Back Uitdying van die heelal Afrikaans تمدد الكون Arabic Kainatın genişlənməsi nəzəriyyəsi Azerbaijani Расшырэнне Сусвету Byelorussian Разширение на Вселената Bulgarian স্থানের মেট্রিক সম্প্রসারণ Bengali/Bangla Širenje univerzuma BS Expansió de l'Univers Catalan Çут Тĕнче сарăлни CV Universets udvidelse Danish
Maailmankaikkeuden laajeneminen eli avaruuden laajeneminen tarkoittaa sitä, että avaruuden pisteiden välinen etäisyys kasvaa ajan kuluessa ja että maailmankaikkeuden mittasuhteet itsessään muuttuvat. Se poikkeaa muista laajenemisilmiöistä, esimerkiksi lämpölaajenemisesta ja räjähdyksistä, sillä sikäli kuin havainnoista voidaan päätellä, kyseessä on maailmankaikkeuden sisäinen ominaisuus, eikä ilmiö jota voitaisiin havainnoida ulkopuolelta.
Laajeneminen on alkuräjähdysteorian perusilmiö, joka voidaan päätellä galaksien punasiirtymästä (ks. Hubblen laki). Laajeneminen on havaittavissa vain suurilla etäisyyksillä, suunnilleen galaksijoukkojen läpimitasta ylöspäin. Sitä pienemmillä etäisyyksillä ainetta pitävät koossa gravitaatiovoimat, jotka vastustavat laajenemista niin että pienten kohteiden sisäiset etäisyydet eivät kasva maailmankaikkeuden yleisen laajenemisen myötä. Laajenemisen seurauksena vain ne galaksit etääntyvät toisistaan, joiden välinen etäisyys on tiettyä rajaa suurempi. Raja määräytyy maailmankaikkeuden iästä, laajenemisvauhdista ja maailmankaikkeuden aineen keskimääräisestä tiheydestä.
Varhaisen maailmankaikkeuden inflatorisen vaiheen päättyessä maailmankaikkeuden kaikki aine ja energia oli asettunut intertiaaliselle radalle, joka oli yhteensopiva ekvivalenssiperiaatteen ja Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian kanssa, ja tällöin sai alkunsa maailmankaikkeuden nykyisen kaltainen, täsmällinen ja säännöllinen, Hubblen lain mukainen laajeneminen (toisin sanoen aineen keskittymät erkanevat toisistaan, koska ne erkanivat toisistaan menneisyydessä inflaatiokentän vaikutuksesta).
Mittausten mukaan maailmankaikkeuden laajeneminen oli gravitaatiovoimien vaikutuksesta hidastuvaa, kunnes se noin viisi miljardia vuotta sitten alkoi kiihtyä. Kiihtymisen selittämiseksi fyysikot ovat olettaneet, että on olemassa pimeää energiaa, joka yksinkertaisimmassa teoreettisessa mallissa esiintyy kosmologisena vakiona. Kosmologisen standardimallin,[1] eli Lambda-CDM-mallin (ΛCDM) mukaan tämä kiihtyminen tulee kaukaisessa tulevaisuudessa yhä vallitsevammaksi.[2]
Vaikka erityisen suhteellisuusteorian mukaan kappaleet eivät voi liikkua valoa nopeammin, kun ne ovat lokaalissa, suhteellisuusdynaamisessa suhteessa keskenään, se ei aseta rajoitusta sille, kuinka nopeasti sellaiset kohteet voivat liikkua toistensa suhteen, jotka ovat globaalisti erossa toisiaan ja joiden välillä ei ole kausaalista yhteyttä. Näin ollen on mahdollista, että kaksi kohdetta ovat avaruudessa kauempana toisistaan kuin mihin valo olisi voinut edetä, mikä merkitsee, että jos laajeminen pysyy vakiona, kohteet eivät koskaan tule keskenään kausaaliseen vuorovaikutukseen. Esimerkiksi galaksit, jotka ovat kauempana kuin noin 4,5 gigaparsecin etäisyydellä meistä, etääntyvät valoa nopeammin. Voimme kuitenkin nähdä sellaisia kohteita, koska menneisyydessä maailmankaikkeus laajeni nykyistä hitaammin, joten näistä kohteista muinoin lähtenyt valo voi yhä saavuttaa meidät, mutta jos laajeneminen jatkuu pysyvästi, ei koskaan tule aikaa, jolloin voisimme nähdä sen valon, joka näistä galakseista nyt lähtee, eikä myöskään näistä galakseista käsin voida koskaan nähdä valoa, joka meidän galaksistamme nyt lähtee, sillä itse avaruus näiden välillä laajenee valoa nopeammin.
Suuren laajenemisvauhdin vuoksi on myös mahdollista, että kahden kohteen välinen etäisyys on suurempi kuin mikä saadaan kertomalla valonnopeus maailmankaikkeuden iällä. Tämän yksityiskohtiin liittyy paljon sekaannusta amatöörien ja jopa ammattifyysikkojen keskuudessa.[3]
Koska asia ei ole intuitiivisesti helppo käsittää ja sitä on usein kuvattu huolimattomilla sananvalinnoilla, eräät oppikirjoissakin esiintyvät selitykset maailmankaikkeuden laajenemisesta ja väärinkäsitykset, joita ne voivat saada aikaan, ovat edelleen jatkuvan keskustelun aiheena.[4][5][6][7]
- ↑ Ryden 2017, Ch. 11.5
- ↑ Ryden 2017, Epilogue
- ↑ astro-ph/0310808 Expanding Confusion: common misconceptions of cosmological horizons and the superluminal expansion of the Universe arxiv.org. Viitattu 9.5.2014.
- ↑ The Expansion of Space: Free Particle Motion and the Cosmological Redshift Cornell University Library. Viitattu 9.5.2014.
- ↑ The kinematic origin of the cosmological redshift Cornell University Library. Viitattu 9.5.2014.
- ↑ The Root of Conceptual Problems of the Cosmological Physics Cornell University Library. Viitattu 9.5.2014.
- ↑ A diatribe on expanding space Cornell University Library. Viitattu 9.5.2014.