Má tá an Cruinne ag leathnú, is féidir linn a thuiscint cén fáth a ngabhann réaltraí i bhfad uainn mar a dhéanann siad. Ach cén fáth nach bhfuil réaltaí, pláinéid agus fiú adamh ag leathnú freisin? (C. FAUCHER-GIGUÈRE, A. LIDZ, AGUS L. HERNQUIST, EOLAÍOCHT 319, 5859 (47))

Seo an fáth nach bhfuilimid ag leathnú, fiú má tá an Cruinne

Tá an Cruinne ag leathnú, ach níl muidne, ár bplainéad, ár gcóras gréine agus réaltra. Seo an fáth.

Féach ar beagnach aon réaltra sa Cruinne, agus gheobhaidh tú go bhfuil sé ag imeacht uainn. An níos faide ar shiúl é, is ea is gasta a fheictear dó. De réir mar a théann solas tríd na Cruinne, aistrítear é go tonnfhaid níos faide agus níos géire, amhail is go bhfuil creatlach an spáis féin á shíneadh. Ag na faid is mó, tá réaltraí á mbrú chomh tapa sin ag an Cruinne fairsing seo nach sroichfidh aon chomharthaí is féidir linn a sheoladh go deo, fiú amháin ar luas an tsolais.

Ach cé go bhfuil creatlach an spáis ag leathnú ar fud na Cruinne - i ngach áit agus i ngach treo - nílimid. Fanann ár n-adamh an méid céanna. Mar sin déan na pláinéid, na gealaí, agus na réaltaí, chomh maith leis na faid a scarann ​​iad. Níl fiú na réaltraí inár nGrúpa Áitiúil ag leathnú óna chéile; tá siad ag imtharraingt i dtreo a chéile ina ionad. Seo an eochair chun tuiscint a fháil ar a bhfuil (agus nach bhfuil) ag leathnú inár Cruinne atá ag leathnú.

An coincheap bunaidh de spás, a bhuíochas sin do Newton, mar rud seasta, iomlán agus gan athrú. Ba chéim í ina bhféadfadh na maiseanna a bheith ann agus a mhealladh. (AMBER STUVER, FROM HER BLOG, LIVING LIGO)

Is é an chéad rud a chaithfimid a thuiscint ná teoiric ár domhantarraingthe, agus an chaoi a bhfuil sé difriúil ón gcaoi a bhféadfá smaoineamh air go iomasach. Smaoiníonn an chuid is mó dínn ar spás mar a rinne Newton: mar shraith chomhordanáidí seasta gan athrú a bhféadfá do chuid maiseanna a chur orthu. Nuair a cheap Newton an Cruinne den chéad uair, phictiúr sé spás mar eangach. Ba eintiteas iomlán, seasta é a bhí líonta le maiseanna a mheall a chéile go himtharraingteach.

Ach nuair a tháinig Einstein i láthair, d’aithin sé nach raibh an eangach samhailteach seo socraithe, nach raibh sí iomlán agus nach raibh sé ar chor ar bith mar a shamhlaigh Newton. Ina áit sin, bhí an eangach seo cosúil le fabraic, agus bhí an fhabraic féin cuartha, as a riocht agus cuireadh iallach uirthi éabhlóidiú le himeacht ama trí ábhar agus fuinneamh a bheith i láthair. Thairis sin, chinn an t-ábhar agus an fuinneamh a bhí ann conas a bhí an creatlach ama spáis seo cuartha.

An t-am spáis a théamh, sa phictiúr Ginearálta Coibhneasta, ag maiseanna imtharraingthe. Seachas eangach gan athrú, admhaíonn General Relativity creatlach ama spáis ar féidir leis athrú le himeacht ama agus a mbeidh a airíonna le feiceáil difriúil do bhreathnóirí a bhfuil gluaiseachtaí difriúla acu agus in áiteanna éagsúla. (LIGO / T. PYLE)

Ach dá mba rud é nach raibh agat ar fad laistigh d’am spáis ach dornán maiseanna, is cinnte go dtitfidís chun poll dubh a dhéanamh, ag implodáil na Cruinne ar fad. Níor thaitin an smaoineamh sin le Einstein, mar sin chuir sé “fix” leis i bhfoirm tairiseach cosmeolaíoch. Dá mbeadh téarma breise ann - a léiríonn cineál breise fuinnimh a théann trí spás folamh - d’fhéadfadh sé na maiseanna seo go léir a aischur agus an Cruinne a choinneáil statach. Chuirfeadh sé cosc ​​ar thitim imtharraingthe. Tríd an ghné bhreise seo a chur leis, d’fhéadfadh Einstein a dhéanamh go mbeadh an Cruinne i riocht atá beagnach seasmhach don tsíoraíocht go léir.

Ach ní raibh gach duine chomh pósta leis an smaoineamh go gcaithfeadh na Cruinne a bheith statach. Ba é fisiceoir darb ainm Alexander Friedmann ceann de na chéad réitigh. Thaispeáin sé mura gcuirfeá an tairiseach cosmeolaíoch breise seo leis, agus má bhí Cruinne agat a bhí líonta le haon rud fuinniúil - ábhar, radaíocht, deannach, sreabhán, srl. - bhí dhá aicme réitigh ann: ceann do Cruinne conarthach agus ceann do Cruinne atá ag leathnú.

Múnla ‘arán raisin’ na Cruinne atá ag leathnú, áit a méadaíonn achair choibhneasta de réir mar a leathnaíonn an spás (taos). Níos faide ar shiúl a bhíonn dhá rísín óna chéile, is mó a bheidh an t-aistriú breathnaithe faoin am a gheofar an solas seo. (FOIREANN EOLAÍOCHTA NASA / WMAP)

Insíonn an mhatamaitic duit faoi na réitigh fhéideartha, ach ní mór duit féachaint ar an Cruinne fisiceach le fáil amach cé acu ceann díobh seo a chuireann síos orainn. Tháinig sé sin sna 1920idí, a bhuíochas d’obair Edwin Hubble. Ba é Hubble an chéad duine a fuair amach go bhféadfaí réaltaí aonair a thomhas i réaltraí eile, agus a n-achar á chinneadh.

Beagnach i gcomhthráth leis seo bhí obair Vesto Slipher. Oibríonn adaimh mar an gcéanna i ngach áit sa Cruinne: déanann siad solas a ionsú agus a astú ag minicíochtaí áirithe atá ag brath ar an gcaoi a mbíonn a leictreoin corraithe nó dí-chorraithe. Nuair a bhreathnaigh sé ar na rudaí i bhfad i gcéin - a bhfuil a fhios againn anois gur réaltraí eile iad - aistríodh a gcuid sínithe adamhacha go tonnfhaid níos faide ná mar a d’fhéadfaí a mhíniú.

Nuair a chuir eolaithe an dá bhreathnóireacht seo le chéile, tháinig toradh dochreidte amach.

Tá plota den ráta leathnaithe dealraitheach (y-ais) vs fad (x-ais) comhsheasmhach le Cruinne a leathnaigh níos gasta san am atá thart, ach atá fós ag leathnú inniu. Leagan nua-aimseartha é seo de shaothar bunaidh Hubble, a shíneann na mílte uair níos faide ná sin. Léiríonn na cuair éagsúla Ollscoileanna atá déanta as comhchodanna éagsúla. (NED WRIGHT, BUNAITHE AR AN SONRAÍ IS DÉAN DE BHRÍ ET AL (2014))

Ní raibh ach dhá bhealach ann chun ciall a bhaint as seo. Ceachtar:

  1. bhí an choibhneasacht ar fad mícheart, bhíomar i lár na Cruinne, agus gach rud ag bogadh go siméadrach uainn, nó
  2. bhí an choibhneasacht ceart, bhí Friedmann ceart, agus an níos faide ar shiúl bhí réaltra uainn, ar an meán, ba luaithe a dhealraigh sé go bhfágfadh sé ónár bpeirspictíocht é.

Le titim amháin, chuaigh an Cruinne atá ag leathnú ó bheith ina smaoineamh go bheith ar an bpríomhsmaoineamh ag cur síos ar ár Cruinne. Tá an bealach a oibríonn an leathnú beagáinín frithchúiteach. Tá sé mar a bheadh ​​creatlach an spáis féin ag síneadh le himeacht ama, agus na rudaí go léir laistigh den spás sin á dtarraingt óna chéile.

An níos faide ar shiúl a bhíonn réad ó rud eile, is ea is mó a shíneann sé, agus mar sin is ea is gasta a dhealraíonn siad óna chéile. Dá mba rud ar bith a bhí agat ná Cruinne a líonadh go haonfhoirmeach agus go cothrom le hábhar, ní bheadh ​​an t-ábhar sin chomh dlúth céanna agus d’éireodh gach rud ar shiúl ó gach rud eile de réir mar a rachadh an t-am ar aghaidh.

Níl na luaineachtaí fuara (a thaispeántar i gorm) sa CMB níos fuaire go bunúsach, ach léiríonn siad réigiúin ina bhfuil tarraingt imtharraingthe níos mó mar gheall ar dhlús ábhair níos mó, cé nach bhfuil na spotaí te (i ndath dearg) níos teo ach toisc go bhfuil an radaíocht istigh tá an réigiún sin ina chónaí i tobar imtharraingthe éadomhain. Le himeacht aimsire, is mó an seans go bhfásfaidh na réigiúin ródhona ina réaltaí, ina réaltraí agus ina mbraislí, agus is lú an seans go ndéanfaidh na réigiúin tearcfhorbartha amhlaidh. (EM HUFF, AN FOIREANN SDSS-III AGUS AN FOIREANN TEILIFÍS THEAS PÓIL; GRAFAIC AG ZOSIA ROSTOMIAN)

Ach níl an Cruinne breá cothrom agus aonfhoirmeach. Tá réigiúin ródhona ann, cosúil le pláinéid, réaltaí, réaltraí agus braislí réaltraí. Tá réigiúin gann ann, cosúil le folúntais chosmaí iontacha áit nach bhfuil beagnach aon rudaí ollmhóra ann ar chor ar bith.

Is é an chúis atá leis seo ná go bhfuil feiniméin fhisiciúla eile le himirt seachas leathnú na Cruinne. Ar scálaí beaga, cosúil le scálaí na créatúir bheo agus faoina bhun, is iad na fórsaí leictreamaighnéadacha agus núicléacha is mó atá i gceist. Ar scálaí níos mó, cosúil leo siúd pláinéid, córais ghréine agus réaltraí, is iad fórsaí imtharraingthe is mó. Tarlaíonn an iomaíocht mhór ar na scálaí is mó ar fad - ar scála na Cruinne ar fad - idir leathnú na Cruinne agus mealladh imtharraingthe an ábhair agus an fhuinnimh go léir atá ann.

Ar na scálaí is mó, leathnaíonn an Cruinne agus éiríonn réaltraí óna chéile. Ach ar scálaí níos lú, sáraíonn imtharraingt an leathnú, rud a fhágann go ndéantar réaltaí, réaltraí agus braislí réaltraí a fhoirmiú. (NASA, ESA, AGUS A. FEILD (STSCI))

Ar na scálaí is mó ar fad, bhuaigh an leathnú. Tá na réaltraí is faide i gcéin ag leathnú chomh tapa sin nach sroichfidh aon chomharthaí a sheolaimid amach, fiú amháin ar luas an tsolais, iad.

Tá superclusters na Cruinne - na struchtúir fhada filiméid seo a bhfuil réaltraí iontu agus a shíneann le breis agus billiún solasbhliain - á síneadh agus á dtarraingt anuas ag leathnú na Cruinne. Sa ghearrthéarma, scoirfidh siad de bheith ann sa chúpla billiún bliain atá romhainn. Fiú amháin an braisle réaltra mór is gaire do Bhealach na Bó Finne, ní tharraingeoidh braisle Mhaighdean, nach bhfuil ach 50 milliún solasbhliain uaidh, sinn isteach ann. In ainneoin tarraingt imtharraingthe atá níos mó ná míle uair chomh cumhachtach lenár gceann féin, spreagfaidh leathnú na Cruinne é seo go léir óna chéile.

Is éard atá i mbailiúchán mór de na mílte réaltraí ár gcomharsanacht in aice láimhe laistigh de 100,000,000 solasbhliain. Fanfaidh braisle Mhaighdean féin ceangailte le chéile, ach leanfaidh Bealach na Bó Finne ag leathnú uaidh de réir mar a théann an t-am ar aghaidh. (WIKIMEDIA COMMONS USER ANDREW Z. COLVIN)

Ach tá scálaí níos lú ann freisin inar sáraíodh an leathnú, go háitiúil ar a laghad. Tá sé i bhfad níos éasca leathnú na Cruinne a shárú thar scálaí achair níos lú, mar bíonn níos mó ama ag an bhfórsa imtharraingthe réigiúin ró-ualaithe a fhás ar scálaí níos lú ná mar a bhíonn ar na cinn níos mó.

In aice láimhe, fanfaidh braisle Mhaighdean féin faoi cheangal imtharraingthe. Fanfaidh Bealach na Bó Finne agus réaltraí uile an ghrúpa áitiúil ceangailte le chéile, agus cumascfaidh siad le chéile faoina ndomhantarraingt féin sa deireadh. Beidh an Domhan ag teacht timpeall na Gréine ag an achar fithiseach céanna, fanfaidh an Domhan féin an méid céanna, agus ní leathnóidh na hadaimh a dhéanann suas gach rud air.

Cén fáth? Toisc nach bhfuil aon éifeacht ag leathnú na Cruinne ach nuair nach bhfuil fórsa eile - bíodh sé imtharraingteach, leictreamaighnéadach nó núicléach - tar éis é a shárú go fóill. Más féidir le fórsa éigin réad a choinneáil le chéile go rathúil, ní bheidh tionchar ag fiú na Cruinne atá ag leathnú ar athrú.

Córas TRAPPIST-1 i gcomparáid le pláinéid an ghrianchórais agus móin Iúpatar. Níl aon athrú ar fhithisí gach rud a thaispeántar anseo le leathnú na Cruinne, mar gheall ar fhórsa ceangailteach an domhantarraingthe aon éifeachtaí a bhaineann leis an leathnú sin a shárú. (NASA / JPL-CALTECH)

Tá an chúis leis seo caolchúiseach, agus tá baint aige leis nach fórsa é an leathnú féin, ach ráta. Tá an spás fós ag leathnú ar gach scála, ach ní théann an leathnú i bhfeidhm ach ar rudaí go carnach. Tá luas áirithe ann a leathnóidh an spás idir dhá phointe ar bith, ach caithfidh tú an luas sin a chur i gcomparáid leis an treoluas éalaithe idir an dá réad sin, ar tomhas é ar cé chomh docht nó chomh scaoilte atá siad ceangailte le chéile.

Má tá fórsa ann a cheanglaíonn na rudaí sin le chéile atá níos mó ná an luas leathnaithe cúlra, ní bheidh aon mhéadú ar an bhfad eatarthu. Mura bhfuil aon mhéadú ar an achar, níl aon leathnú éifeachtach ann. Ag gach toirt, bíonn sé níos mó ná frithchúitimh, agus mar sin ní bhfaigheann sé riamh an éifeacht breiseáin a thaispeántar idir na rudaí neamhcheangailte. Mar thoradh air sin, is féidir le rudaí cobhsaí, ceangailte maireachtáil gan athrú ar feadh síoraíochta sa Cruinne atá ag leathnú.

Cibé an bhfuil siad faoi cheangal ag domhantarraingt, leictreamaighnéadas nó aon fhórsa eile, ní thiocfaidh aon athrú ar mhéideanna réada cobhsaí atá coinnithe le chéile de réir mar a leathnaíonn an Cruinne. Más féidir leat an leathnú cosmaí a shárú, fanfaidh tú faoi cheangal go deo. (NASA, AN DOMHAIN AGUS MARS GO SCALE)

Chomh fada agus a bheidh na hairíonna ag an Cruinne a thomhaiseann muid go bhfuil sé, fanfaidh sé sin go deo. D’fhéadfadh fuinneamh dorcha a bheith ann agus a chur faoi deara go mbeidh na réaltraí i bhfad i gcéin ag luasghéarú uainn, ach ní thiocfaidh méadú ar éifeacht an fhairsingithe thar achar seasta go deo. Ní athróidh an chonclúid seo ach amháin i gcás “Sracadh Mór” cosmaí - a dtugann an fhianaise aird air, seachas i dtreo an scéil.

B’fhéidir go bhfuil creatlach an spáis féin fós ag leathnú i ngach áit, ach níl éifeacht intomhaiste aige ar gach réad. Má cheanglaíonn fórsa éigin tú le chéile láidir go leor, ní bheidh aon éifeacht ag an Cruinne atá ag leathnú ort. Níl sé ach ar na scálaí is mó ar fad, áit a bhfuil na fórsaí ceangailteach go léir idir rudaí ró-lag chun an ráta gasta Hubble a ruaigeadh, tarlaíonn an leathnú sin ar chor ar bith. Mar a dúirt an fisiceoir Richard Price uair amháin, “B’fhéidir go bhfuil do choim ag leathadh, ach ní féidir leat an milleán a chur air ar leathnú na cruinne."

Tá Starts With A Bang ar Forbes anois, agus athfhoilsithe ar Meán a bhuíochas lenár lucht tacaíochta Patreon. Tá dhá leabhar ag Ethan, Beyond The Galaxy, agus Treknology: The Science of Star Trek ó Tricorders go Warp Drive.