@énkérdezek (11213):
Ezek jó kérdések, ritkán írják le tisztán, az ismeretterjesztő cikkek pedig egyértelműen félrevezetnek.
Itt van is egy felhívás erre. De akkor kezdjük az elején.
(Tudom, hogy Astrojannak mi lesz a véleménye, most légyszi ne írd le megint a szokásosat
)
Az áltrel hivatott leírni az univerzum, a téridő dinamikáját. Az ősrobbanásban hogy mi történt konkrétan senki sem tudja, de azt mondjuk, hogy akkor jött létre maga a téridő is, tehát nem egy előzetesen létező téridőben történt egy robbanás. Ha ezt "véletlen" nehéz lenne elképzelned nem baj, most nem is fontos annyira. A lényeg, hogy a tágulás, tehát hogy általában minden távolodik egymástól nagy léptékben az nem az egyes galaxisok térben való mozgása miatt van, hanem a tér tágul közöttük.
Tehát a vöröseltolódás, amiből rájöttek a tágulásra, nem a szokásos Doppler-effektus miatt van. Nem a kibocsátás pillanatában történik a vöröseltolódás, hanem folyamatosan, ahogyan utazik a fény a tér tágul alatta.
A Hubble-törvény írja le a tágulás ütemét. Ez kb 70-75 km/s/Mpc,
jelenleg. Ez ugyanis nem állandó időben, csak térben (bizonyára). Ezt a törvényt ha naivan alkalmazzuk, akkor kb 4000 Mpc-nél már fénysebességet ad. Ez így hibás persze, de nem ad olyan rossz értéket, ugyanis a tágulás tényleg fénysebességnél gyorsabb a távoli galaxisoknál.
A specrel szerint nem lehet c-nél gyorsabban menni, és tapasztalat szerint sem sikerül a dolgokat ennyire felgyorsítani.
Az egész univerzumra azonban nem lehet egyetlen globális koordinátarendszert ráhúzni. A specrel mindig egy adott kr-ben értelmezhető. Ehhez hasonló példa, hogy ha térképet készítesz, akkor kis területekről csinálhatsz szög és távolság tartó rajzokat, de az egész Földről már nem tudod ezt megtenni sík papírlapon.
Két dolog/esemény között hogy mekkora a távolság csak akkor tudjuk értelmezni, ha azok egyszerre történnek, egyidejűek.
Hétköznapi életben mondjuk, hogy tegnap Debrecenben voltam, ma Budapesten, akkor 200 valamennyi km-re vagyok a tegnapi magamtól. De emögött hallgatólagosan fel van tételezve, hogy a városok nem mennek el a helyükről.
Nézzük ezt a Földdel. Milyen messze van a Föld a fél évvel ezelőtti helyzetéhez képest? Erre mondhatjuk, hogy kb a pálya átmérője. Igen, ha a Naphoz rögzített koordinátarendszerből nézzük, de a Naprendszer is mozog, ráadásul nem is úgy, ahogy a környező csillagok, a Tejútrendszer forog, a halmazunk mozog a Nagy Attraktor felé stb. Az űrben nincs kapaszkodó, minden mozog. A távolságot csak egyidejű dolgok között lehet értelmezni.
Nagy léptékben a tágulás sebessége felülmúl minden kis sajátmozgást, amit a galaxisok egymáshoz képest végeznek, így szerencsére azokkal nem kell foglalkozni. A dolgot csak az nehezíti, hogy a fény sebessége véges.
Ha repülőt látunk az égen, akkor a hangja máshonnan érkezik, mint ahol látjuk. Ha valaki nem látja a repülőt, csak hallja, akkor vagy azt mondja, hogy ott van ahonnan a hangot hallja, vagy megpróbálja kiszámolni hol lehet igazából. Így kétféle távolságot is lehet kapni, de a második tűnik az "igazinak".
A távoli galaxisokkal ugyanez a helyzet, már nem ott vannak, ahonnan a fényt érkezni látjuk.
A következő csavar, hogy a tér tágul. Ha kezdetben 2 dolog 10 millió fényév távolságra van egymástól, akkor a fény nem tud eljutni egyikből a másikba 10 millió év alatt, mert folyamatosan nő a távolság.
Amikor olyat olvasni, hogy 13 milliárd éves galaxist látunk (hogy ezt hogyan számolják ki arról majd később), akkor mit kell érteni alatta? 13 milliárd éve indult el a fény róla, vagyis az univerzum kb 1 milliárd éves volt. Tehát a galaxis sem lehetett ennél több. "Most" persze 13-14 milliárd éves az a galaxis, ha létezik, de fény amit kapunk róla az régen indult, az a régi állapotát tükrözi.
Milyen messze van ez a galaxis? 13 milliárd fényév lenne, ha nem lenne semmi tágulás, de nem így van. Régen közelebb volt hozzánk, mint most. A tágulás ütemét és dinamikáját ismerve (illetve valamilyen modell segítségével, mert közvetlen infó nincs arról, hogy régen mi hogyan volt) ki lehet számolni, hogy mekkora volt a távolságunk a galaxistól 13 mrd éve, amit a tágulás miatt a fény 13 mrd év alatt tudott megtenni. ez ugye kevesebb mint 13 mrd fényév. Most viszont ennél jóval távolabb van a galaxis, de fényt nem kapunk a mostani állapotából, és nem is fogunk már, mert a messzi dolgok már fénysebesség fölött távolodnak tőlünk, így a fény sosem tud ideérni.
A 13 mrd fényév tehát nem a galaxis távolsága, hanem a foton utazási ideje szorozva a fénysebességgel. Itt a Földön lehet így távolságot mérni, de kozmológiában nem.
(Ide kiegészítés: ha a tágulás lassulna, akkor a most fénysebesség fölötti galaxisokról induló fotonok felénk tartva idővel bekerülnének abba az egyre növekvő tartományba, ahol a tágulás fénysebesség alatti, így végül mégis elérnének minket. v=H×d a Hubble törvény, d=c/H az a sugár, amin belül c alatti a tágulás, ha H csökken akkor d nő. Ezt a számolást áltrelben kellene végezni, de az eredmény nem sokban különbözne, így ez is megteszi most, ezt könnyebb érteni.)
Hogyan változik a tágulás üteme? Ezt úgy kell elképzelni, mint a feldobott követ, ami egyre lassul. Ha a kezdő sebessége a szökési sebesség fölött van, akkor is lassul. Az egész univerzum gravitációja is így lassítja a saját maga tágulását, akár a kritikus sebesség fölött van az akár alatta. A mostani mérések azt mutatják, hogy valami miatt mégis gyorsul a tágulás az utóbbi 1-2 milliárd évben, de előtte lassult. Az a valami a sötét energia nevet kapta, amit még keresnek hogy mi is ez, vagy hogy jók-e a mérések egyáltalán.
Na most ennyi, majd folyt köv.