Kosmologii warto i trzeba uczyć

Nauka o trzech fundamentach

Wszystko, co wiemy o naszym uniwersum wyrasta z trzech głównych fundamentów współczesnej kosmologii - zasady kopernikańskiej, empirycznej i uniwersalnych praw fizyki. Zasada kopernikańska sprowadza się do tego, że obserwacje prowadzone z dowolnego miejsca we Wszechświecie prowadzą do takich samych wniosków, jak obserwacje prowadzone z Ziemi. W szczególności zakładamy, że Wszechświat w dużej skali jest jednorodny i izotropowy.

Zasada empiryczna głosi, iż hipotezy i teorie dotyczące Wszechświata muszą być weryfikowane obserwacyjnie. Z obserwacji Wszechświata czerpiemy o nim wiedzę. Uniwersalne prawa fizyki natomiast stwierdzają: ogólna teoria względności opisuje ewolucję Wszechświata jako całości, zaś fizyka kwantowa i cząstek elementarnych opisuje procesy u zarania czasu i przestrzeni oraz procesy astrofizyczne, dzięki którym czasoprzestrzeń wypełniona jest promieniowaniem elektromagnetycznym (na przykład świecenie gwiazd i galaktyk).

Podstawowe własności Wszechświata

Zasada kopernikańska stwierdza, że Wszechświat w dużych skalach jest jednorodny i izotropowy. Zatem nie ma w nim wyróżnionego miejsca ani kierunku. Mimo, że na codzień obserwujemy odstępstwa od tych zasad w małych skalach (układy planetarne, gromady gwiazd i galaktyk), to w naprawdę dużych skalach (mowa tu o odległościach rzędu setek megaparseków; 1 parsek to ok. 3,26 roku świetlnego) kosmos rzeczywiście wydaje się jednorodny i izotropowy,

Wszechświat powstał około 14 miliardów lat temu. Od roku 1929, kiedy to amerykański astronom Edwin Hubble odkrył zjawisko ucieczki galaktyk wiemy, że narodził się w "eksplozji", którą nazywamy Wielkim Wybuchem. Od olbrzymiej gęstości i temperatury rozszerzył się i oziębił. Gdy był "niemowlakiem" i bardzo przypominał gęstą i wrzącą ,,zupę" cząstek i światła miał temperaturę miliardów stopni Celsjusza i był mniejszy niż Ziemia. Teraz jego średnia temperatura osiągnęła minus 270 stopni.

Wszechświat składa się z wielu, różnego rodzaju obiektów. W skład kosmicznej menażerii wchodzą gromady galaktyk, galaktyki, gwiazdy i mgławice, planety, czarne dziury, białe karły i gwiazdy neutronowe. Gromady galaktyk mają rozmiary od kilkunastu do kilkuset milionów lat świetlnych, zawierają od kilkudziesięciu do dziesiątków tysięcy galaktyk. Galaktyki mają od kilku do kilkudziesięciu tysięcy lat świetlnych, zawierają miliardy gwiazd. Są elementarnymi ,,cegiełkami", z których zbudowany jest Wszechświat. Gwiazdy osiągają rozmiary od kilku do kilkuset milionów kilometrów. Składają się głównie z gazu - wodoru i helu, są "cegiełkami", z których zbudowane są galaktyki. Planety towarzyszą większości gwiazd, są skaliste i gazowe, mierzą od kilku do kilkuset tysięcy kilometrów.

Supernowe to wybuchające gwiazdy, które kończą swój żywot. Potrafią świecić tak jasno jak miliardy gwiazd. Dzięki nim w Kosmosie powstają ciężkie pierwiastki, z których wszyscy jesteśmy zbudowani. W tym sensie ludzie są dziećmi gwiazd. Gwiazdy neutronowe to z kolei supermasywne pozostałości po wybuchu supernowej; łyżeczka materii gwiazdy neutronowej ważyłaby miliony ton. Gwiazdy neutronowe bardzo szybko rotują i wysyłają fale radiowe, stąd też nazywane są pulsarami. Najgęstsze obiekty we wszechświecie to czarne dziury. Mają tak olbrzymią grawitację, że cokolwiek w nie wpadnie już się z nich nigdy nie wydostaje, nawet światło.

Co nas czeka?

Wszechświat rozszerza się i to - jak wykazują badania - coraz szybciej. To jak sądzimy efekt działania tzw. ciemnej energii, o której ciągle niewiele wiemy. W odległej przyszłości galaktyki będą leżeć coraz dalej od siebie - mówi Hellwing.

Za wiele miliardów lat Kosmos stanie się bardzo ciemnym, zimnym i pustym miejscem. W jeszcze bliższej przyszłości, czyli za około 5 miliardów lat, czeka nas śmierć Słońca, które wypali do końca swój wodór. Nasza gwiazda spuchnie, stanie się czerwonym olbrzymem, spali i wchłonie Merkurego, Wenus i Ziemię. Cywilizację czeka wtedy albo Wielka Śmierć albo Wielka Przeprowadzka do jakiegoś innego, bardziej przyjaznego życiu rejonu Wszechświata... (PAP)