sasrzaj svemira

8/3/2019 Sasrzaj svemira

1/26

November 17, 2010 [RAZUMJEVANJE SVEMIRA]

1

1.1 Antika kozmologija

1.1.1 Rana kozmologija

Kozmologija se bavi prouavanjem Svemira i njegovih komponenti, kako je

oblikovan, kako se razvijao (irio) i to je budunost. Moderna kozmologija raste od idejaprije zabiljeene povijesti. Antiki ljudi su postavljali pitanja kao to su to se dogaa okomene? koja su se razvila u kljuno pitanje koje se pitaju kozmolozi, a to je Kako Svemirradi?.

Mnoga od najranijih zabiljeenih znanstvenih promatranja bila su u vezi kozmologije,i bavljenje razumjevanjem se nastavilo preko 5000 godina. Kozmologija je ekspoldirala u

zadnjih 10 godina s radikalnim novim informacijama o strukturi, ishoditu (poetnoj toki) ievoluciji Svemira dobivenim kroz nedavni tehnoloki napredak u teleskopima i svemirskimopservatorijima (zvjezdarnicama) i naelno je postala osnova za traenje razumjevanja, nesamo to ini Svemir (objekti unutar njega) nego i cjelokupne arhitekture.

Moderna kozmologija je na granici izmeu znanosti i filozofije, uz filozofiju jer onatrai odgovore na osnovna pitanja o Svemiru, te uz znanost od kada ona trai odgovore u


2/26


2

formi empirikog razumjevanja s promatranjem i racionalnim (razumnim) objanjenjima.Prema tome, teorije o kozmologiji djeluju s napetostima izmeu filozofskih zahtjeva za

jednostavnou i elje za ukljuivanjem svih Svemirskih mogunosti protiv kompleksnostisvih njih.

Vrlo rana kozmologija, od Neolitika prije 20,000 do 100,000 godina, je bila ekstremnolokalna. Svemir je bio s im ste trenutno meudjelovali. Stvari izvan vaih svakodnevnihiskustava inile su se natprirodnim, pa ovo vrijeme zovemoMagina Kozmologija.

Kasnije u povijesti, prije 5,000 do 20,000 godina, ovjeanstvo se poinje organiziratii razvijati te je to ono to mi danas zovemo kultura. Poveanjem razmiljanja onepromjenjenosti u vaem svakodnevnom postojanju dovelo je do razvoja mistike, naroitostvaranjem mitova za objanjenje postanka Svemira. Danas ovo razdoblje zovemo MitskaKozmologija.


3/26


3

Trea faza, koja ini sr moderne kozmologije raste od antikih Grkih, kasnije kranskih,pogleda. Temeljna tema ovdje je promatranje i eksperimenti za pronalaenje jednostavnihuniverzalnih zakona. Ovo zovemo Geometrijska Kozmologija.

Najraniji poeci znanosti su bile

biljeke da ondje postoje predloci kojiuzrokuju i efekti koji se manifestiraju uSvemirskom razumnom poretku.

Najee razvijamo ovu ideju kao maladjeca (takni uarenu pe =opekotina/bol). Ali ekstrapolacija

(procijeniti vrijednost izvan podruja

zadanih vrijednosti) razumnog poretka

kozmologije zahtjeva skok u povjerenju

u poetnim godinama znanosti, kasnijepodranih sa promatranjem i

eksperimentiranjem.

1.1.2 Grka kozmologija

Najranija kozmologija bila je ekstrapolacija Grkog sustava od etiri elementa uSvemiru (zemlja, voda, vatra, zrak) i da je sve u Svemiru nainjeno od neke kombinacije ovaetiri osnovna elementa. Otkrie Euklida, Grkog matematiara, je dokaz da je samo pet

vrstih oblika koji se mogu napraviti iz jednostavnih poligona (trokut, kvadrat i esterokut).Platon, vrsto utjee na ovo isto matematiko otkrie, daje preglednu teoriju etiri elementasa prijedlogom da se Svemir sastoji od pet elemenata (zemlja, voda, zrak, vatra i sr (sutina))u korespodenciji (podudarnosti) s pet regularnih vrstih tijela.


4/26


4

Svaki od ovih pet elemenata zauzima jedinstveno mjesto na nebu (zemljani elementi

su teki i zbog toga su bili nisko; vatreni elementi su lagani pa se smjeteni visoko). Prematome, Platonov sustav takoer je postao jedan od prvih kozmolokih modela i izgledao netokao sljedei dijagram:

Kao bilo koji dobar znanstveni model, ovaj prua objanjenje i razliita predvianja.Na primjer, vrui zrak izvire nadomak podruja Vatre, pa zagrijani baloni idu gore. Uoite daovaj model takoer predvia neke netone stvari, kao to su da se svi planeti kreu okoZemlje, to zovemogeocentrinom teorijom.


5/26


5

1.1.3Srednje doba

Razlika izmeu toga to ini materiju (osnovne elemente) i njenog modela postajesrednjovjekovna Kranska preokupacija, sa grenim materijalnim svijetom suprotstavljenimsvetom kraljevstvu nebeskom. Srednjovjekovna Kranska kozmologija postavlja nebesa ukraljevstvo savrenosti, izvedeno iz Platonove Teorije Formi.

Prije znanstvenih metoda bilo je sasvim razvijeno, da su mnogi kozmoloki modeli bilinacrtani iz religioznih ili inspirativnih izvora. Jedna takva shema je preuzeta iz Danteove

Boanske komedije.

Politiki i intelektualni autoritet srednjovjekovne crkve opadao je s vremenom, te je

doveo do stvaralake anarhije tijekom Renesanse. Ovo je proizvelo znanstvenu i filozofsku


6/26


6

revoluciju ukljuujui roenje moderne fizike. Glavni novi stil razmiljanja bila je snanapovezanost izmeu ideja i injenica (znanstvena metoda).

Od kada je kozmologija ukljuila promatranja vrlo dalekih objekata (stoga i vrlonerazumljivih) napredak u naem razumjevanju Svemira je bio vrlo spor s obzirom na limit e

nae tehnologije. Ovo se dramatino promijenilo u posljednjih nekoliko godina izgradnjomvelikih teleskopa i lansiranja opservatorija (zvjezdarnica) u Svemir.

1.2 Srednjevjekovna kozmologija

1.2.1 Galileovi zakoni gibanja

Galileo Galilei naglasio je vanost steenog znanja kroz precizni i kvantitativnieksperiment i promatranje. ovjek i Priroda su smatrani razliitima i eksperiment je prikazankao vrsta dijaloga s Prirodom. Razumni poredak u Prirodi, koji je izveo sam Bog, je jasan u

odreenim zakonima.

Odvojeno od njegovih numerikih otkria, Galileoje takoer postavio prvi precizan zakon gibanja zamasu.Galileo je izveo da sva tijela ubrzavaju na isti nain

bez obzira na njihovu veliinu ili masu. Svakodnevnaiskustva nam govore drugaije zato jer pero pada sporijenego kugla od topa. Galileova genijalnost lei u uoavanjuda razlike koje se javljaju u svakodnevnom ivotu susluajno sloene (u ovom sluaju, trenje (otpor) zraka) inevane za realna temeljna svojstva (ovo je, gravitacija)koja je isto matematika u svom obliku. On je mogaoizdvojiti iz kompleksnih situacija u realnom ivotu

jednostavnost i idealizirati zakon gravitacije.

Klju njegovih istraivanja su: razvoj koncepata gibanja u uvjetima brzine (ubrzanja) (brzina i smjer) kroz

upotrebu kosine

razvoj ideje sile, kao uzroka gibanja razvoj ideje da objekti uvijek imaju brzinu, samo ponekad ta brzina ima veliinu

nula objekti se opiru promjeni gibanja, to se naziva inercija.

Galileo je takoer pokazao da objekti padaju istom brzinom bez obzira na njihovu masu.injenicu da pero pada sporije nego elina kugla je zbog koliine otpora zraka koje pero

posjeduje (puno) naprotiv eline kugle (vrlo malo).


7/26


7

1.3 Newtonova kozmologija

1.3.1 Newtonova fizika

Newton-ova ili klasina fizika je redukcijska, drei da sva fizika stvarnost moe bitismanjena (reducirana) na nekoliko estica i zakona te sila koje djeluju meu njima.

Newtonova fizika je osloboena duhovnih i filozofskih sila = naglaavajui objektivnost.

Newton je proirio Galileov rad da bi bolje definirao vezu izmeu energije i gibanja.Nadalje, on je razvio sljedee koncepte:

promjenu u brzini objekta je nazvao akceleracijom, i ona je uzrokovana silom

otpornost objekta za promjenom brzine je nazvao inercija i ona je proporcionalnanjegovoj masi

moment u koliini gibanja (kinetike) energije je jednak umnoku mase i brzine

Klju za svemirski koncept su odravanje zakona u Newtonovoj fizici. Konkretno,

ideja da je cijeli moment interakcije ouvan (to jest, isti je prije i poslije).

Ouvanje zakona dozvoljava detaljne predikcije od poetnih stanja, visokodeterministike znanosti.

1.3.2 Newtonov zakon univerzalne gravitacije

Galileo je bio prvi koji je objavio da se objekti privlae prema centru Zemlje, aliNewton je pokazao da ova ista sila (gravitacija) je odgovorna za orbite (putanje) planeta u

Sunevom sustavu.


8/26


8

Objekti u Svemiru privlae jedni druge sa silom koja varira direktno kao produktnjihovih masa i inverzno kao kvadrat njihovih udaljenosti.

Sve mase, bez obzira na veliinu, privlae druge mase s gravitacijom. Ne moeteuoiti silu okolnih objekata jer je njihova masa toliko mala u odnosu na masu Zemlje.Promotrite sljedei primjer:


9/26


9

Newtonovim otkriem temeljnog uzroka planetarnog gibanja, gravitacije, zavren jemodel sunevog sustava zapoetog od Babilonaca i starih Grka. Matematika formulacija

Newtonovog dinamikog modela sunevog sustava je postala znanost boanske (nebeske)mehanike, najbolje deterministike znanosti.


10/26


10

Iako je Newtonova mehanika bila sjajno dostignue 1700-ih, to znaenje nije bilo konaanodgovor. Na primjer, jednadbe putanja su se mogle rijeiti za dva tijela, ali se nisu moglerijeiti za tri ili vie tijela. Problem tri tijela bio je godinama problem astronomima dok nisunauili da neki matematiki problemi su doputeni zbog deterministikog kaosa, gdjedinamiki sistemi imaju prividno razliito ili nepredvieno ponaanje i karakteristike.

1.3.3 Elektromagnetska radijacija - Svjetlost

Valna duljina svjetlosti odreuje njegove karakteristike. Na primjer, kratke valneduljine su gamma-zrake i X-zrake velike energije, duge valne duljine su radio valovi. Cijeli

spektar valnih duljina se naziva elektromagnetski spektar.


11/26


11

1.4 Nastanak

1.4.1 Pogled u prolost

Velike dimanzije Svemira, zajedno sa konanom brzinom svjetlosti, proizvodefenomen poznat kao pogled u prolost. Pogled u prolost znai da to dalje se objekt nalazi odZemlje, due treba njegovoj svjetlosti da doe do nas. Zbog toga, mi zapravo gledamo natragu vrijeme to dalje gledamo u daljinu.

Galaksije koje vidimo na velikim udaljenostima su mlae od galaksija koje su namblizu. To nam omoguava da promatramo galaksije tijekom njihove evolucije. Vano je uoitida mi zapravo ne vidimo razvoj pojedine galaksije, ali moemo usporediti spirale galaksijakoje su nam blizu sa spiralama galaksija koje su daleko od nas kako bi vidjeli kako se tipinaspirala mijenjala tijekom vremena.


12/26


12

1.4.2 Evolucija galaksija

Fenomen pogleda u prolost omoguuje nam da zapravo promo trimo evolucijugalaksija. Danas ne vidimo one iste galaksije, ali je mogue pratiti ponaanje tipova galaksijasa udaljenosti/vremenom.

Poznato je da su se galaksije formirale iz velikih oblaka plina u ranom Svemiru. Plinse sakupljao uslijed vlastite gravitacije i, u nekom trenutku, fragmenti plina su formirali

elemente veliine klastera u kojima je zapoelo stvaranje zvijezda. To znai da oekujemo daudaljene galaksije (tj. mlade galaksije) prolaze kroz velik broj procesa formiranja zvijezda i

proizvodnje uarenih zvijezda = plave zvijezde. Prouavanje ovog fenomena naziva seevolucijom boja.

Prijevod sa slike: Evolucija boja udaljene galaksije su udaljenije s obzirom da gledamo dalje u prolost i

vidimo ih u ranijoj dobi, mlae zvijezde = toplije zvijezde = plavije zvijezde.

Raunalne simulacije takoer pokazuju da je epoha odmah nakon nastanka galaksijabila ispunjena brojnim susretima/sudarima mladih galaksija. Galaksije koje prolaze blizu

jedna druge mogu biti uhvaene uslijed njihove meusobne gravitacije i spojiti se u jednunovu galaksiju. Uoite da ovo ne vrijedi u sluaju automobila, koji nakon kolizije nisu nekanova vrsta automobila, to je zbog toga to su galaksije sastavljene od mnogo zasebnihzvijezda, a ne od vrstih djelova materije. Evolucija galaksija njihovim spajanjem i kolizijamanaziva se brojevnom evolucijom (number evolution).

Prijevod sa slike: Brojevna evolucija malene galaksije se spajaju u ranoj epohi kako bi formirale danasprisutne galaksije. Vidimo vei broj galaksija to gledamo dalje u prolost.


13/26


13

Prema tome, naa slika evolucije galaksija, primjenjujui ove principe, izgleda nasljedei nain:


14/26


14

Prijevod sa slika:

nakon 0-0.5 milijardi godina u poetku je prisutna veoma ravnomjerna raspodjela materije neposredno nakon Big-Bang-a (velikog praska), postepena gravitacija dijelova (clumps) sa veom

masom zvijezda poinje privlaiti sve vie materije,

nakon 0.5-1 milijarde godinanastaju velike nakupine povezivanjem manjih nakupina, nakon 1-2 milijarde godina dolazi do dijeljenja na veliine poput nae galaksije, djelovi su

dovoljno veliki da ih moemo vidjeti Hubble-ovim teleskopom, nakon 2-4 milijarde godina pojavljuju se veliki nepravilni objekti koji nastaju uslijed kolizija i

spajanja ovih sub-galaktikih dijelova,

nakon 4-13 milijardi godinaformiraju se galaksije kakve vidimo danas, i poprimaju svoj konaanoblik. Prvo se formiraju eliptine i spiralne galaksije sa populacijom starih crvenih galaksija u

svojim sreditima, a kasnije i spiralne galaksije koje nalikuju diskovima uslijed nakupljanja

plinova iz svoje okoline.

Pojedini tipovi galaksija i danas jo uvijek formiraju zvijezde (npr. spiralne inepravilne galaksije). Ipak, prolost je obiljeena znaajno veom stopom formiranja zvijezdanego to je ta prosjena stopa danas uslijed injenice da je u prolosti bilo znaajno vieoblaka plina. Galaksije, same po sebi, su nastale u prolosti iz visokih, poetnih stopaformiranje zvijezda.

Doba kvazara (quasars) takoer pripada vremenu formiranja prvih galaksija, dakle ovadva fenomena su povezana, prolost je bila vrijeme brzih promjena i burne aktivnostigalaksija.

Opservacije (promatranja) Svemira koje nazivamo Dubokim Hubble-ovim poljem

(Hubble Deep Field) pruaju nam slike nepravilnih (faint) galaksija i udaljenih galaksija uvisokoj fazi crvenog pomaka(at high redshift) to potvruje, kvantitativno, naa predvianja onainu i koliini formiranja zvijezda. Priroda nam na neki nain pomae pruajui nam slikeudaljenih galaksija (by gravitational lensing), kao to je HST slika CL0024.

Zanimljivo je da, zapravo je lake raunalno simulirati evoluciju galaksija, negokoristiti simulacije kako bi odredili brojne kozmoloke konstante, kao to je na primjerHubble-ova konstanta ili geometrija Svemira. Podruje prouavanja izvangalaktikog

podruja je zapravo proces iteracija nad temeljnim konstantama u Svemiru i ponaanjagalaksija tijekom vremena (zapravo evolucije galaksija).

1.4.3 Dogaaj stvaranja

Rasprava o porijeklu Svemira uzima kao pretpostavku da je zapravo postojao poetak.

Umjesto poetka, Svemir moda prolazi kroz beskrajan broj ciklusa. Drevni kinezi suvjerovali da sve pojave slijede periodinu strukturu (obrazac) koja je pokretana dvjemaosnovnim silama, Jin i Jang.

Hinduski kozmoloki sistem se sastojao od ciklusa neizmjerno velikog trajanja (jedanciklus Brahme traje 311 trilijuna godina). Cikline kozmologije, i sa njima vezan sudbonosanzavretak,moe se takoer pronai u kulturama Babilona, Egipta i Maja.

Judeo-kranska tradicija je jedinstvana u pogledu vjerovanja da je Bog stvorioSvemir u jednom trenutku u prolosti, te da dogaaji nakon toga slijede objanjiv

jednosmjeran slijed. Temelj ove filozofije jest da je Stvoritelj u potpunosti odvojen i

nezavisan od Svoje kreacije (onog to je stvorio). Bog unosi red (sklad) u prethodno prisutan(iskonski ili poetni) kaos.


15/26


15

Vjerovanje da je boansko (duhovno)stvorenje zapoelo Svemir, a zatim stalo sastrane i promatra dogaaje koji su nakon togaslijedili, poznato je kao deizam (Klai B.

Daizam: uenje raireno u 17. i 18. stoljeu

(Locke, Voltaire, Rousseau) koje je doputalopostojanje Boga samo kao prauzroka svijeta i

negiralo postojanje Boga kao linosti (teizam) i

njegovo mijeanje u ivot prirode i drutva

(udesa i sl.), kada se deizam pojavio, on je u izvjesnoj mjeri potkopao crkvenu ideologiju;

danas je jedno od sredstava obrane religije). U ovom sluaju Bog se smatra kreatoromSvemira. Za razliku od teizma, koje je vjerovanje u Boga koji je kreator (stvoritelj) Svemira i

koji ostaje aktivno ukljuen u svakodnevnom pokretanju svijeta, posebno u sluaju pitanjaljudskih stvorenja. U panteizmu, ne postoji razdvajanje izmeu Boga i fizikog Svemira. Bogse poistovjeuje sa samom Prirodom: sve je dio Boga i Bog je sve.

in Stvaranja implicira da je sve nastalo iz niega (creation ex nihilo) jer ukoliko jepostojalo neto prije Stvaranja, tada trebamo to prethodno Stvaranje kako bi objasnili to neto.Bog je postojao prije Stvaranja, i ovakva definicija nije ograniena u smislu mogunostiobjanjenja pred-postojee materije ili pred-postojeih zakona fizike (ona ih moeobjasniti). Zapravo, najznaajnija (najoitija) razlika izmeu Stvoritelja i Svemira koji jestvoren jest da je Stvoritelj vjean, a da je stvoreni Svemir imao poetak.

1.4.4 Uareni Veliki prasak

Otkrie Svemira koji se iri implicira neto oito, da je Svemir morao imati inicijalnupoetnu toku (trenutak), alfa toku ili Stvaranje. Drugim rijeima, postojala je toka(trenutak) u prolosti kada je radijus Svemira iznosio nula. S obzirom da je sva materija uSvemiru morala biti koncentrirana u malenom podruju, zajedno sa svom energijom, ovajtrenutak Stvaranja nazivamo Big Bang ili Veliki prasak.

Uobiajeno pitanje koje se postavlje kada razmatramo toku Svaranja je to je biloprije Big Bang-a?. Ova vrsta pitanja nema smisla s obzirom da je vrijeme stvoreno u BigBang-u. To je slino kao da pitamo to je sjeverno od Sjevernog pola?. Ovakvo pitanje sesamo po sebi ne moe postavitina na smislen nain.

Teorija Big Bang-a je potkrijepljena brojnim promatranjima i, neovisno o detaljima u

naim konanim teorijama o Svemiru, ostaje osnovni element (jezgra) naeg razumijevanjaprolosti. Veno je uoiti da alfa toka (trenutak) implicira dvije stvari:1. Svemir ima konanu starost (oko 15 milijardi godina) i2. Svemir ima konanu veliinu (on se iri konanom brzinom u konanom

vremenu).


16/26


16

1.5 Nastajanje galaksija

1.5.1 Nastajanje galaksija

Galaksije su osnovne jedinice u kozmologiji. One sadre zvijezde, plin, prainu imnogo tamne tvari. One nam slue kao jedini znakovi na putu odavde pa sve do kraja

Svemira i sadre fosilne ostatke iz ranijih vremena.

Fizika galaksija je sloena jer se bavi prouavanjem dinamike zvijezda (gravitacijskeinterakcije), termodinamikom plinova i proizvodnjom energije u zvijezdama. Na primjer,

zvijezde nastaju iz oblaka plina, ali novo nastale zvijezde griju ove oblake plina, koji se

uslijed toga raspadaju i tako zaustavljaju formiranje drugih zvijezda.

1.5.2 Protogalaksije

Nakon rekombinacije, mjesta poveane gustoe se ili poveavaju ili nestaju. Prema

hibridnom top-down/bottom-up scenariju, nastaju brojni oblici razliitih veliina. Maleni i onivelike gustoe prvi doivljavaju kolaps, vei se sporije formiraju i zatim rasipaju.

Prve grude (hrpe) koje su se oslobodile ekspanzije Svemira uglavnom su bile sainjeneod tamne tvari i poneto neutralnog vodika sa malom koliinom helija. Jednom kada se su oviobjekti poeli uruavati pod vlastitom gravitacijom, nazivamo ga protogalaksijom. Prveprotogalaksije su se pojavile prije oko 14 milijardi godina.

Prijevod sa slike:

Protogalaksije


17/26


17

Podruja tamne tvari i plina iz vremena rekombinacije se uruavaju pod vlastitom teinom kako bi

formirali protogalaksije

Gravitacija razdvaja protogalaksije u jezgru i okolno podruje. Barioni koji tvore plin sada mogu

meusobno djelovati te gube energiju i padaju u jezgru protogalaksije. Tamna tvar, koja ima slabu interakciju

ostaje u okolnim prostoru

Uoite da se tamna materija i obina materija (u ovom trenutku u obliku plina vodika ihelija) u ovom trenutku razdvajaju. Plin moe gubiti energiju uslijed kolizija. Atomi plina sesudaraju i griju, toplina se zrai u obliku infracrvenog zraenja (svjetla) i rezultat je da plingubi energiju, sporije se kree = uruava se u sredite. Tamna materija nema ovakveinterakcije i nastavlja kruiti okolnim prostorom.

1.5.3 Nastanak prvih zvijezda

Plin u protogalaksijama gubi energiju, a njegova gustoa raste. Formiraju se oblaciplina i kreu se u orbitama oko protogalaksija. Kada se dva oblaka sudare, dolazi do sabijanja(komprimiranja) plina na mjestima (frontama) sudara.


18/26


18

Na ovaj nain su se formirale prve zvijezde u galaksijama. Kada doe do produkcijeprvih fotona uslijed termonuklearne fuzije, nastaju prvobitne galaksije.

Podruja formiranja zvijezda u tim prvobitnim galaksijama su veoma nalik regijama ukojima zvijezde nastaju u galaksijama koje danas promatramo. Dolazi do grupiranja mladih

zvijezda unutar oblaka uarenog plina. Plin e na kraju biti istisnut inastat e klaster zvijezda.

Prve zvijezde u naoj galaksiji su globularni klasteri zvijezda (globular star clusters) ione krue oko zvjezdanog diska u krakovima spiralnih galaksija. Veina galaksija u kojima sei danas formiraju nove zvijezde imaju unutar sebe stare zvijezde iz epohe prvog formiranja

zvijezda prije 14 milijardi godina.

1.5.4 Smrt zvijezde

Zvijezde najvee mase zavravaju svoj ivot kao supernove, destrukciji zvijezde uobliku snane eksplozije. Supernove nastaju u trenutku kada zvijezde iskoriste svoje unutarnje

gorivo u obliku vodika i urue se pod svojom vlastitom teinom. Vodik koji se uruava savanjskih podruja zvijezde dolazi do jezgre i izaziva eksploziju.


19/26


19

Prijevod sa slike:

Supernova

Veoma masivne zvijezde se uruavaju uslijed vlastite teine i eksplodiraju u supernove. Supernova e

pri tome na nekoliko dana zasvijetliti kao milijuni zvjezda zajedno.

Ovojnica ispunjena plinovima, obogaena tekim elementima, pri tom je izbaena u galaksiju

Tijekom eksplozije se odvija ubrzana fuzija i proizvode se svi elementi periodnogsustava iza litija. Ovo je jedini nain proizvodnje tekih elemenata i to je izvor svih elemenatakoji tvore nae tijelo.

Ovojnica obogaenog plina je izbaena u podruja u kojima se nalazi plin unutargalaksija. Prema tome, to je neka galaksija starija, to je njen plin bogatiji tekim elementima,taj proces nazivamo kemijskom evolucijom.

1.5.5 Spajanje/interakcija galaksija

Nakon formiranja, galaksije jo mogu mijenjati svoj izgled i brzinu kojom stvarajuzvijezde uslijed interakcije sa drugim zvijezdama. Galaksije krue jedne oko drugih unutarklastera. Kruenja mogu nekada dovesti do situacije kada dvije galaksije prolaze blizu jednadruge i tada one mogu izazvati zanimljiva zbivanja.

vrsti objekti, poput planeta, mogu proi jedan pored drugog bez vidljivih efekata.Meutim, galaksije nisu vrste strukture, i mogu doivjeti neelastine sudare, to znai da sedio energije sudara prenosi unutar galaksije na zvijezde i plin u njima.


20/26


20

Snane sile esto izazivaju formiranje novih zvijezda i ometu spiralno kretanjegalaksija. Ukoliko se dovoljno energije prenese u unutranjost na same zvijezde, u tomsluaju se galaksije mogu spojiti. Spajanja galaksija su najea u gustim okolinama(okruenjima), poput klastera galaksija.

1.6 Sudbina svemira

1.6.1 Svemir danas

Dananji Svemir je bogat galaksijama razliitih tipova, klasterima galaksija,strukturama velikih razmjera i egzotinim fenomenima (poput galaktikih crnih rupa). Samegalaksije sadre zvijezde razliitih veliina, svjetline i boja, kao i poduja plina i praine ukojima se formiraju nove zvijezde. Sumnjamo da mnoge zvijezde imaju oko sebe planete,

vlastite solarne sustave, potencijalna utoita ivota.

Prema tome, to e se dogoditi u budunosti?

1.6.2 Promjena smjera toka vremena

Ukoliko je Svemir zatvoren, tada moemo oekivati da se smjer vremena, koji jedefiniran entropijom preokrene. To se ini kao prirodna veza izmeu Svemira koji se iri iinjenice da se toplina udaljava od uarenih podruja (poput zvijezda) u podruja nietemperature (poput vanjskog (okolnog) prostora). Dakle ukoliko irenje prostora promjenismjer, da li e u tom sluaju i entropija krenuti drugim smjerom?

Ovakav oblik Svemira nema stvaran poetak ni kraj, i naziva se oscilirajui Svemir.

Uoite da nije mogue odrediti na kojoj se strani vi trenutno nalazite s obzirom da vrijemepromjeni smjer i promatrau se sve ini normalno.


21/26


21

1.6.3 Sudbina svemira

Protekla povijest Svemira je doba ranog, energijom ispunjenog Svemira. Kako se

Svemir irio i hladio, fonomeni su postajali sve manje snani i sve vie stabilni.

Zakon Prirode koji je vladao tijekom evolucije Svemira bila je entropija, injenica da

objekti idu iz ureenog stanja u stanje sve veeg nereda. Postoje lokalne toke visokog reda,poput planeta, ali jedino uz cijenu jo veeg nereda negdje u blizini.

Ukoliko je Svemir otvoren i ravan (kako nam trenutna mjerenja i teorije sugeriraju)

tada e se napredak entropije nastaviti i sudbina Svemira je odreena principom uarenesmrti, toka energije iz podruja visoke temperatutre prema podrujima niske temperature.

Sa ovim saznanjima na pameti, predviamo da e budunost Svemira proi kroz etirifaze kako se bude nastavljao iriti.

1.6.4 Era zvijezda

Era zvijezda je vrijeme u kojem mi trenutno ivimo, u kojem veina energije Svemiradolazi iz termonuklearnih fuzija u sreditima zvijezda. ivotni vijek ove ere je odreenvremenom koje je potrebno i najmanjoj zvijezdi, onoj sa najmanjom masom, da iskoristi svoje

gorivo u obliku vodika.

to je manja masa zvijezde, to je manja njena jezgra i ona sporije izgara vodik (takoer namtakve zvijezde izgledaju bljee, kao u maglici). to sporije zvijezda troi svoje gorivo, duljeivi (gdje ivot definiramo periodom u kojem zvijezda jo uvijek svijetli).


22/26


22

Prema tome je, najdulji vijek

zvijezda ija masa je 1/10 solarnemase (mase naeg Sunca) oko 1014

godina.

Nove zvijezde nastaju iz oblaka plinau galaksijama. Pa ipak, 10

14godina je

dovoljno dugaak period da se itavplin u Svemiru iskoristi. Jednom kada

nestanu oblaci plina, itava materijaSvemira e biti u zvijezdama.

1.6.5 Era degeneracije

Jednom kada ukupna masa zvijezda bude pretvorena u zvijezde, i vodik u sreditima

tih zvijezda bude iskoriten, Svemir e ui u drugu eru, doba degeneracije. Upotreba rijeidegeneracija ovdje nema smisao moralnih vrijednosti Svemira, ve degeneracije u fizikomsmislu kojom opisujemo stanje materije koja se ohladila na gustou pri kojoj su sveelektronske ovojnice atoma ispunjene i u svojim najniim stanjima.

Tijekom ove faze sve zvijezde su u formi bijelih ili smeih patuljaka, ili u oblikuneutronskih zvijezda i crnih rupa iz ranijih eksplozija. Bijeli i smei patuljci su degenerirali uvlastitoj materiji, i postepeno se hlade prelazei u crne patuljke.


23/26


23

Tijekom ove ere, galaksije se rastvaraju, postepeno kako zvijezde prolaze kroz

relaksaciju dvaju tijela (two-body relaksation). Relaksacija dvaju tijela se dogaa kada dvijezvijezde prou jedna blizu druge, pri tome jedna zvijezda bude odbaena velikom brzinom iona naputa galaksiju, druga zvijezda usporava i spaja se sagalaktikom crnom rupom u sreditu jezgre galaksije. Nakraju Svemir ostaje ispunjen slobodnim zvijezdama i

gigantskim crnim rupama, ostacima iz sredita galaksija.

Svemir e evoluirati prema beskrajnoj mjeavinicrnih patuljastih zvijezda uz iznimku procesa koji je poznat

kao nastajanje (propadanje) protona. Proton je jedan odnajstabilnijih elementarnih estica, ali ak se i protonraspada na pozitrom i mezon jednom u 10

32godina. Prema

tome, svi e se protoni koji tvore zvijezde u obliku crnihpatuljaka raspasti u slobodne leptone. Sve e ovo trajatioko 10

37godina.


24/26


24

1.6.6 Era crnih rupa

Jednom kada se svi protoni u Svemiru raspadnu u leptone, jedine organizirane

strukture koje e preostati biti e crne rupe. Uz pomo Hawking-ovog zraenja, znamo da akni crne rupe nisu stabilne i da evaporiraju (isparavaju) u elektrone i pozitrone.

Ovaj proces je izuzetno spor, varira obrnuto razmjerano sa masom crne rupe. ZaGalaktike crne rupe vrijeme raspadanja moe potrajati i do 10100 godina. Rezultat je hrpafotona, koji se postupno hlade u Svemiru koji se iri.

1.6.7 Tamna era

Nakon to su sve crne rupe evaporirale, Svemir se sastoji od mora fotona i neutrinaveoma velikih valnih duina koje se i dalje ire. Ovo je sistem maksimalnog nereda, bezskladnih struktura ili objekata. Nema izvora energije, ali ni mjesta gdje bi se ta energija

troila. Preostalo vrijeme je jednostavno kontinuirano smanjivanje energije sve dok se nedosegne stanje kvantnog vakuuma.


25/26


25

1.6.8 Kraj vremena

Ovo je zapravo bilo istraivanje podruja moderne kozmologije i potraga za konanimzakonima Prirode (teorijom Svega) i izvorom Svemira. Iako ostaju brojne, brojne zagonetke u

vezi Svemira, barem je osnovna slika onog to nazivamo Big Bang-om, temelj ija svojstva euvijek ostati neizmjenjena.

Iako su brojni koncepti koji su spomenuti nekako strani, svi su temeljeni na

racionalnoj znanstvenoj spoznaji (stvarni svijet je udniji od bilo ega to mi moemozamisliti). Pravilan znanstveni model ostavlja manje prostora za iracionalna vjerovanja.

Razumijevanje koje je u okvirima znanstvenih metoda uklanja nejasna podruja na naimmapama, mjesta na kojima smo nekada crtali udovita i zlatne gradove. Ovo znanje priguujenae strahove poput svijee u mraku.


26/26


Sadraj:

1.1 Antika kozmologija.................................................................................................... 11.1.1 Rana kozmologija ................................................................................................. 11.1.2 Grka kozmologija ............................................................................................... 31.1.3Srednje doba ............................................................................................................... 5

1.2 Srednjevjekovna kozmologija ..................................................................................... 61.2.1 Galileovi zakoni gibanja ....................................................................................... 6

1.3 Newtonova kozmologija .............................................................................................. 71.3.1 Newtonova fizika ................................................................................................. 71.3.2 Newtonov zakon univerzalne gravitacije ............................................................. 71.3.3 Elektromagnetska radijacija - Svjetlost .............................................................. 10

1.4 Nastanak .................................................................................................................... 111.4.1 Pogled u prolost ................................................................................................ 111.4.2 Evolucija galaksija ............................................................................................. 121.4.3 Dogaaj stvaranja ............................................................................................... 141.4.4 Uareni Veliki prasak......................................................................................... 15

1.5 Nastajanje galaksija ................................................................................................... 161.5.1 Nastajanje galaksija ............................................................................................ 161.5.2 Protogalaksije ..................................................................................................... 161.5.3 Nastanak prvih zvijezda ..................................................................................... 171.5.4 Smrt zvijezde ...................................................................................................... 181.5.5 Spajanje/interakcija galaksija ............................................................................. 19

1.6 Sudbina svemira ........................................................................................................ 201.6.1 Svemir danas ...................................................................................................... 201.6.2 Promjena smjera toka vremena .......................................................................... 201.6.3 Sudbina svemira ................................................................................................. 211.6.4 Era zvijezda ........................................................................................................ 211.6.5 Era degeneracije ................................................................................................. 221.6.6 Era crnih rupa ..................................................................................................... 241.6.7 Tamna era ........................................................................................................... 241.6.8 Kraj vremena ...................................................................................................... 25

sasrzaj svemira

Documents