Tervehdys kaikille. Tämä on ensimmäinen viestini tälle foorumille. Tahtoisin asiantuntijaselityksen ongelmalle, joka on viime aikoina askarruttanut mieltäni. Mikäli kysymäni asia on jo täällä käsitelty, antakaa linkki/vinkki mistä voin lukea vastauksen.
Pulma, jota aivoni ei suostu ymmärtämään, syntyy tästä asetelmasta: Nykytiedon mukaan kaikkeus (The Universe) laajenee kiihtyvällä nopeudella. Samalla tavoin nykytiedon mukaan galaksit etääntyvät toisistaan kiihtyvällä nopeudella; punasiirtymähavaintojen mukaan galaksien pakonopeus on sitä suurempi, mitä kaukaisempi niiden asema on havaitsijaan nähden.
Kuitenkin (ja se pulmani on juuri tässä) fyysikkojen sanoma on se, että kaikkeuden (avaruuden) laajenemisella ja kappaleen (esim. galaksin) liikkeellä (pakonopeudella) ei ole mitään tekemistä toistensa kanssa!
Siis kysymykseni kuuluu: Jos toisaalta avaruus laajenee kiihtyvällä nopeudella ja toisaalta galaksien pakonopeus suurenee mitä kauempana ne ovat, miksi nämä kaksi asiaa eivät korreloi keskenään? Toisaalta molemmat havainnot tukevat toisiaan, mutta toisaalta näillä asioilla ei ole luetun mukaan keskenään mitään tekemistä! Kuka selittäisi minulle tämän paradoksin?
Kiitokseni vastauksesta jo etukäteen.
Lainaus käyttäjältä: Kauko Putki - 29.05.2010, 14:48:56
Kuitenkin (ja se pulmani on juuri tässä) fyysikkojen sanoma on se, että kaikkeuden (avaruuden) laajenemisella ja kappaleen (esim. galaksin) liikkeellä (pakonopeudella) ei ole mitään tekemistä toistensa kanssa!
Terve vaan
Onko sinulle epäselvää Newtonilaisen ja suhteellisuusteorian ero? Itsekään en hallitse näitä, mutta ehkä voin jotenkin auttaa.
Newtonilaisessa maailmankuvassa laajeneminen on kappaleiden siirtymistä etäämmälle toisistaan ja nopeudet on mitattavia.
Yleisen suhteellisuusteorian laajeneminen taas on sitä, että itse avaruus laajenee ja nopeudet ovat myöskin mitattavia ja käsittääkseni korreloivat avaruuden laajenemisen kanssa. Esim. meidän aurinkokunta laajenee joitakin millimetrejä sekunnissa (jos oikein muistan) , mutta painovoima estää tämän laajenemisen, joten se ei ole mitattavissa. Kuitenkin yli 10 miljardin valovuoden päässä laajeneminen ylittää valon nopeuden.
Käsittääkseni yleisen suhteellisuusteorian laajenemista ei olla voitu varmistaa mittaamalla, joten olen avoin myös sille mahdollisuudelle, että se ei pidä paikkaansa.
Kiitos mistralille kommentista!
Kysyit: "Onko sinulle epäselvää Newtonilaisen ja suhteellisuusteorian ero?"
Tässäpä se pointti juuri onkin. Klassisen fysiikan lainalaisuudet ovat (ainakin täällä maan päällä) paljolti suhteellisia, aivan kuten kvanttifysiikankin mukaan ajateltuna. Vasta avaruuden äärettömyydessä teorioiden eroja todella syntyy; miten selität ne niin, että tavallisen tallaajankin aivot ne ymmärtävät.
Tarkoititko mistral siis sitä, että galaksien punasiirtymiä ja niiden kiihtyvää pakonopeutta pitäisi ajatella "newtonilaisittain" ja itse maailmankaikkeuden laajenemista "einsteinilaisittain"? Jos näin on, mikä "voima" kiihdyttää galaksien liikettä ja mikä "voima" avaruuden laajenemista? Onko kysymyksessä kenties sama "pimeä energia", vaiko kaksi jotain muuta, toisistaan erillistä voimaa?
Tarkoitin newton/yl.suhteellisuusteoria vertailulla sitä, että toisessa avaruus on staattinen, toisessa laajeneva.
Täällä astronetissä on kirjoitellut ainakin kaksi fyysikkoa, RJ ja Ketarax. He varmaan tietäisivät nämä asiat.
Oma käsitykseni näistä voimista on: Pimeä energia (myös tavallinen energia) on yl. suhteellisuusteoriassa tekijä, joka laajentaa avaruutta, siis ei puske materiaa. Sensijaan avaruus puskee, sitä en tiedä miten. Tällainen käsitys minulla nyt on, voin olla väärässä. :smiley:
Kiitokset mistralille toisestakin kommentista. On lohduttavaa todeta, että "täällä kehtaa edes kysyä" ja että heti vastataan!
Olen tullut foorumille aikeissa kysellä vaikeita. Alku on ihan lupaava; kiitos mistralin!
Toivottavasti fyysikotkin heräävät vastailemaan, koska aikomukseni on jatkaa kysymyksiä...
Jatkanpa tässä pähkäilyäni, koska uusia kommentteja ei näy tulleen.
mistral kirjoitti:
" Kuitenkin yli 10 miljardin valovuoden päässä laajeneminen ylittää valon nopeuden."
Tuo ei ole suhteellisuusteorian mukaan mahdollista, koska silloinhan informaatio liikkuisi tapahtumia nopeammin, eli syntyisi (teoriassa) tilanne, jolloin tapahtumien ennustaminen ("selvänäkeminen") olisi mahdollista. Olenko kovin väärässä?
Suhtiksen mukaan kappaleen kiihdyttäminen valonnopeuteen vaatisi äärettömän paljon energiaa. Toisin sanoen ihmisen tekniikoilla nyt ja tulevaisuudessa valon nopeudella liikkuvat raketit ovat ja pysyvät scifi-kirjailijoiden mielikuvituksen tuotteina.
Kuitenkin kaikkeus toimii niin, että kaukaisimpien galaksien pakonopeus on jo nykyisin luokkaa 60% valon nopeudesta. Vauhti on siis jo kaikilla indikaattoreilla mitattuna hirmuinen. Maallikko kysyykin - kenties fyysikoita naurattaen - mikä seikka tai voima voi estää sen, että kiihtyvällä pakonopeudella etääntyvät galaksit eivät joskus tulevaisuudessa voisi saavuttaa valon nopeutta? Ihmiskunta ei ole (toistaiseksi) pystynyt luotettavasti selvittämään syitä siihen, miksi kaikkeus ja/tai galaksit laajenevat/loittonevat kiihtyvällä nopeudella.
Mikäli ihminen ei pysty kiihdyttämään kappaletta valon nopeuteen, universumi saattaisi siihen pystyä, koska emme tunne läheskään kaikkia sen ominaisuuksia.
(Tämä kaikki on maallikon pähkäilyä; osallistukaa ihmeessä keskusteluun, niin saamme siihen lisää vipinää ja uusia näkökulmia.)
Tuosta yli 10 miljardin valovuoden horisontista. Googletin näitä juttuja ja tulin siihen tulokseen, että on kaksi eri horisonttia. A) maailmankaikkeuden iän määräämä horisontti, joka rajaa kaukaisimmat näkyvät kohteet 13,75mrd valovuoteen. B) valon nopeuden määräämä horisontti, joka rajaa näkyvyyden jonnekin 20mrd valovuoteen.
Jostakin luin, että universumin koko ylittäisi nämä molemmat horisontit ja tosiaaan valon nopeus ylittyisi. Kuinka se on mahdollista, en tiedä :smiley:
Yksi hypoteesi ns. pimeän energian selityksistä (monien joukossa) lähtee siitä oletuksesta, että jokaisen galaksin keskustassa on musta aukko. Vaikka näin olisikin (ja luultavasti näin onkin), se seikka ei yksin pysty selittämään pimeän energian kokonaisvaikutusta kaikkeuden paradoksaaliselle käyttäytymiselle, koska tällaisen pimeän energian vaikutus kaikkeuden toimintaan ei riitä vastaukseksi. Jollakin selityksellä pitäisi löytyä syy siihen, miksi kaikkeus/galaksit laajenevat/loittonevat kiihtyvällä nopeudella.
Tässä taas yksi maallikon tyhmä kysymys: Entäpä, jos ns. mustia aukkoja on (galaksien lisäksi) kaikkialla Universumissa? Toisin sanoen "pimeitä" galakseja (jotka mustat aukot ovat jo nielaisseet) olisi joka puolella kaikkeutta, ja joita sen vuoksi ei voida havaita?
Miksi tämä ei voisi olla mahdollista? Mikäli tämä ajatus pitäisi paikkansa, se selittäisi "pimeän energian" olemassaolon.
Lainaus käyttäjältä: Kauko Putki - 04.06.2010, 16:59:29
Tässä taas yksi maallikon tyhmä kysymys: Entäpä, jos ns. mustia aukkoja on (galaksien lisäksi) kaikkialla Universumissa? Toisin sanoen "pimeitä" galakseja (jotka mustat aukot ovat jo nielaisseet) olisi joka puolella kaikkeutta, ja joita sen vuoksi ei voida havaita?
Miksi tämä ei voisi olla mahdollista? Mikäli tämä ajatus pitäisi paikkansa, se selittäisi "pimeän energian" olemassaolon.
Lainasin kirjastosta (aikaa jo yli puoli vuotta) "Universumin pimeä puoli" kirjan ja muistaakseni siinä käsiteltiin näitä asioita. Pimeässä energiassa on sellainen puoli, että se ikäänkuin riippuisi maailmankaikkeuden tilavuudesta. Ja kun se itse tuottaa lisää tilavuutta (laajentaa avaruutta) ja näin lisää energian määrää, on se jatkuvassa kasvussa. Materia ei kuitenkaan lisäänny, joten pimeät galaksit tai pimeä aine ei pysty kiihdyttämään laajenemista.
Uusimmassa Tähdet ja avaruus lehdessä oli Syksy Räsäsen ajatuksia näistä asioista.
Lainaus käyttäjältä: Kauko Putki - 04.06.2010, 16:59:29
Tässä taas yksi maallikon tyhmä kysymys: Entäpä, jos ns. mustia aukkoja on (galaksien lisäksi) kaikkialla Universumissa? Toisin sanoen "pimeitä" galakseja (jotka mustat aukot ovat jo nielaisseet) olisi joka puolella kaikkeutta, ja joita sen vuoksi ei voida havaita?
Miksi tämä ei voisi olla mahdollista? Mikäli tämä ajatus pitäisi paikkansa, se selittäisi "pimeän energian" olemassaolon.
Mielestäni tällaisia kosmologisia kysymyksiä kannattaisi kysyä Tähdet ja avaruus -lehdeltä, jossa ammattilaiset vastaavat.
Ensimmäiseen kysymykseesi käsittääkseni galaksien yms punasiirtymissä nähdään maailmankaikkeuden laajeneminen kokonaisissa galakseissa, kvasaareissa yms. kaukaisissa kohteissa, kun taas kaikkeuden laajenemisen kiihtyminen pimeällä energialla on joka ikisen yksityiskohdan, atominkin laajenemista, kunnes jäljellä on vain jakamattomia perushiukkasia, kvarkkeja ja mitä niitä on. Ne ovat siis eri asioita.
Mutta musta energiahan on vain pelkkä nimi asialle jota emme tiedä.
Mustat aukot syövät vain lähimmän materiansa. Alkuaikojen galakseissa oli paljon hurjempi meno mustilla aukoilla, kunnes ne olivat putsanneet lähiympäristönsä. Esim. Linnunradan keskus on rauhallinen paikka, vaikka siellä varmaankin on musta aukko. Samoin kaikissa lähigalakseissa. Eiväthän planeetatkaan putoa suoraan keskustähteensä! Sitten lienee eri asia, jos onkin systeemi, joka ei pyöri? Silloin varmaan putoava liike suuntautuisi suoraan massakeskipisteeseen - vaan en ole koskaan lukenut sellaisesta.
Paitsi tietysti ellipsigalaksit. Eivätkä nekään romahda yhteen. (Suunnattoman määrän tähtien ominaisliikkeet kumoavat toisensa, jolloin itse galaksi on ja pysyy.)
ML
Kiitos vain mistralille ja avantille kommenteista. Eiköhän tämä kokonaisuus tästä pikku hiljaa ala hahmottua, niin pitkälle kuin se nykytiedoilla ylipäänsä voi ihmiselle hahmottua.
Kenties tämä saitti on hyvä päättää avantin toteamukseen:
"Musta energiahan on vain pelkkä nimi asialle, jota emme tiedä."
PS. Tuli mieleen vanha aforismi: "Mitä enemmän tiedät, sitä vähemmän huomaat tietäväsi!"
Lainaus käyttäjältä: Kauko Putki - 29.05.2010, 14:48:56
Kuitenkin (ja se pulmani on juuri tässä) fyysikkojen sanoma on se, että kaikkeuden (avaruuden) laajenemisella ja kappaleen (esim. galaksin) liikkeellä (pakonopeudella) ei ole mitään tekemistä toistensa kanssa!
Pulmasi syntyy tuosta pakonopeus-termistä, ja sillä se ratkeaakin: jätetään se pois. Hubblen punasiirtymähavainnot voitiin tulkita kahdella tavalla: joko kaukaiset galaksit (kaikissa suunnissa) kulkevat avaruuden halki meistä poispäin (sitä nopeammin mitä kauempana ne ovat), tai avaruus itse laajenee. Ensimmäisessä selitysvaihtoehdossa aurinkokunta olisi kosmoksen keskellä, mikä on ristiriidassa
kosmisen kopernikaanisen prinsiipin kanssa (joka sanoo että havaitsijat maassa eivät ole erityisasemassa tehdessään havaintoja kosmoksesta, vaan että samoihin tuloksiin päästäisiin tekemällä mittaukset jostakin muualta). Tämä sekä yleisen suhteellisuusteorian kehitys ja mikroaaltotaustan löytyminen valikoivat jälkimmäisen selitysvaihtoehdon, eli avaruuden metrisen laajenemisen, punasiirtymien selitykseksi, ja syntyi alkuräjähdyskosmologia. Sen kontekstissa käsite "galaksin pakonopeus" ei siis ole pätevä, tai ainakaan sen merkitys ei ole sama kuin pakonopeudella yleensä. Emme havaitse galakseissa dopplerin punasiirtymää siksi että galaksi etääntyy meistä kulkien avaruuden halki samalla tavoin kuin aurinkokunnan jättävä satelliitti etääntyy maasta (->pakonopeus), vaan punasiirtymä aiheutuu itse avaruuden laajenemisesta -- meidän ja kaukaisen galaksin väliin ilmaantuu uutta avaruutta -- uutta tyhjiötä. Vaikka galaksi olisi mielivaltaisten referenssipisteiden suhteen levossa (=siihen ei vaikuttaisi voimia, myöskään painovoimaa), havaitsisimme siitä lähteneen valon silti punasiirtyneen metrisen laajenemisen vuoksi.
Minua on tässä avaruuden laajenemisessa askarruttanut, että laajeneeko avaruus myös pienessä mittakaavassa? Ts. kasvaako esimerkiksi atomien etäisyys toisistaan molekyylien sisällä? Kasvaako ihminen pikkuhiljaa universumin laajetessa? Jos ei, miksei? Jos taas niin, miten havaitsemme maailmankaikkeuden laajenemisen jos laajenemme itse samaa tahtia? Jos kerran mittatikku kasvaa samaa tahtia mitattavan asian kanssa, muutosta ei varmaan havaittaisi?
Hei
Jälleen kiinnostava keskustelu.
Lainaus Ketarax:lta "meidän ja kaukaisen galaksin väliin ilmaantuu uutta avaruutta -- uutta tyhjiötä" Mikä on ko. tyhjiön energia ? Jos se on sananmukaisesti tyhjiö, niin ainetta ei siellä löydy, mutta enegian täytynee jatkua myös ko. tyhjiön läpi. Onko monia muita massattomia partikkeleita kuin fotoni, jotka voivat kuljettaa energiaa ?
vesa_k
Lainaus käyttäjältä: vesa k - 14.06.2010, 14:17:07
Lainaus Ketarax:lta "meidän ja kaukaisen galaksin väliin ilmaantuu uutta avaruutta -- uutta tyhjiötä" Mikä on ko. tyhjiön energia ?
"Normaali" tyhjiöenergia, joka on eräs ehdotus myös pimeän energian olemuksen selitykseksi. Hyvin pieni kuutiometriä kohti, intergalaktisten etäisyyksien yli summattuna merkittävä.
ketarax täräytti sellaisen vastauksen "pulmaani", että pitää ihan haukkoa henkeä miten loogisesti, selkeästi ja tiivistetysti joku osaakin selittää ongelmalliselta tuntuvan asian! Kiitos hienosta selvityksestäsi; piti ihan tulostaa se paperille.
Laajenemista miettiessä tulee tällainenkin ajatus mieleen: Mitä, jos kysymys onkin valon väsymisestä, että valon taajuus laskisi vuosimiljoonien kuluessa ja punasiirtymä selittyisi tällä. Ajatus ei varmaankaan ole uusi. Kysyisinkin, millä perusteella tämä teoria voidaan kumota?
Mihinkä se fotonien energia noin vain katoaisi?
Kaizu
muuttuisi pimeäksi energiaksi
vesa_k
"Pimeä energia" ilmenee laajenemisen nopeutumisena. Edellisen kysyjän ajatus lienee ollut korvata koko laajeneminen valon "väsymisellä".
Kaizu
Huomasin kirjastossa, että uudessa Scientific Americanissa (July 2010) oli iso artikkeli tästä aiheesta. En ehtinyt sitä ajatuksen kanssa vielä lukea, mutta jos aihe kiinnostaa, kannattaa käydä tutustumassa.
Lainaus käyttäjältä: naavis - 17.06.2010, 12:44:02
Huomasin kirjastossa, että uudessa Scientific Americanissa (July 2010) oli iso artikkeli tästä aiheesta. En ehtinyt sitä ajatuksen kanssa vielä lukea, mutta jos aihe kiinnostaa, kannattaa käydä tutustumassa.
Tässä linkki maistiaisiin (http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=is-the-universe-leaking-energy) ilmeisestikin juuri em. artikkelista...
Lainaus käyttäjältä: Kaizu - 17.06.2010, 00:08:01
Mihinkä se fotonien energia noin vain katoaisi?
Kaizu
Ei aavistustakaan mihin katoaisi, mutta sen mittaaminen, että ei katoa, on käsittääkseni mahdotonta. Eli kysymys jää avoimeksi jollei pystytä osoittamaan, että metrinen laajeneminen on fakta. (Tosin siitäkin huolimatta valon väsyminen voi olla mahdollista).
Uusia galakseja ja tähtijärjestelmiä syntyy supernovien seurauksena jatkuvasti yhä uudelleen ja uudelleen. Voisiko sittenkin olla mahdollista se, että vaikka oman Linnunratamme ja Aurinkokuntamme ikä on rajallinen, Universumin ikä olisi ääretön?
Syntyikö alkupurkauksessa jotain "tyhjästä", eli olevaista olemattomuudesta, vai oliko kaikki se mitä lopulta syntyi kenties jo jossakin mielessä alulla tai jo "olemassa"? Onko ehdoton bosonien, alkeishiukkasten ja materian olemattomuus ja täydellinen tyhjyys ylipäänsä edes mahdollista?
Lainaus käyttäjältä: naavis - 17.06.2010, 12:44:02
Huomasin kirjastossa, että uudessa Scientific Americanissa (July 2010) oli iso artikkeli tästä aiheesta. En ehtinyt sitä ajatuksen kanssa vielä lukea, mutta jos aihe kiinnostaa, kannattaa käydä tutustumassa.
Tähän aiheeseen Enqvist vastasi lyhyesti T-a:n numerossa 7/09 (kysymyksiä&vastauksia). Tästähän käytiin astronetissä keskustelua, en vaan muista otsikkoa.
Mutta valon väsymisessä ei ole tästä kysymys, vaan siitä, että metrinen laajeneminen jäisi kokonaan pois kuvioista. Heitin tämän kysymyksen jospa joku olisi törmännyt tähän aikaisemmin.
Lainaus käyttäjältä: Kauko Putki - 17.06.2010, 16:07:13
Uusia galakseja ja tähtijärjestelmiä syntyy supernovien seurauksena jatkuvasti yhä uudelleen ja uudelleen. Voisiko sittenkin olla mahdollista se, että vaikka oman Linnunratamme ja Aurinkokuntamme ikä on rajallinen, Universumin ikä olisi ääretön?
Ei se ihan noin mene. Galaksit eivät synny supernovista vaan alkuräjähdyksessä syntyneestä aineesta joka syystä tai toisesta on alkanut kerääntyä paikallisesti yhteen.
Supernovat tapahtuvat yleensä galakseissa ja niissä osa tähden sisältämästä aineesta romahtaa mustaksi aukoksi ja osa pössähtää lähiympäristöön seuraavan tähtisukupolven rakennusaineeksi. Supernovasta jäljelle jäänyttä kaasua on tähtien rakennukseen käytettävissä vähemmän kuin supernovaa edeltäneen tähden massa. Osa on mustassa aukossa ja pikkuinen osa poistuu säteilynä ympäröivään avaruuteen ja aikanaan näkyy jopa muissa galakseissa
Tällä hetkellä näyttää siltä että kaikkeuden laajeneminen vain kiihtyy eikä kaikki aine ole romahtamassa takaisin yhteen eli universumin ikä olisi rajaton. Ei myöskään ole näkyvissä mitään syytä Linnunradan loppumiselle. Vähän ajan kuluttua Linnunrata muodostaa Andromedan kanssa ison elliptisen galaksin. Ehkä myöhemmin muutkin paikallisen ryhmän galaksit liittyvät samaan jättigalaksiin.
Tarpeeksi pitkän ajan kuluessa Universumia odottaa hiipuminen erittäin harvaan pimeyteen. Ajan merkitys saattaa myös silloin hämärtyä tapahtumien puutteeseen.
Jos laajenemisvauhti jostain syystä taas alkaa hidastua ja kääntyisi supistumiseksi, olisi jonkin ajan kuluessa odotettavissa alkuräjähdykselle käänteinen loppuromahdus johon myös nykyinen fysiikkamme päättyisi.
Kaizu
On mielenkiintoisia ajatuksia ja ideoita. Olen samaa mieltä Kauko Putken kanssa, että ketaraxin selkeä kuvaus ei kaipaa mestarointia. Pienen laajennuksen voin tarjota. Englantilaisessa tähtiharrastajalehden "Astronomy Now", January 2010 artikkelikooste esittelee helppotajuisesti kehittäjiensä (Friedman – Lemartre – Robertson – Walker) mukaan nimetyn FLRW – mallin, jota amerikkalaiset kutsuvat myös RW – malliksi, koska Robertson ja Walker olivat amerikkalaisia, muut eurooppalaisia. En halua jättää asiaa pelkän lähdeviittauksen varaan, vaan yritän pelkistää jutun tähän omin sanoin:
Oletamme, että aineen (= musta aine + musta energia) tiheys määrää gravitaation määrän, joka puolestaan muotoilee avaruuden. Jos kosmoksen aineen tiheys on liian suuri, universumi supistuu ('big crunch'), jos liian pieni, universumi leviää ('big rip'). FLRW – teoreetikot ajattelevat aineen tiheyden sopivaksi siten, että universumi kasvaa sievästi lavenevana torvena, jonka pintaa kuvaa laveneva koordinaatisto. Koordinaatisto laajenee isotrooppisena eli kaikkiin suuntiin samanlaisena. Tavallinen esimerkki on laajeneva pallo, jonka pinnalle piirretty koordinaatisto laajenee isotrooppisesti.
Valon nopeus tyhjiössä on universaali vakio, tuo 299.792.458 metriä eli 300.000 km sekunnissa. Se on universaali vakio, joka ei tilavuudeltaan muuttuvassa avaruudessa miksikään muutu. Sen sijaan valofotonien surffatessa isotrooppisesti muuttuvassa koordinaatistossa, mittakaava muuttuu, ei valon nopeus. Mietiskelyn helpottamiseksi esimerkki:
Ajatellaan, että tällä hetkellä havaitsemme kaksi samanaikaista supernovaräjähdystä, toisen omassa linnunradassamme, toisen kaukaisessa galaksissa. Mitataan etäisyyksiä universumin kokoa mittaavalla mittakaavatekijällä ("scale factor") R ja merkitsemme Linnunradassamme tapahtuneen räjähdyksen etäisyyttä meistä mittakaavatekijällä Ro, joka on samalla supernovan oikea etäisyys ("proper distance"), koska koordinaatisto ei ole vielä ehtinyt muuttua valofotonien matkaan tarvitsemassa lyhyessä ajassa.
Kaukaisessa galaksissa tapahtunut supernovaräjähdys kymmeniä tai satoja miljoonia vuosia sitten ajankohtana t merkitsee, että tuona aikana, jonka valo on tarvinnut matkatakseen meille ja tullakseen havaituksi ajankohtana nolla, räjähdyshetkestä t mitaten avaruus on laajentunut etäisyyden Rt.
Tämä merkitsee myös, että universumissa jonkun tapahtuman etäisyyttä meistä voi verrata minä tahansa menneisyyden tai tulevaisuuden hetkenä t suhteuttamalla se nykyhetken "oikeaan etäisyyteen". Lisäksi tämä suhdeluku on suorassa suhteessa punasiirtymään z, eli lyhyesti Rt/Ro = 1/(1+z). Ajan mukana muuttuva etäisyys (co-moving distance) Rt = Ro(1+z), joka puolestaan riippuu siitä, millaisen FLRW – metriikan eli mittakaavan me valitsemme.
Alkuräjähdys on meistä 13,7 miljardin valovuoden päässä, eli Rt = 13,7 mrd valovuotta. Jos otamme huomioon 13,7 mrd. vuoden aikana tapahtuneen koordinaatiston (universumin) laajenemisen, saamme alkuräjähdyksen "oikeaksi etäisyydeksi" Ro = 46,5 miljardia valovuotta. Mitatut punasiirtymäarvot z näyttäisivät tukevan tällaista metriikkaa.
Perimmäisen havainnoinnin raja jossain äärettömän kaukaisessa tulevaisuudessa on laskettavissa tältä pohjalta 62 miljardiksi valovuodeksi. Tämän tapahtumahorisontin takaisista tapahtumista (galakseista, supernovista jne.) lähtevät fotonit eivät koskaan saavuta meitä, koska universumin laajeneminen on kuljettanut nuo tapahtumat liian etäälle meistä.
Juhani Laurila
Kaizu kirjoitti muun muassa: "Tällä hetkellä näyttää siltä että kaikkeuden laajeneminen vain kiihtyy eikä kaikki aine ole romahtamassa takaisin yhteen eli universumin ikä olisi rajaton."
Voiko kehitys mennä näin, vaikka Universumi ei romahtaisikaan? Toisin sanoen: jos kaikkeus jatkaa kiihtyvää laajenemistaan (ja siis laajenemista ylipäänsä), eikö seurauksena ole kuitenkin loppujen lopuksi tähtien ja galaksien sammuminen, energian loppuminen ja iankaikkinen pimeys? Mistä korvaavaa vetyä saadaan, kun kaikki on käytetty loppuun?
Tähtien (ja siis myös galaksien) vedyn fuusioituminen heliumiksi pitää huolen siitä, että aine/massa ei ainakaan lisäänny kaikkeudessa, vaan vääjäämättä vähenee. Vaikka supernovia ja/tai galaksien välisen bosonisumun tiivistymistä jatkuisi miten pitkään tahansa, lopputulos on kuitenkin vääjäämättä joskus aineen ja energian loppuminen.
Lainaus käyttäjältä: Kauko Putki - 02.07.2010, 17:19:56
... jos kaikkeus jatkaa kiihtyvää laajenemistaan (ja siis laajenemista ylipäänsä), eikö seurauksena ole kuitenkin loppujen lopuksi tähtien ja galaksien sammuminen, energian loppuminen ja iankaikkinen pimeys? ... lopputulos on kuitenkin vääjäämättä joskus aineen ja energian loppuminen.
Tämä on juuri käsittääkseni ns. "Big Freeze" -teorian (http://en.wikipedia.org/wiki/Big_Freeze) mukainen tapahtumien kulku. Eli lopulta jäljellä on vain pimeys ja tyhjyys, mutta vielä on kesää jäljellä :cool:
Kiitos JuLa:lle ja Mare Nectaris`elle ansiokkaista vastauksista. Erityisesti M.N:n "Big Freeze"-teoria oli kiinnostava, koska oma "pähkäilyni" noudattaa juuri tuota samaa logiikkaa, vaikka itse tuota linkkiä en aiemmin ole lukenut.
Juhani Laurilan kommentti oli myös vahvaa faktaa, mutta kaltaiseni "tavallisen tallaajan" näkökulmasta sitä oli kaikilta osiltaan vaikeata ymmärtää, koska fysiikan ja tähtitieteen termit ja/tai niiden merkitys ei avaudu maallikolle samalla tavoin kuin ammattilaisille.
Esimerkiksi JuLa kirjoitti:
"Alkuräjähdys on meistä 13,7 miljardin valovuoden päässä, eli Rt = 13,7 mrd valovuotta. Jos otamme huomioon 13,7 mrd. vuoden aikana tapahtuneen koordinaatiston (universumin) laajenemisen, saamme alkuräjähdyksen "oikeaksi etäisyydeksi" Ro = 46,5 miljardia valovuotta. Mitatut punasiirtymäarvot z näyttäisivät tukevan tällaista metriikkaa."
Tuota logiikkaa aivoni eivät (vielä) suostu ymmärtämään, koska muistelen esim. hiukkasfyysikko Syksy Räsäsen kirjoittaneen, että kaikkeuden laajenemisen kiihtyminen olisi alkanut vasta "äskettäin", eli vasta n. 10 mrd vuotta "Big Bangin" jälkeen. (Miten tämä on saatu selville, minulla ei ole aavistustakaan!)
JuLa kirjoitti myös:
"Perimmäisen havainnoinnin raja jossain äärettömän kaukaisessa tulevaisuudessa on laskettavissa tältä pohjalta 62 miljardiksi valovuodeksi."
Kari Enqvist kirjoitti jossain blogissaan, että "perimmäisen havainnoinnin raja", eli ihmisen mahdollisuus tehdä optisia huomioita Universumista, on luokkaa 20 mrd valovuotta. (Enqvist käytti muistaakseni termiä "havainnointihäkki".)
Mahdollisesti puhun Juha Laurilan kanssa eri asiasta, koska ymmärrykseni näistä asioista on hyvin rajallinen. (Mikäli Juha luet tämän, selvitätkö hieman väärinkäsitystäni.)
Lainaus käyttäjältä: JuLa - 18.06.2010, 13:19:00
Alkuräjähdys on meistä 13,7 miljardin valovuoden päässä, eli Rt = 13,7 mrd valovuotta. Jos otamme huomioon 13,7 mrd. vuoden aikana tapahtuneen koordinaatiston (universumin) laajenemisen, saamme alkuräjähdyksen "oikeaksi etäisyydeksi" Ro = 46,5 miljardia valovuotta.
Ylläolevasta olen eri mieltä. Alkuräjähdys tapahtui kaikkialla. Se materiaali (alkeishiukkaset) josta kehomme koostuu syntyi samassa yhteydessä. Siispä etäoisyys alkuräjähdykseen on olematon (=0).
Ajallisesti etäisyys lienee 13.7mrd vuotta. Myöskin 300 000v myöhemmin liikenteeseen lähteneen fotonin lähtöpaikan ja nykyisen havaitsijan väliin on keriinnyt muodostua uutta avaruutta eli siltä osin tuo isompikin luku lienee totta mutta alkuräjähdyksen etäisyyttä havaitsijasta se ei kerro.
Kaizu
... tässä professori Edward L. Wrightin (http://www.astro.ucla.edu/~wright/intro.html) ylläpitämä FAQ -sivusto kosmologiasta (http://www.astro.ucla.edu/~wright/cosmology_faq.html)...
Kaizu kirjoitti:
"Alkuräjähdys tapahtui kaikkialla. Se materiaali (alkeishiukkaset) josta kehomme koostuu syntyi samassa yhteydessä. Siispä etäisyys alkuräjähdykseen on olematon (=0)."
Ei ihmisen ja elämän kehitys tapahtunut ihan noin suoraviivaisesti. Ihmiskeho koostuu lukuisista eri alkuaineista, joista tärkeimmät ovat happi (65%), hiili (18%), vety (10%) typpi (3%), kalsium (1,5%), fosfori (1,0%) jne. jne.
Brittifyysikko Fred Hoylen johtama tutkimusryhmä osoitti jo 1950-luvulla, että vetyä raskaammat alkuaineet syntyvät tähtien ytimissä, valtavassa kuumuudessa ja paineessa, ja jotka alkuaineet leviävät supernovien kautta "ympäristöönsä". Eli vain supernoviksi päätyvät massiivisemmat tähdet kykenevät luomaan ja levittämään kaikkeuteen raskaampia alkuaineita, joista kiinteät planeettakunnat ja elämä saattoivat syntyä.
Toisin sanoen alkuräjähdyksen jälkeen, jolloin ensin muodostunut tähti- ja galaksisukupolvi oli jokseenkin puhdasta vetyä, tarvittiin vähintään yksi (mieluummin useampia) supernovasukupolvia, ennen kuin kiinteitä planeettakuntia potentiaalisine elämän olosuhteineen pystyi muodostumaan uusien tähtien ympärille. Tähän prosessiin on täytynyt kulua aikaa useita miljardeja vuosia.
Lainaus käyttäjältä: Kauko Putki - 08.07.2010, 20:40:58
Kaizu kirjoitti:
"Alkuräjähdys tapahtui kaikkialla. Se materiaali (alkeishiukkaset) josta kehomme koostuu syntyi samassa yhteydessä. Siispä etäisyys alkuräjähdykseen on olematon (=0)."
Ei ihmisen ja elämän kehitys tapahtunut ihan noin suoraviivaisesti. Ihmiskeho koostuu lukuisista eri alkuaineista, joista tärkeimmät ovat happi (65%), hiili (18%), vety (10%) typpi (3%), kalsium (1,5%), fosfori (1,0%) jne. jne.
Brittifyysikko Fred Hoylen johtama tutkimusryhmä osoitti jo 1950-luvulla, että vetyä raskaammat alkuaineet syntyvät tähtien ytimissä, valtavassa kuumuudessa ja paineessa, ja jotka alkuaineet leviävät supernovien kautta "ympäristöönsä". Eli vain supernoviksi päätyvät massiivisemmat tähdet kykenevät luomaan ja levittämään kaikkeuteen raskaampia alkuaineita, joista kiinteät planeettakunnat ja elämä saattoivat syntyä.
Toisin sanoen alkuräjähdyksen jälkeen, jolloin ensin muodostunut tähti- ja galaksisukupolvi oli jokseenkin puhdasta vetyä, tarvittiin vähintään yksi (mieluummin useampia) supernovasukupolvia, ennen kuin kiinteitä planeettakuntia potentiaalisine elämän olosuhteineen pystyi muodostumaan uusien tähtien ympärille. Tähän prosessiin on täytynyt kulua aikaa useita miljardeja vuosia.
Tarkemmin miettien ylläolevat väitteet eivät ole keskenään ristiriidassa. Fuusiossa olemassa olevat rakennuspalikat (protonit, neutronit jne.) järjestellään uudelleen ja osa muttuu energiaksi. Samat alkeishiukkaset muodostavat tänä päivänä vähäisessä määrin muitakin alkuaineita kuin vetyä ja heliumia. Sieltä hiiliatomin ytimestä löytyvät kuitenkin samat protonit ja neutronit.
Kaizu
Kaizu kirjoitti muun muassa:
"Sieltä hiiliatomin ytimestä löytyvät kuitenkin samat protonit ja neutronit."
Wikipedia kertoo:
"Neutroni on atomin ytimen perusosanen, alkeishiukkanen, jolla ei ole sähkövarausta. Neutroni on stabiili hiukkanen vain ollessaan osana atomin ydintä. Vapaa neutroni sen sijaan hajoaa protoniksi, elektroniksi ja antineutriinoksi. Jos tarkastellaan suurta määrää neutroneja, niistä puolet on hajonnut 17 minuutin kuluttua."
Toisin sanoen kysymys kuuluu: Onko aivan varmaa se, että me ihmiset koostumme The Big Bang`issa muodostuneista alkeishiukkasista? Epäilen.
Lainaus käyttäjältä: Kauko Putki - 11.07.2010, 19:07:29
Wikipedia kertoo:
"Neutroni on atomin ytimen perusosanen, alkeishiukkanen, jolla ei ole sähkövarausta. Neutroni on stabiili hiukkanen vain ollessaan osana atomin ydintä. Vapaa neutroni sen sijaan hajoaa protoniksi, elektroniksi ja antineutriinoksi. Jos tarkastellaan suurta määrää neutroneja, niistä puolet on hajonnut 17 minuutin kuluttua."
Maailmankaikkeuden ensimmäisen minuutin jälkeen neutronit ovat enimmäkseen olleet turvassa heliumytimissä.
Kaizu
"Useimpien rautaa raskaampien alkuaineiden uskotaan syntyneen supernovaräjähdyksessä. Tähden luhistuttua rautakuori on hyvin kuuma ja tiheä, ja sokkiaalto tuottaa runsaasti vapaita neutroneja. Nopea neutronisieppaus mahdollistaa raskaiden nuklidien (ydinten) tuoton ohi beta-tasapainokynnysten. Ydinsynteesin onnistuminen riippuu neutronien osuudesta: jos neutroneja on vähemmän kuin protoneja, niin raskaiden ydinten synteesi on mahdotonta.
Neutroni-protoni-suhde riippuu melkein kokonaan neutriinosäteilystä. Pienikin muutos neutriinosäteilyn spektrissä voi vaikuttaa suuresti nukleosynteesiin. Vaatimus nukleosynteesin onnistumisesta rajoittaa oleellisesti neutriinojen ominaisuuksia. Nämä rajoitukset ovat osin ristiriidassa muiden havaintojen kansssa. On mahdollista, että tämä ristiriita voidaan ratkaista uusien neutriinojen avulla."
http://cupp.oulu.fi/johd/supernova.html
Uusia neutriinoja voi siis syntyä myös alkuräjähdyksen jälkeen. Toisin sanoen ihmisen alkeishiukkaset eivät välttämättä ole peräisin alkuräjähdyksestä.
Lainaus käyttäjältä: Kauko Putki - 12.07.2010, 11:48:01
Uusia neutriinoja voi siis syntyä myös alkuräjähdyksen jälkeen. Toisin sanoen ihmisen alkeishiukkaset eivät välttämättä ole peräisin alkuräjähdyksestä.
Neutriinoja syntyy jatkuvasti auringon ytimessä ja maapallolla joka neliösenttimetri pintaa läpäisee noin 65 miljardia auringon neutriinoja sekunnissa (ja jatkaa maapallon läpi). Neutroni on aivan eri hiukkanen joita löytyy atomien ytimissä.
/Timo Karhula
Timo Karhula kirjoitti: "Neutroni on aivan eri hiukkanen joita löytyy atomien ytimissä."
Toki näin on, mutta minua kiinnostavat supernovat ja niissä syntyvät mahdolliset uudet alkeishiukkaset ja alkuaineet. Muistan joskus lukeneeni, että supernovat ovat suuria alkuräjähdyksiä pienoiskoossa. Siis onko niin, että The Big Bangissa aikojen alussa syntyneet alkeishiukkaset säilyvät muuttumattomina ja "alkuperäisinä" myös super- ja hypernovissa?
- - -
Jatkanpa vielä hieman tätä kommenttiani:
"Nykyään alkeishiukkasten havaitsemista varten on rakennettu hiukkaskiihdyttimiä, joissa kiihdytetään korkeaenergisiä hiukkasia mm. magneettien avulla. Hiukkaskiihdyttimien avulla voidaan tuottaa mm. positroneita, myoneita, pioneita ja kaoneita. Jopa ns. vapaita kvarkkeja ja gluoneita voidaan luoda törmäyttämällä tarpeeksi suurella energialla hiukkasia (protoneita), jolloin syntyy kvarkkigluoniplasmaa (kvarkit eivät enää sidoksissa toisiinsa). Tällöin lämpötila ja paine ovat hetkellisesti todella korkeat. Kvarkkigluoniplasmaa ei voida kuitenkaan havaita suoraan, sillä se jäähtyy nopeasti (kvarkit sitoutuvat takaisin hadroneiksi), mutta sen olemassaolon voi päätellä hiukkasilmaisimilla niihin osuneista lopputilan hiukkasista."
Siis jopa ihminen "voi luoda" hiukkaskiihdyttimellä vapaita kvarkkeja ja gluoneita törmäyttämällä protoneita, "jolloin syntyy" esim. kvarkkigluoniplasmaa yms. Miksi siis Universum ei voi luoda täysin uusia alkeishiukkasia prosesseissa, joista ihminen ei vielä edes ymmärrä kaikkea?
Tottakai uusia alkeishiukkasia syntyy luonnossa. Tähtien fuusioreaktiot synnyttävät neutroneja jotka vapaassa muodossa ovat radioaktiivisia ja hajoaa protoniin sekä emitoi elektronin ja antineutriinon, ns beetasäteily. Tässä prosessissa on siis syntynyt uusi protoni, eli vety-ioni. Uusia protoneja syntyy jatkuvasti tähtien ytimissä neutronien kautta. Koska kaikki protonit ovat identtiset ei voi millään tavalla tietää mikä historia jokaisella hiukkasella on eli missä se "syntyi", alkuräjähdyksessä tai tähdessä.
/Timo Karhula
Universumin ns. inflaatio-malli on saanut vahvistuksen WMAP-satelliitin mittauksien avulla, jonka viiden vuoden aikana tekemistä mittauksista saatiin tehtyä 16.3.2006 täydellinen kuva avaruuden äänispektristä: "Alkuräjähdyksen kaiku todistaa inflaatioteorian".
Inflaatio-malli ratkaisi seuraavat ongelmat:
1. maailmankaikkeuden ikä (13,6-13,8 miljardia vuotta)
2. ajalla on suunta (inflaatio käynnisti "kellon", joka tikittää kohti epäjärjestystä)
3. maailmankaikkeuden ainekoostumus (4% näkyvää baryonista - kvarkkeja ja niistä koostuvia yhdisteitä - ainetta, 71% pimeää energiaa ja loput pimeää ainetta eli 25%, joka koostunee tuntemattomista alkeishiukkasista. Tämä ainejakauma on pystytty vahvistamaan useilla mittauksilla)
4. miksi galaksit syntyivät (oli tarpeeksi vaihtelua maailmankaikkeuden ainejakaumassa, jotta gravitaation avulla galaksien kehittyminen pääsi käyntiin)
5. miksi maailmankaikkeus laajenee (pimeä energia laajentaa avaruutta kiihtyvällä nopeudella).
En edelleenkään ole vakuuttunut siitä Kaizun väittämästä, että me ihmiset koostuisimme vain niistä alkeishiukkasista, jotka syntyivät aikojen alussa The Big Bangissa.
PS: Timo K:n ja minun viimeiset viestini menivät "päällekkäin"; ts. en ehtinyt vielä lukea Timon kommenttia lähettäessäni omani.
Lainaus käyttäjältä: Kauko Putki - 12.07.2010, 14:41:13
3. maailmankaikkeuden ainekoostumus (4% näkyvää baryonista - kvarkkeja ja niistä koostuvia yhdisteitä - ainetta, 71% pimeää energiaa ja loput pimeää ainetta eli 25%, joka koostunee tuntemattomista alkeishiukkasista.
En edelleenkään ole vakuuttunut siitä Kaizun väittämästä, että me ihmiset koostuisimme vain niistä alkeishiukkasista, jotka syntyivät aikojen alussa The Big Bangissa.
Nuo pimeän aineen (mahdolliset) hiukkaset ovat sikäli eksoottista tavaraa(*), että ihmiset eivät niistä muodostu :rolleyes:
Kyllä me, kuuten kaikki muukin aineeksi koettu, on tuota baryonista ainetta. Tässä säikeessä puhutaan hieman ristiin, koskapa termiä "alkeishiukkanen" näytetään käyttävän kahdessa eri merkityksessä. Jos asiaa ajatellaan pienimmällä tunnetulla tasolla, suurin osa meidät muodostavista kvarkeista ja leptoneista on varmastikin peräisin alkuräjähdyksen ajalta. En kyllä tunne kvanttiväridynamiikkaa sanoakseni paljonko tuo osuus voisi tarkalleen olla. Toisaalta juuri esimerkiksi uusia neutroneita (muodostuvat kvarkeista, tämä on ehkä vakiintuneempi taso termille alkeishiukkanen) syntyy maailmankaikkeudessa jatkuvasti.
Näkisin siis, että vastaus riippuu siitä, millä tasolla asiaa katsoo :cheesy:
(*) http://en.wikipedia.org/wiki/Cold_dark_matter
Lainaus käyttäjältä: Kauko Putki - 12.07.2010, 14:41:13
En edelleenkään ole vakuuttunut siitä Kaizun väittämästä, että me ihmiset koostuisimme vain niistä alkeishiukkasista, jotka syntyivät aikojen alussa The Big Bangissa.
Jätetään se "vain" pois. Yksikin alkuräjähdyksessä syntynyt protoni riittää kertomaan että etäisyys alkuräjähdykseen on olematon eli että alkuräjähdys tapahtui kaikkialla. Protonin arveltu vähimmäiselinikä taitaa nyt olla 10^30v, eli reilusti pidempi kuin maailmankaikkeuden ikä. Tarkoittaa että valtaosa silloin syntyneistä protoneista seikkailee yhä keskuudessamme.
Kaikkeuden ainekoostumus ei ole vielä kerinnyt merkittävästi muuttua ydinfuusioiden myötä, vetyä on 90% kaikkeuden atomeista ja 73% massasta, tarkoittaa että valtaosa keskuudessamme seikkailevista protoneista on peräisin alkuräjähdyksestä. Myöskin se vety joka meistä löytyy. Raskaammat aineet ovat nykytiedon mukaan muodostuneet tähdissä mutta niidenkin rakennuspalikoista suurin osa om peräisin alkuräjähdyksestä.
Kaizu
Lainaus käyttäjältä: Kauko Putki - 12.07.2010, 14:41:13
Universumin ns. inflaatio-malli on saanut vahvistuksen WMAP-satelliitin mittauksien avulla, jonka viiden vuoden aikana tekemistä mittauksista saatiin tehtyä 16.3.2006 täydellinen kuva avaruuden äänispektristä: "Alkuräjähdyksen kaiku todistaa inflaatioteorian".
Ihmetyttää, mitä tekemistä äänellä on alkuräjähdyksen kanssa. Voiko ääni toimia energian välittäjänä ?
Lainaus käyttäjältä: mistral - 13.07.2010, 18:46:50
Ihmetyttää, mitä tekemistä äänellä on alkuräjähdyksen kanssa. Voiko ääni toimia energian välittäjänä ?
... tässä artikkelissa (http://www.evolutionpages.com/third_year_wmap.htm) käsittääkseni asiaa selitetään (vaikka se onkin vuodelta 2006)...
Lainaus käyttäjältä: Mare Nectaris - 13.07.2010, 21:26:47
... tässä artikkelissa (http://www.evolutionpages.com/third_year_wmap.htm) käsittääkseni asiaa selitetään (vaikka se onkin vuodelta 2006)...
Lukaisin läpi tuon artikkelin (sanakirjan kanssa). Ääni, ikäänkuin valtava kirkonkello, soi tiheässä ja nestemäisessä kaikkeudessa. Tähän saakka selvää, mutta kuinka tämä ääni saadaan selville taustasäteilystä?
Yksi mieleen tuleva mekanismi voisi olla seuraavanlainen. Ääni on painealltoja eli paikallisia painevaihteluita jotka liikkuvat kun kaasun atomit (ytimet) tönivät toisiaan. Kun inflaatio yhtäkkiä laajentaa avaruutta eivät atomit enää olekkaan riittävän lähellä toisiaan ääniallon etenemiseksi, eli avaruuden laajenemisnopeus ylittää äänennopeuden. Silloin ääniaallot "jäätyvät" lähes paikoilleen avaruuteen ja näkyvät tiheyden vaihteluina joka puolestaan näkyy taustasäteilyn voimakkuuden vaihteluna eri suunnissa.
Kaizu
Mitä tulee alkeishiukkasten ikään suhteessa ihmisen "rakennuspalikoihin", pakkohan tässä on uskoa itseään tietävämpien kommentteja, eli että meidän kehomme ja kaikki mitä näemme rakentuvat protoneista ja neutroneista, jotka koostuvat niistä samoista n. 13,7 miljardia vuotta sitten syntyneistä kvarkeista, jotka siis ovat erittäin pitkäikäisiä.
Mutta tuo edellä luettu Kaizun järkeily siitä, että avaruus laajenee "ääntä nopeammin" ei ole mielekäs jo senkään vuoksi, että ääni etenee vain väliaineessa (esim. Maa-planeetan ilmakehässä) kun avaruus kaikkinensa on jokseenkin tyhjiö, jossa äänellä ei ole mitään roolia. Koko käsite "alkuräjähdys" tai "The Big Bang" on myös harhaanjohtava siinä mielessä, koska kysymys ei ole räjähdyksestä siinä merkityksessä, kuin verbaalinen kielemme sen tuntee.
Lainaus käyttäjältä: Kauko Putki - 14.07.2010, 16:50:48
Mutta tuo edellä luettu Kaizun järkeily siitä, että avaruus laajenee "ääntä nopeammin" ei ole mielekäs jo senkään vuoksi, että ääni etenee vain väliaineessa (esim. Maa-planeetan ilmakehässä) kun avaruus kaikkinensa on jokseenkin tyhjiö, jossa äänellä ei ole mitään roolia. Koko käsite "alkuräjähdys" tai "The Big Bang" on myös harhaanjohtava siinä mielessä, koska kysymys ei ole räjähdyksestä siinä merkityksessä, kuin verbaalinen kielemme sen tuntee.
Se on mielekäs juuri niinkuin perustelit. Varhainen kaikkeus oli kaikkea muuta kuin tyhjiö. Ihan niin kuin maassakin, äänen nopeus laskee paineen pienentyessä. Inflaatio aikaansai nykyisen kaltaisen, lähes tyhjän avaruuden jossa ääni ei kuulu muutoin kuin Lucas filmin elokuvissa. "Jäätyminen" kuvaa sitä hetkeä jolloin inflaation aiheuttama avaruuden laajenemisnopeus ylitti äänen nopeuden. Kaasuatomeille jäi se liiketila mikä niillä "jäätymishetkellä oli koska ne eivät enää tavoittaneet muita lajitovereitaan joiden kanssa voisivat törmäillä.
Fred Hoyle, joka keksi ko. termin, uskoi itse jatkuvan luomisen malliin ja "Big Bang" oli ehkä tarkoituksella huonosti aihetta kuvaava termi jotta muutkin ymmärtäisivät kuinka järjetön alkuräjähdysteoria on.
Kaizu
Lainaus käyttäjältä: mistral - 14.07.2010, 12:01:20
Lukaisin läpi tuon artikkelin (sanakirjan kanssa). Ääni, ikäänkuin valtava kirkonkello, soi tiheässä ja nestemäisessä kaikkeudessa. Tähän saakka selvää, mutta kuinka tämä ääni saadaan selville taustasäteilystä?
Tässä tekemäni käännös artikkelista. Lisätietoa voi lukea Ursan julkaisemasta uudistetusta "Tähtitieteen perusteet" (http://www.ursa.fi/ursa/tuotteet/kirjakauppa/index.php4?TOIMINTO_1=nayta_tuotteet&TUOTE=280&ID_ASIAKAS=1940058418) -kirjasta, s. 548-549, 567-573.
"
WMAP kolmannen vuoden aineisto hienosäätää kosmologiaaAlec MacAndrew (2006)
Käännös sivusta: http://www.evolutionpages.com/third_year_wmap.htm
Universumin valtavuusUniversumi on suunnattoman valtava; niin valtava, että sitä on mielen vaikeaa käsittää. Havaittavissa olevalla taivaalla on sata miljardia galaksia. Jokainen niistä sisältää sata miljardia aurinkoa, ja jokainen aurinko on keskimäärin yhtä massiivinen kuin omamme, joka painaa 1 400 miljardia miljardia miljardia tonnia. Valo, jonka voimme havaita kaikkein etäisimmistä galakseista, on ylittänyt universumia yli 12 miljardia vuotta. Kaksi viikkoa sitten makasin selälläni pimeänä, selkeänä yönä, lumoutuneena tähtiä ja tähtigalakseja tulvivasta taivaasta, innoissani siitä upeasta näyttämöstä, jolla elämme elämäämme. Tällä suunnattomalla kosmoksella oli alku, ja ihmeellisellä tavalla – vaikka kaikki tapahtui yli 13 miljardia vuotta sitten – universumi on tulvillaan Big Bangin kirjaimellista kaikua. Miten Big Bang voi olla äänen kirjaimellinen kaiku? – Lue seuraavasta.
Kosminen mikroaaltotaustasäteily ja WMAPKosminen mikroaaltotaustasäteily (cosmic microwave background, CMB) on hehkua, joka täyttää universumin ja on Big Bangin jäänne. Heti Big Bangin jälkeen universumi oli suunnattoman tiheä ja kuuma. Näissä lämpötiloissa energia ja aine ovat yhdistyneitä, eikä valo voi levitä vapaasti. Toisin sanoen universumi oli valolle läpinäkymätön. Kun universumi jäähtyi, se saavutti lämpötilan, jossa elektronit, protonit ja neutronit yhdistyivät muodostaakseen neutraaleja atomeja; pääasiassa vetyä ja heliumia. Tällä ajanhetkellä (jota kutsutaan irtikytkeytymiseksi), universumista tuli läpinäkyvä ja fotonien (eli valon) oli mahdollista liikkua vapaasti halki universumin. Nämä fotonit, jotka ovat olleet liikkeessä yli 13,5 miljardia vuotta, ovat sitä, mitä nyt havaitsemme kun mittaamme kosmista mikroaaltotaustasäteilyä.
Kosmisella mikroaaltotaustasäteilyllä (CMB) on monta tärkeää piirrettä, mutta yksi on äärimmäisen tärkeä: säteily on hyvin yhtenäistä. Mihin tahansa suuntaan katsomme, CMB näyttää intensiteetiltään samalta mittausyksikön 10 000 osaan saakka. Säteily ei kuitenkaan ole täydellisen yhtenäistä. CMB:ssä on hienoisia epäyhtenäisyyksiä (anisotropioita), jotka kantavat mukanaan valtavan määrän tietoa universumista: sekä irtikytkeytymisen ajasta, että myöhemmästä ajasta. CMB:n anisotropiat saivat alkunsa varhaisen universumin satunnaisista tiheysvaihteluista, jotka painovoiman vaikutuksesta lopulta johtivat siihen rakenteeseen, jonka nyt näemme universumissa: tähtiin, galakseihin, galaksijoukkoihin ja superjoukkoihin.
Aineen ja energian tila viimeisessä sironnassa, eli ajanhetkenä, jolloin energia kytkeytyi irti aineesta ja valo vapautui virtaamaan halki universumin, oli baryoni-fotoni (materia-valo) - plasmaa, joka käyttäytyi kuten neste. Akustiset värähtelyt (oskillaatiot), jotka käytännössä sananmukaisesti olivat universumin valtavaa, kellomaista sointia, täyttivät materia-valo plasman. Universumi soi kuin kello. Kosmisen mikroaaltotaustasäteilyn (CMB:n) lämpötehospektrin (temperature power spectrum) taajuuden huippuarvo (greatest amplitude) vastaa juuri tiettyä irtikytkeytymisvaiheen tlaskaalaa (spatial scale), joka ilmeni, kun alkuperäisen kellonuotin perussävelen taajuus (frequency of the primordial fundamental bell-note) vastasi täsmälleen yksittäistä plasman tiivistymisjaksoa (single compression cycle) Big Bangin ajankohdan ja viimeisen sironnan välillä. Tämä aiheuttaa ensimmäisen (ja merkittävimmän) piikin CMB:n lämpötehospektrissä. Sen on teorian nojalla ennakoitu (predicted) olevan juuri siinä, missä sen näemmekin kosmisen mikroaaltotaustasäteilyn (CMB) spektrissä. Toisin sanoen universumin perussävelen nuotti tallentui kosmiseen mikroaaltotaustasäteilyyn, ja voimme nyt havaita sen. Tämä kaikki ennakoitiin teoreettisesti, ennen kuin kosmisen mikroaaltotaustasäteilyn spektriä mitattiin.
WMAP -satelliitin (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) työnä on mitata kosmisen mikroaaltotaustasäteilyn (CMB) anisotropioita. Satelliitti on kerännyt dataa CMB:stä useita vuosia. Johtopäätökset, jotka tehtiin yhden vuoden dataan perustuen, julkaistiin 2003 (1), (2), (3), ja nämä johtopäätökset tukivat hyvin vahvasti kosmologian standardimallia (concordance model of cosmology). Analysoitu data tuki sitä, että universumi on 13,7 miljardia vuotta vanha, ja että irtikytkeytyminen tapahtui punasiirtymällä (z) = 1089 tai 379 000 vuotta Big Bangin jälkeen. On ehdotettu, että galaktisen väliaineen (galactic medium) reionisaatio tapahtui ensimmäisten tähtien muodostuessa punasiirtymällä z ~ 17, eli 400 miljoonaa vuotta Big Bangin jälkeen, mikä on yllättävän varhain. Havainto tuki CMB:n spektri-indeksiä n
s = 1, joka vastaa täydellistä CMB:n anisotropioiden skaalainvarianssia (perfect scale invariance in the CMB anisotropies). Toisin sanoen se oli yhtäpitävä havainto sen kanssa, että alkuperäiset fluktuaatiot CMB:ssä olivat fraktaalisia eli samantehoisia kaikissa mittakaavoissa (consistent with the primordial fluctuations in the CMB geing fractal – the same power at all scales). Varhainen kosmologinen teoretisointi antoi spektri-indeksin arvoksi 1. Inflaatioteoria, joka esiteltiin selittämään laakeutta ja horisonttiongelmia, johtaa teoreettiseksi spektri-indeksin arvoksi hieman alle yhden.
Kolmannen vuoden tuloksia WMAP:n kolmannen vuoden tulokset on juuri julkistettu (suom.huom. vuonna 2006). Kolmannen vuoden data perustuu paljon suurempaan kokonaishavaintojen joukkoon. Se poistaa aineistosta satunnaisvirhettä, ja parantaa johtopäätösten tarkkuutta. Merkittävin ero ensimmäisen ja kolmannen vuoden aineiston välillä on, että nyt ollaan saatu tarkka kokotaivaan polarisaatiokartta, joka antaa kosmoksesta lisätietoa. Uusi data tukee kosmologian standardimallia. Aineisto myös tukee parametrien hienovaraista säätämistä verrattuna ensimmäisen vuoden löydöksiin, jolloin ne vastaavat teoreettista asetelmaa ylesesti paremmin.
Esimerkiksi universumin optinen syvyys oli huomattavasti matalampi kuin ensimmäisen vuoden aineiston nojalla arvioitiin, ja tämä merkitsee, että paras estimaatti n
s on nyt noin 0,95, mikä sopii paremmin inflaatioon. Galaktisen väliaineen reionisaatio ensimmäisten tähtien syntyessä saa nyt tukea punasiirtymällä z = 10, eli noin miljardi vuotta Big Bangin jälkeen. Tämä yhdessä tarkistetun ns arvon kanssa antaa paljon tarkemman yhteyden teoriasta johdettuun arvoon, eikä ajankohta enää ole niin yllättävän varhainen kuin ensimmäisen vuoden data antoi olettaa.
Kolmannen vuoden aineisto sopii yhteen sellaisen universumin mallin kanssa, joka täsmää myös moniin muihin astronomisiin havaintoihin, kuten syvägalaktisiin laskentoihin (deep galactic surveys). Aineisto tukee mallia universumista, joka on homogeeninen (sama kaikkialla tilassa), isotrooppinen (sama kaikkiin suuntiin), sekä muodoltaan laakea (spatially flat). Aine ja energia koostuvat tavallisesta aineesta, säteilystä ja pimeästä aineesta (dark matter). Varhaisessa universumissa fluktuaatiot ovat gaussin satunnaisjakauman mukaisia (tietyn tiheyden löytämisen todennäköisyys varhaisessa maailmankaikkeudessa noudattaa gaussin satunnaisjakaumaa), adiabaattisia (eli aine ja energiafluktuaatiot ovat keskenään samanvaiheisia (in phase) eikä entropiafluktuaatiota ilmene), sekä skaalainvariantteja (fluktuaatioita ilmenee yhtäläisesti kaikissa mittakaavoissa – ne ovat fraktaalisia). Aineisto tukee pimeän eneregian komponentin olemassaoloa (dark energy component), joka aiheuttaa universumin kiihtyvän laajenemisen, ja saa universumin kriittisen tiheyden lähelle yhtä. Pimeällä energialla tasapainotila w (equation of state w) on lähellä arvoa – 1. Pimeä aine on ei-baryonista ja n
s on alle yhden.
Aineisto ei tue eikä myöskään sulje pois painovoima-aaltojen olemassaoloa. Polarisaatioaineisto ei velä lopullisesti tue tensorimalleja, joita on johdettu painovoimamallien häiriöistä (tensor models, which are the signature of perturbations resulting from gravity models).
Muutoin standardimallin ja WMAP –havaintojen yhteensopivuus on hämmästyttävä. Olemme yhä luottavaisempia, että standardi Big Bang – malli yhdistettynä inflaatiomalliin on oikea.
________________________________________
1. Bennett et al, First Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe(WMAP) Observations: Preliminary Maps and Basic Results, accepted by the Astrophysical Journal, available on line here:
http://lambda.gsfc.nasa.gov/product/map/dr1/pub_papers/firstyear/basic/wmap_basic_results.pdf
2. Spergel et al, First Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Determination of Cosmological Parameters, accepted by the Astrophysical Journal, available on line here:
http://lambda.gsfc.nasa.gov/product/map/dr1/pub_papers/firstyear/parameters/wmap_parameters.pdf
3. Komatsu et al, First Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Tests of Gaussianity, accepted by the Astrophysical Journal, available on line here:
http://lambda.gsfc.nasa.gov/product/map/dr1/pub_papers/firstyear/gaussianity/wmap_nongaussianity.pdf
4. Spergel et al, Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Three Year Results: Implications for Cosmology, draft available on-line here:
http://lambda.gsfc.nasa.gov/product/map/dr2/pub_papers/threeyear/parameters/wmap_3yr_param.pdf
5. Page et al, THREE YEAR WILKINSON MICROWAVE ANISOTROPY PROBE (WMAP ) OBSERVATIONS:POLARIZATION ANALYSIS, draft available on-line here:
http://lambda.gsfc.nasa.gov/product/map/dr2/pub_papers/threeyear/polarization/wmap_3yr_pol.pdf
"
Kiitoksia hienosta käännöksestä. Teksti vaikutti kovin runolliselta ja vilisee toinen toistaan hienompia ja käsittämättömiä termejä mutta ne tulevat suoraan alkutekstistä. Käännös on ehkä liiankin tarkka.
Säteilyn kerrotaan vapautuneen baryoni-energiakeitoksesta. Aiemmin kuitenkin kerrotaan että universumi tuli läpinäkyväksi kun atomien osaset yhdistyivät neutraaleiksi atomeiksi. Baryonien lisäksi touhuun osallistui leptoneita.
Taustasäteilyyn "jäätyi" kiinni kuva sen hetkisestä maailmankaikkeudesta. Se ei tarkoita että rakenne syntyi silloin, se vain tuli näkyväksi.
Kyseinen tapaus sattui kun kaikkeudella oli ikää joitain satoja tuhansia vuosia. Hadronit kuitenkin syntyivät n.1/10000 sek ikäiseen kaikkeuteen ja leptonitkin olivat jo olemassa yhden sekunnin ikäisessä kaikkeudessa. Samoihin aikoihin kaikkeus tuli läpinäkyväksi neutriinoille. Sekunnin ikäisen kaikkeuden tiheys on ollut samaa luokkaa kuin vedellä ja 300 000 vuoden ikäisenä enää 10E-20g/cm3.
Jälkimmäinen tuskin enää käyttäytyy kuin neste eli äänijäljet lienevät syntyneet joskus 1s-300 000v välillä vaikka tulivatkin näkyviin jälkimmäisellä hetkellä. Syynä pieneen tiheyteen on ollut inflaatio joka on laajentanut alle sekunnin ikäistä kaikkeutta huomattavan paljon.
MAP:in kuvassa en näe jälkeä yhtenäisestä kellomaisesta soundista, ennemminkin matalaa kohinaa.
Kaizu
Lainaus käyttäjältä: Kaizu - 15.07.2010, 02:52:45
Kiitoksia hienosta käännöksestä. Teksti vaikutti kovin runolliselta ja vilisee toinen toistaan hienompia ja käsittämättömiä termejä mutta ne tulevat suoraan alkutekstistä. Käännös on ehkä liiankin tarkka.
Oli hauska eilisen ukkospäivän illan hikijumppa :cool:
Tosiaan kirjoittaja ei ole oikein onnistunut asian selittämisessä suurelle yleisölle, ja runollinen kieliasu on ilmeisesti hänelle tyypillinen (ja ylisanat). Kääntämisessä olisi pitänyt huomata katsoa enemmän noita suomenkieleen vakiintuneita termejä, mutta kirjoittajan yleisajatus tulee selväksi.
Uusimpia uutisia alalta löytyy tästä T+A:n kosmologian ja teoreettisen fysiikan alan uutisten kategoriasta (http://www.avaruus.fi/uutiset/kosmologia-ja-teoreettinen-fysiikka.html) (ks. mm. 10.2.2010 WMAP -uutinen)
Tästä voiivat katsoa wikipedian suomenkielisen koosteen alan terminologiasta ja alkuräjähdysteoriasta (http://fi.wikipedia.org/wiki/Alkur%C3%A4j%C3%A4hdys) ne, joille termit eivät ole aivan tuttuja.
Lainaus käyttäjältä: Mare Nectaris - 14.07.2010, 23:06:38
Aineen ja energian tila viimeisessä sironnassa, eli ajanhetkenä, jolloin energia kytkeytyi irti aineesta ja valo vapautui virtaamaan halki universumin, oli baryoni-fotoni (materia-valo) - plasmaa, joka käyttäytyi kuten neste. Akustiset värähtelyt (oskillaatiot), jotka käytännössä sananmukaisesti olivat universumin valtavaa, kellomaista sointia, täyttivät materia-valo plasman. Universumi soi kuin kello. Kosmisen mikroaaltotaustasäteilyn (CMB:n) lämpötehospektrin (temperature power spectrum) taajuuden huippuarvo (greatest amplitude) vastaa juuri tiettyä irtikytkeytymisvaiheen tlaskaalaa (spatial scale), joka ilmeni, kun alkuperäisen kellonuotin perussävelen taajuus (frequency of the primordial fundamental bell-note) vastasi täsmälleen yksittäistä plasman tiivistymisjaksoa (single compression cycle) Big Bangin ajankohdan ja viimeisen sironnan välillä. Tämä aiheuttaa ensimmäisen (ja merkittävimmän) piikin CMB:n lämpötehospektrissä. Sen on teorian nojalla ennakoitu (predicted) olevan juuri siinä, missä sen näemmekin kosmisen mikroaaltotaustasäteilyn (CMB) spektrissä. Toisin sanoen universumin perussävelen nuotti tallentui kosmiseen mikroaaltotaustasäteilyyn, ja voimme nyt havaita sen. Tämä kaikki ennakoitiin teoreettisesti, ennen kuin kosmisen mikroaaltotaustasäteilyn spektriä mitattiin.
Kiitos suuritöisestä suomennoksesta.
Tähän lainaukseen ilmeisesti sisältyy se mekanismi, kuinka ääni voidaan lukea CMB:stä. Sitä, kuinka ääni voi aiheuttaa terävän piikin sähkömagneettiseen säteilyyn en kuitenkaan ymmärrä, mutta uskon, että se on mahdollista :smiley:
Lainaus käyttäjältä: Kaizu - 07.07.2010, 19:02:23
Ylläolevasta olen eri mieltä. Alkuräjähdys tapahtui kaikkialla. Se materiaali (alkeishiukkaset) josta kehomme koostuu syntyi samassa yhteydessä. Siispä etäoisyys alkuräjähdykseen on olematon (=0).
Ajallisesti etäisyys lienee 13.7mrd vuotta. Myöskin 300 000v myöhemmin liikenteeseen lähteneen fotonin lähtöpaikan ja nykyisen havaitsijan väliin on keriinnyt muodostua uutta avaruutta eli siltä osin tuo isompikin luku lienee totta mutta alkuräjähdyksen etäisyyttä havaitsijasta se ei kerro.
Kaizu
Kaizun näkemys läsnäolostamme edelleen jatkuvassa alkuräjähdyksessä on hauska. Asian saa nähdä hiukkastason näkökulmasta näinkin. Luulen kuitenkin, että suuri osa harrastajista pitää tila-aika yhtälön tilamuuttujien nollaamista kyseenalaisena ja näkevät mieluummin FLRW – mallin kehittäjien tapaan alkuräjähdyksen kertatapahtumana, jonka etäisyyden arviointi itsestämme on älyllisesti haastava harjoitus. -JuLa
Lainaus käyttäjältä: Kauko Putki - 06.07.2010, 15:59:31
Kiitos JuLa:lle ja Mare Nectaris`elle ansiokkaista vastauksista. Erityisesti M.N:n "Big Freeze"-teoria oli kiinnostava, koska oma "pähkäilyni" noudattaa juuri tuota samaa logiikkaa, vaikka itse tuota linkkiä en aiemmin ole lukenut.
Juhani Laurilan kommentti oli myös vahvaa faktaa, mutta kaltaiseni "tavallisen tallaajan" näkökulmasta sitä oli kaikilta osiltaan vaikeata ymmärtää, koska fysiikan ja tähtitieteen termit ja/tai niiden merkitys ei avaudu maallikolle samalla tavoin kuin ammattilaisille.
Esimerkiksi JuLa kirjoitti:
"Alkuräjähdys on meistä 13,7 miljardin valovuoden päässä, eli Rt = 13,7 mrd valovuotta. Jos otamme huomioon 13,7 mrd. vuoden aikana tapahtuneen koordinaatiston (universumin) laajenemisen, saamme alkuräjähdyksen "oikeaksi etäisyydeksi" Ro = 46,5 miljardia valovuotta. Mitatut punasiirtymäarvot z näyttäisivät tukevan tällaista metriikkaa."
Tuota logiikkaa aivoni eivät (vielä) suostu ymmärtämään, koska muistelen esim. hiukkasfyysikko Syksy Räsäsen kirjoittaneen, että kaikkeuden laajenemisen kiihtyminen olisi alkanut vasta "äskettäin", eli vasta n. 10 mrd vuotta "Big Bangin" jälkeen. (Miten tämä on saatu selville, minulla ei ole aavistustakaan!)
JuLa kirjoitti myös:
"Perimmäisen havainnoinnin raja jossain äärettömän kaukaisessa tulevaisuudessa on laskettavissa tältä pohjalta 62 miljardiksi valovuodeksi."
Kari Enqvist kirjoitti jossain blogissaan, että "perimmäisen havainnoinnin raja", eli ihmisen mahdollisuus tehdä optisia huomioita Universumista, on luokkaa 20 mrd valovuotta. (Enqvist käytti muistaakseni termiä "havainnointihäkki".)
Mahdollisesti puhun Juha Laurilan kanssa eri asiasta, koska ymmärrykseni näistä asioista on hyvin rajallinen. (Mikäli Juha luet tämän, selvitätkö hieman väärinkäsitystäni.)
Olen pitänyt taukoa Astronetin seuraamisessa. Saanen palata Kauko Putken kysymyksiin pienellä viipeellä.
Referoin artikkelia, joka mielestäni näppärällä tavalla avaa FLRW – mallin ideaa. Jutussa kysymys on avaruuden venähtämisen sisältämän etäisyyslisän arvioimisesta ja lisäämisestä kosmisen mittaluokan etäisyysarvioihin. Aivoitukset eivät siis ole omiani, omiani ovat ainoastaan referaattiini sisältyvät ymmärrykset ja mahdolliset väärinymmärrykset. Itsekin lukeudun Kauko Putken tavoin "tavallisiin tallaajiin".
Valo fotonit jatkavat vaellustaan vakionopeudellaan kaikkiin suuntiin venyvässä universumissa.
"Alkuräjähdys on meistä 13,7 miljardin valovuoden päässä, eli Rt = 13,7 mrd valovuotta. Tänä 13,7 mrd. vuoden aikana, jonka valo tarvitsi vaeltaakseen nykyhetkeen, myös avaruus on laajentunut. tapahtuneen koordinaatiston (universumin) laajenemisen, saamme alkuräjähdyksen "oikeaksi etäisyydeksi" Ro = 46,5 miljardia valovuotta. Mitatut punasiirtymäarvot z näyttäisivät tukevan tällaista metriikkaa."
Eli valo on taivaltanut aikojen alusta vakionopeudellaan 300000 km sekunnissa 13,7 miljardia kilometriä, johon sitten lisätään 32,8 miljardin avaruuden laajeneminen saadaan tuo tosiasiallinen etäisyys (proper distance, D) 46,5 miljardia valovuotta. Alkuräjähdyksen ottaminen esiin esimerkkinä saattaa johtaa hiukan hakoteille (tosin laskelma on lainattu artikkelista), mutta kaavaa voi soveltaa vaikkapa Linnunradassa tapahtuneen supernovan (mittakaavatekijä Ro, niin lähellä, ettei avaruus ole ehtinyt merkittävästi laajeta) ja kaukaisessa galaksissa samanaikaisesti havaitun supernovaleimahduksen (mittakaavatekijä Rt, niin etäällä, että universumi on valon matkatessa merkittävästi venähtää) välisen tosiasiallisen (Proper Distance, D) etäisyyden laskemiseen. Tämä D on sama kuin Hubblen lain kaavan D (etäisyys galaksista) jossa Hubblen vakio Ho määrittää galaksin loittonemisnopeuden ja galaksin etäisyyden välisen suhteen eli v=HoD, jossa v=km/sek, D=etäisyys galaksiin megaparsekkeina ja Hubblen vakio Ho=suunnilleen 71 kilometriä sekunnissa jokaista miljoonaa parsekia kohti. Tosiasialliseen etäisyyteen D sisältyvä avaruuden laajeneminen eli ajan mukana muuttuva etäisyys (co-moving distance eli tuo 32,8 miljardia ylhäällä laskuesimerkissä) saadaan jakamalla D mittakaavatekijän suhdeluvalla 1/(1+z), jossa z=havaittu punasiirtymän arvo. Laskelman tulosten validiteettia voi sitten tarkastella vertaamalla laskelmassa käytetyn z arvoa käytännön havainnoista saatuihin punasiirtymän arvoihin.
En ole tullut seuranneeksi Kari Enqvistin blogeja, mutta hänen perimmäisen optisen arvioinnin rajansa 20 mrd valovuotta lienee verrannollinen lähinnä referoimani artikkelin 46,5 miljardiin vuoteen. Artikkelin viittaus 62 miljardista valovuodesta liittyy niin mahdottoman etäiseen tulevaisuuteen, että sikäli kuin ihmisiä on enää havainnoimassa, universumin laajeneminen on etäännyttänyt galaksit jo niin etäälle toisistaan, että niistä lähteneet fotonit eivät ehtisi saavuttaa (oletettuja) havaitsijoita.
Huomaan näin toisella lukemisella, että referaatissani ajan mukana muuttuva etäisyys (co-moving distance) oli tullut harhaanjohtavasti määritettyä ja mahdollisesti Ro ja Rt vaihtaneet paikkaa, mikä ei varmaankaan edistänyt asian ymmärtämistä! Yritän tässä korjata asian. Sorry!
-JuLa
Lainaus käyttäjältä: JuLa - 19.07.2010, 17:50:53
En ole tullut seuranneeksi Kari Enqvistin blogeja, mutta hänen perimmäisen optisen arvioinnin rajansa 20 mrd valovuotta lienee verrannollinen lähinnä referoimani artikkelin 46,5 miljardiin vuoteen. Artikkelin viittaus 62 miljardista valovuodesta liittyy niin mahdottoman etäiseen tulevaisuuteen, että sikäli kuin ihmisiä on enää havainnoimassa, universumin laajeneminen on etäännyttänyt galaksit jo niin etäälle toisistaan, että niistä lähteneet fotonit eivät ehtisi saavuttaa (oletettuja) havaitsijoita.
Mietiskeltyäni näitä olen näkevinäni kolme eri etäisyyttä: jos lähtöä nimitetään A:ksi ja maalia B:ksi
1) A:n ja B:n välinen etäisyys kun fotoni lähtee A:sta (avaruus ei ole vielä laajentunut)
2) fotonin matkustama matka A:sta B:hen (sisältää avaruuden laajenemisen matkan varrella, siis fotonin etupuolella)
3) A:n ja B:n välinen etäisyys kun fotoni tulee B:hen (sisältää avaruuden laajenemisen matkan varrella myös fotonin takapuolella)
Luulisin, että Enqvist tarkoittaa 2) etäisyyttä puhuessaan 20mrd valovuodesta, tämä on juuri se etäisyys, jolla laajeneminen ylittää valon nopeuden (ja tällöin A:n ja B:n välinen (3) etäisyys on 62mrd valovuotta?)
Lainaus käyttäjältä: JuLa - 19.07.2010, 17:43:19
Kaizun näkemys läsnäolostamme edelleen jatkuvassa alkuräjähdyksessä on hauska.
Minusta se on suorastaan niin viisas/syvällinen ettei edes naurata.
Tässä yksi artikkeli
http://www.stumbleupon.com/su/1iSZC9/www.dailygalaxy.com/my_weblog/2010/07/could-our-universe-be-150-billion-years-old-a-weekend-feature.html/r:t
t vesa_k
Sanotaan että maailmankaikkeuden sisältämän aineen määrä ratkaisee sen jatkuuko avaruuden laajeneminen ikuisuuden vai kutistuuko se loppujen lopuksi kasaan. En oikein ymmärrä miten avaruus (tila) ja aine liittyvät toisiinsa. Voisin kuvitella että mikäli ainetta on riittävästi, painovoima vetäisi kaiken aineen yhteen pisteeseen. Mutta eikö se tila (avaruus) olisi edelleen olemassa. Jossain vain olisi musta aukko minne kaikki aine olisi romahtanut.
Mikä ajattelussa menee pieleen. Miten/miksi tilakin siinä tapauksessa häviäisi?
Lainaus käyttäjältä: Pu1sar - 10.02.2015, 19:58:19
En oikein ymmärrä miten avaruus (tila) ja aine liittyvät toisiinsa. Voisin kuvitella että mikäli ainetta on riittävästi, painovoima vetäisi kaiken aineen yhteen pisteeseen. Mutta eikö se tila (avaruus) olisi edelleen olemassa.
Yksi puoli tilan ja aineen liittymisestä toisiinsa on tieteessä tehty "sopimus". Eli ollaan sovittu siitä että suora linja tarkoittaa valon kulkemaa rataa. Tarkoittaa sitä että absoluuttisen suora viivoitin olisi vielä suorempi kuin valon rata. Avaruuden mittakaavassa tällä on iso merkitys. Jos suora viivotin olisi äärettömän pitkä, niin sen "toinen pää" olisi universumin ulkopuolella. Kun valolla yrittää samaa, se tahtoo kaartaa gravitaation vaikutuksesta ja jos universumimme on tyyppiä 'suljettu', onnistuu gravitaatio kaartamaan valon aina takaisin. Tästä siis ollaan rakennettu malli jossa kaikki tila minne valo ei pääse, on olematonta tilaa eli sitä ei olisi olemassakaan (vaikka äärettömän pitkä viivotin pääseekin).
Tämä on vain yksi puoli asiaa, tyhjiöenergia ja luonnonlakien nopeus laajeta on muita puolia, niistä en osaa sanoa mitään.
edit
Muistelisin että 'suljetussa maailmankaikkeudessa' riittää kun kun massan laajeneminen pysähtyy, valohan jatkaa vielä matkaa siitäkin eteenpäin. Näin ulin osa fotoneista
saattaisi päästä ikuiselle karkumatkalle universumista, kun sisäosien fotonit kaartaisivat loppurysäykseen.
Mutta nykytiedon perusteella universumi näyttäisi 'avoimelta' koska laajeneminen kiihtyy eikä loppurysäystä koskaan tulisi.
Lainaus käyttäjältä: Joksa - 15.02.2015, 22:19:50
Jännä sopimus.
Olisi hyvä jos sopimuksesta joku asiantuntija kirjoittelisi tänne tai jopa T&A lehteen, moni on varmaan ihmetellyt samaa mitä Pu1sar ja itsekin luin tästä vaan ohimennen oliko se jostain kosmologia kirjasta.
Mikä voisi olla vaihtoehtoinen "suora". Suora putki jonka toisesta päästä sisään mennyt valo ei tulekkaan toisesta päästä ulos?
Kaizu
Kyllähän valo menee arkielämässä suoraan mutta suuressa mittakaavassa jos matkustaa miljardeja vuosia, vaikuttaa minimaalisetkin gravitaatioerot sen suuntaan. Tämä, jos olen oikein ymmärtänyt, kuroo fotonit kerälle ja siksi olisi universumin sisäpuoli mutta ei ulkopuolta, eli minne fotonit ei pääse, niin sitä ei olisi olemassakaan. Mielestäni tässä on ongelma, voiko vain fotonien rajaama alue olla avaruuden määritelmä? Jos äärettömän pitkä putki olisi absoluuttisen suora, sen pitäisi arkijärjen mukaan jatkaa matkaa fotonien ohi avaruuteen alueelle jota ei ole määritelty. Eli eikös siellä kuitenkin ole avaruutta, metrit on metrejä jne?
Toinen juttu on sitten luonnonlait, onko niitä siellä, no vaikkei olisikaan ei se poissulje metrien ja suuntien suureita.
Eli onko ihminen rakentanut kosmologisista teorioista "vankilan" jota ei oikeasti ole olemassakaan.
edit
Tässä puhuin havainnollisuuden vuoksi suljetusta universumista mutta kyllä sama raja löytyy avoimestakin mikä näyttäisi olevan nykykäsitys.
Mutta millä ihmeellä me tietäisimme että meillä on absoluuttisen suora putki jos fotoneillakaan ei voi mitata.
Lainaus käyttäjältä: Lithos - 18.02.2015, 10:03:34
Mutta millä ihmeellä me tietäisimme että meillä on absoluuttisen suora putki jos fotoneillakaan ei voi mitata.
En ajatellut tätä teknisesti vaan oletin absoluuttisen suoran putken. Kuitenkin suljetussa avaruudessa valo kaartaisi hyvinkin 180 astetta ja tätä vasten ymmärtää periaatteen.
Esimerkiksi mustan aukon ympärillä 1,5x Schwarzschildin säteen korkeudella vaakasuoraan kulkeva fotoni pysyy ympyräradalla ja jatkaa kiertämistään koska se ei pääse pakoon eikä toisaalta putoa aukkoonkaan. Ulkopuolisen mielestä se kaartaa koko ajan ja omasta mielestään se kulkee suoraan. Tässä ulkopuolinen käyttää mittakeppinä absoluuttisen suoraa putkea (voi myös käyttää suhtista) kun taas fotonin mittakeppinä suhteellisuusteoria(?) Tällä en sano että suhtis olisi väärässä, se on vaan omassa kehyksessään määrittänyt suoran niin kuin on määrittänyt eikä siinä ole mitään pahaa.
Tässä Wikistä lainattuja Schwarzschildin säteitä:
Maa 9 mm
Aurinko 3 km
Linnunrata 0,2 valovuotta
Havaittava maailmankaikkeus 10 000 000 000 valovuotta
Tästä näkee että myös universumin mittakaavassa valo kaartaa.
Mutta itse avaruuden määritelmä (villakoiran ydin), siis se missä menee raja fotonien ja tyhjyyden välillä, on se kysymys. Eli mitkä suureet ja luonnonvoimat on voimassa rajan toisella puolella, metrit eli meidän kolme ulottuvuutta ja 4 luonnonvoimaa jotka pitää materian koossa.
Avaruus, tai tila onkin minusta herkullisesti toisaalta abstrakti asia, toisaalta kuitenkin niin selvä "kouriintuntuva". Eihän se sinänsä ole vielä mitään, ja kuitenkin havaitsemme sen - paitsi tietysti, no avaruutta tai tilaa.
Mielestäni viimeisimmän fotoninkaan jälkeen ei voi olla metrejäkään, kun ei voi olla havaitsijaakaan. Ei mittaajaa eikä mittavälinettä, mitään muuta kuin sitä avaruutta. Se on ainakin yksi asia jonka helposti ymmärtää olevan ääretön. Mitään läpipääsemätöntä rajaakaan ei voi tulla vastaan. Avaruus kuitenkin jatkuisi minkä tahansa rajan jälkeenkin.
ML
Lainaus käyttäjältä: Eusa - 19.02.2015, 02:04:45
Olen Avantin kanssa samoilla linjoilla. Meille aine ja valo määrittelevät tilan ja koko kaikkeuden. Mitään todellista niiden yli ei ole. On hyvin oletettavaa, että kaikkeus kaartuu itseensä rajallisena, mutta reunattomana.
Kun puhut reunattomasta avaruudesta, kyse on silloin 'suljetun' avaruuden geodeesista joka siis ei pääse koskaan 'hyperpallosta' ulos. Tässä GR rajoittaa avaruuden vain pallon sisään. Kuitenkaan kukaan ei
tiedä kuinka paljon ulemmas luonnonvoimat olisi ehtineet laajeta. Jos ne eivät tunne gravitaation ym voimien vaikutusta, ne olisi levinneet suoraviivaisesti (ikään kuin pallopintaisesti) ulospäin ja näin olisivat ottaneet hyvän etumatkan fotoneihin verrattuna mikä tarkottaisi että avaruus ei rajoitu ulimmaisiin fotoneihin.
Rupesin miettimään laajenemista T&A:n Syksy Räsäsen vastauksen vuoksi. Lainaus kysymyksestä:
Kysymys:
Laajeneeko havaittava maailmankaikkeus? Vai onko laajenemisnopeus havaintoalueen reunalla jo saavuttanut valonnopeuden siten ettei sen kauemmaksi voi nähdä?
Vastaus: Maailmankaikkeus laajenee, eli sen koko kasvaa. Laajenemisessa ei ole kyse siitä, että galaksit tai muut kappaleet liikkuisivat. Sen sijaan galaksien etäisyys toisistaan kasvaa, koska niiden väliin syntyy lisää tilaa.
Niinpä kahden galaksin välinen etäisyys kasvaa sitä suuremmalla nopeudella, mitä kauempana ne ovat toisistaan. Syynä on, että sitä enemmän niiden väliin syntyy tilaa....
Jos pitkässä hallissa on suora pienoisrautatie, sillä voi tehdä kokeen laajenemisesta meidän todellisuudessa. Laitetaan irrallisia vaunuja metrin välein vaikka 20kpl. Vaunuissa on hylkivät magneetit ja ne puskevat vaunut liikkeelle. Oven päässä vaunuista pari kolme liikkuu suuremmalla nopeudella, samoin takaseinän päässä. Keskimmäiset tuskin liikkuu ollenkaan. Tietty määrä työtä tarvitaan tähän. Myös vaunujen pysäyttämiseen tarvitaan sama työ.
Ongelma on kun siirrytään avaruuden laajenemiseen, työtä ei tehdä ollenkaan, miten se on mahdollista?
T&a:n uutinen:
09.04.2020 | Mikko Suominen
Hämmästyttävä tulos: Maailmankaikkeus ei ehkä laajenekaan samalla tavoin kaikkiin suuntiin
Kosmologian keskeisiin periaatteisiin kuuluu, että universumi on kaikkialla samanlainen, kun sitä tarkastellaan riittävän suuressa mittakaavassa. Röntgenalueen avaruusteleskooppien uudet havainnot haastavat tämän olettamuksen.
Jos tulos vahvistuu jatkossa, kosmologialla on vaikea ongelma selittää mistä epätasainen laajeneminen johtuu. Ihmeellistä kuinka jollain 5 miljardia vanhoilla röntgensäteillä voidaan ratkoa alkuräjähdyksen ym. juttuja. Itse asiassa kun tätä kirjoittelen, tuli mieleen hienosäätö. Eli jos hienosäätö, vaikka se on käsittämättömän tarkka, olisi "pettänyt" ja laajeneminen olisi muuttunut epätasaiseksi mutta pimeän energian vaikutuksen johdosta jatkunut melko tasaisena viimeiset 5 miljardia vuotta. Näin laajenemisen epätasaisuudet olisi jääneet näin suurina ja nyt näkyvät tällaisina nopeuseroina. Vertauksena kiihdytyskilpailu, toisten autojen moottorit on startissa kylmiä ja toisten lämpimiä, näin alkutaipaleella lämpimät voittaa mutta kun on ajettu vähän matkaa, on kaikki moottorit lämpimiä ja yhtä tehokkaita ja matka etenee tasaisesti. Alku olisi bb.ssä paineen kiihdyttämää ja jatkossa pimeä energia kiihdyttäisi tasaisesti kaikkia.
Laajeneminen perustuu teoriaan. Ainoa havainto on punasiirtymä.
On esitetty myös mahdollisuus, että punasiirtymä perustuisi avaruuden rajattomuuteen, ei sen laajenemiseen. Rajattomuus on yleisesti hyväksytty asia, laajeneminen on BB- teorian tulkinta punasiirtymälle. Suhteellisuusteoriassa se on aika- avaruuden laajenemista, ei avaruuden laajenemista; millainen itse avaruus on suhteellisuusteoriassa on kiistanalainen kysymys, kolmiulotteinen se kai on, vain aika- avaruus on neliulotteinen. Avaruudelle tulee kai kolme erilaista Friedmanin vaihtoehtoa, vai onko niissä jo aika mukana?
Aika ja tila ovat joka tapauksessa suhteessa toisiinsa niinkuin kaikki. Mikään ei ole täysin erillistä niinkuin Newtonilla. Materia taitaa olla erillinen aika- avaruudesta, niin ettei ole mitään eetteriä tai plasmaa, niinkuin taas sitten joissakin muissa teorioissa.
Punasiirtymän tulkinnasta on monenlaisia muitakin teorioita kuin se, että se pitäisi selittää Doppler- ilmiöllä. Sen klassinen tulkinta on BB:n perusta, jos se tulkinta kaatuu, kaatuu koko teoria.
Lainaus käyttäjältä: Olli S. - 30.04.2020, 13:15:49
Laajeneminen perustuu teoriaan. Ainoa havainto on punasiirtymä.
...
Punasiirtymän tulkinnasta on monenlaisia muitakin teorioita kuin se, että se pitäisi selittää Doppler- ilmiöllä. Sen klassinen tulkinta on BB:n perusta, jos se tulkinta kaatuu, kaatuu koko teoria.
Punasiirtymän teoria on fakta, ei hypoteesi.
Punasiirtymä on todistettu käytännön kokeissa ja se on todellinen ilmiö.
Punasiirtymä on varmaan mitattu sekä nopeuden että gravitaation kohdalla. Avaruuden ulapoilla sen todistaminen että nopeus tai gravitaatio selittäisi punasiirtymän, on vahvoilla. Vaihtoehto olisi valon väsyminen. Se ei tunnu todennäköiseltä koska esim Andromedan galaksi on sinisiirtynyt. No toki voidaan vielä ajatella että Andromeda olisi esimerkki paikallisesta nopeusvaihtelusta ja valon väsyminen olisi sittenkin totta mutta aika heikoilla väsymisteoria on. Jos se olisi totta, taustasäteilylle pitäisi keksiä uusi selitys.
Rajattomuus ei ole yleisesti hyväksytty johtopäätös. Kaikkeus on todennäköisesti rajallinen ainakin jollain redusoidulla kriteerillä. Sen sijaan reunattomuus on yleisemminkin jaettu näkemys.
Hei kaikille,
Luin muutamia kommentteja joissa arveltiin että todennäköisesti useimpien galaksien keskellä olisi mustia aukkoja. Tämä ajatusmalli on loogisesti hieman hankala. Ehdottaisin että galaksien sijaan, meidän tulisi viitata ja puhua yleisesti mustista aukoista, joiden vaikutuspiirissä on materiaa, jotka sitten näinä galakseina tunnetaan. Sinällään tilannetta tämä ei muuta muuksi, mutta ehkä käsitteenä se, että olemme esim. Linnunradan osana jonkin verrattain jättimäisen vetovoiman piirissä, voisi olla avartava. Toisin sanoen Linnunrataa ei olisi ilman Sagittarius A:ta. Ja lisäksi maailmankaikkeudessa on lukemattomia jättimäisiä mustia aukkoja jotka ovat vaikutuspiiriinsä keränneet materiaa, joita voimme galakseina ihailla ja tutkia.
Lainaus käyttäjältä: Solinari - 13.09.2020, 01:17:29
Ehdottaisin että galaksien sijaan, meidän tulisi viitata ja puhua yleisesti mustista aukoista, joiden vaikutuspiirissä on materiaa, jotka sitten näinä galakseina tunnetaan.
Tarkoitatko että keskusaukko joka galaksissa olisi tehnyt galaksin, ei niinkään pimeä aine?
Lisäys: On ollut erilaisia käsityksiä, 1. pimeä aine nopeutti galaksikehitystä 2. mustat aukot nopeutti 3. tähdet+mustat aukot nopeutti.
Lainaus käyttäjältä: Solinari - 13.09.2020, 01:17:29
mutta ehkä käsitteenä se, että olemme esim. Linnunradan osana jonkin verrattain jättimäisen vetovoiman piirissä, voisi olla avartava.
Otathan huomioon, että Sgr A*:n massa on n. 4 miljoonaa Aurinkoa, kun taas ydinpullistuman ja sauvan massa ainakin kymmeniä, ellei satoja, miljardeja Aurinkoja. Viestistäsi saa vähän sellaisen käsityksen, että kaikki riippuu Sgr A*:sta, mutta ei se nyt aivan niinkään ole.
Hyviä huomioita Mistralilta ja Ketaraxilta. Lähtötilanne ja galaksin elinkaaren vaihe havaintohetkellä toki vaikuttaa siihen onko kyseessä galaksi jossa sisällä ei olisi mustaa aukkoa. Mutta minkälainen galaksi tuolloin olisi kyseessä - ehkä lähinnä joukko sekalaisia tähtijoukkoja? Ymmärrän että galakseja on monenlaisia, mutta lasketaanko niihin mukaan näitä tähtijoukkoja.
Koska lisäksi tuotiin esille, että galaksimme massaa on merkittävissä määrin Sgr A*:n ulkopuolella, olisi mielenkiintoista visualisoida kartta (esim heatmap muodossa) painovoiman osalta. Onko Sgr A*:n kohdalla syvin "kuoppa" vai kalpeneeko se ydinpullistuman ja sauvan rinnalla. Etäisyydet näissä ydinpullistuman ja sauvan tähdissä ovat kuitenkin mittavat. Erilaisilla visualisoinneilla näitä olisi hienoa yrittää ymmärtää paremmin.
On kuitenkin varsin mielenkiintoista ajatella, että missä aika-avaruuden "kuopassa" olemme suhteessa aurinkoomme, ja jatkaa ajatusta siihen, että minkälaisessa aika-avaruuden "kuopassa" olemme sitten galaksimme kanssa.
Tässä galaksi vs. musta-aukko -keskustelussa en vielä päässyt huomioimaan pimeää ainetta jota myös aikaisemmin on sivuttu. Pimeää ainetta kovasti mietitään että mitä se mahtaisi olla. Vaihtoehtoja ja teorioita on useita. Tässä yksi, johon olisi kiva saada kommentteja tai ajatuksia. Ajatusmalli perustuu pimeän aineen tarpeen yksinkertaistettuun taustaan. Koska pimeää ainetta tarvitaan pitämään (joitain vai kaikkia?) galaksit koossa, voisi normaalin näkyvän materian vetovoiman lisäksi koossa pysyväksi voimaksi mieltää vetovoiman vastavoimaa, eli työntövoimaa. Mikäli tätä pimeää ja eittämättä eksoottista ainetta olisi galaksien ympärillä ja näin ollen kaikkialla universumin rakenteessa, ja se koostuisi voimakkaasti materiaa tai aika-avaruuden kaareutumaa "hyljeksivästä" ainesta, voisiko se ympäröivällä "hyljeksivällä" tai työntövoimaan perustuvalla paineellaan pitää galaksit koossa? Nähdäkseni tälläinen aika-avaruuden kaareutumaa "hyljeksivä" aine tulisi päätymään galaksien yms. ulkopuolelle, eikä sitä ole meille täällä tutkittavaksi. Mihin tunnettuun fysiikaan lakiin se sitten perustuisi, on toki haasteena - toisaalta erilaisia eksoottisia ehdotuksia pimeäksi aineeksi on olut muitakin.
Äsken pohdiskelin sitä, että miten olemme aika-avaruuden kuopassa galaksimme kanssa. Edellisen teorian pohjalta ja sci-fi fanina ajatellen: pääsisimmelö täältä maan pinnalta tai aurinkokunnastamme tai galaksistamme näppärästi ulos, mikäli meillä olisi tätä painovoimaa hyljeksivää pimeää ainetta hallinnassamme?
Lainaus käyttäjältä: Solinari - 16.09.2020, 00:21:01
Onko Sgr A*:n kohdalla syvin "kuoppa" vai kalpeneeko se ydinpullistuman ja sauvan rinnalla.
Toki syvin kuoppa on mustassa aukossa mutta se ei ratkaise. Olennaista on kuinka kauas syvänne ulottuu ja siinä tähdet voittaa Sgr A:n. Voitto johtuu niiden yhteenlasketusta massasta joka on aivan eri luokkaa. Tämä kuitenkin edellyttää ettei pienempien mustien aukkojen määrä ole yllättävän suuri.
Lisäys: Pienillä mustilla aukoilla tarkoitan vaikka tähden massaisia. Siis jos niitä on vaikka 50% Linnunradan massasta, silloin olisi väärin sanoa että tähdet olivat kehityksen takana.