunecata si energia intunecata si le vom dibui secretul ... Dar da, mereu cand stii mai mult, aflii si mai mult ce nu stii. Dar nu trebuie sa ramaneti cu impresia gresita ca stiinta nu a reusit nimic, tocmai ca a reusit sa detecteze forme subtile de masa si energie ce nu le dibuise pana de curand.

  • March 10, 2008, 10:43 am - cataL

    ma surprinde ca din 4,6% cunoastem partial si superficial cred - pentru ca pentru a cunoaste materia intunecata - chiar generic - si energia intunecata - ar trebui sa plecam de la elemente ce sint continute in materia ce ni se releva simturilor - in acel 4,6% - si nu m am putut opri sa nu ma gindesc la antigravitatie - la ozn-uri ce zboara in unghi drept - la lumina ce isi schimba traiectoria liniara - si la observatia lui einstein - in teoria cimpurilor - care spune - aici trebuie sa mai fie ceva - dar nu stiu ce - cit de putin cunoastem ! ni se pare ca evoluam pentru ca tehnologic facem salturi uriase - dar daca sinteti atenti reusim doar sa dublam ceea ce natura face de mult - e adevarat provocam procesele cind vrem - cred ca e nevioe de un salt la nivel spiritual pentru ca oamenii - in intregul lor si in interesul lor - sa studieze lumea - probabil ca fiecare om este o sansa spre a cunoaste - ce trist ca sansa ajunge sa moara de foame.

  • March 10, 2008, 7:03 am - harap alb

    mai multe informatii despre o noua ipoteza asupra originii "energiei intunecate":

    http://www.astronomy.ro/forum/viewtopic.php?p=22844#22844

  • March 10, 2008, 6:14 am - Mircea

    Domnule Adi.
    Din cele doua diagrame se pare ca totul se transforma in energie neagra. Emit un scenariu dupa cele doua diagrame, ce nu va place oamenilor de stiinta : materia neagra evolueaza in materia pe care o vedem, care se transforma in energie neagra. Energia neagra fiind formata din ceva fundamental (stringuri, daca sunt acceptate sau altceva).

Adaugă un comentariu

Adaugă un comentariu

This is a captcha-picture. It is used to prevent mass-access by robots. (see: www.captcha.net)
Codul din imagine:
Numele dvs.(*):
COMENTARIU. Sugestie: SALVATI inainte de a trimite! Eventual puteti selecta cu Ctrl-A si apoi copia cu Ctrl-C. Sistemul mai da erori, in special daca textul este lung!(*):
 

Aceasta pagina a fost vizitata de 21913 ori