Pitanja, odgovori i razgovori

Brzina pozadinskog zračenja i brzina ekspanzije svemira

Ivan pita:

Nije mi razumljiva činjenica da danas nakon 13,7 milijardi godina postojanja svemira još uvijek na Zemlji detektiramo kozmičko mikrovalno ili pozadinsko zračenje koje je nastalo kada je svemir postao proziran tj. star oko 300 tisuća godina i temperature oko 3 tisuće K. Ono što meni tu nije jasno: tom fotonu svjetla kojega mi danas primamo na Zemlji oslabljenog kao mikrovalno zračenje, trebalo je oko 13,7 milijardi god. da najvećom mogućom brzinom - brzinom svjetlosti - dođe do nas. KAKO SMO MI KAO MATERIJA MOGLI DOĆI DO NAŠEG SADAŠNJEG POLOŽAJA U SVEMIRU PRIJE TOG ZRAČENJA, a krenuli smo približno sa istog mjesta (300 tisuća godina od Velikog praska i nakon inflacije kada je Svemir po našim današnjim spoznajama imao promjer oko 100 milijuna godina). Jedini logičan odgovor meni bio bi da smo se mi već tada kada je to zračenje generirano nalazili negdje na jako velikoj udaljenosti od njega, a što opet nije u skladu s teorijom Velikog praska. Molim vaš stav o gore narečenom.

KK:

Da bi razumjeli zašto je tom fotonu trebalo toliko dugo, morate uzeti u obzir da se on propagira u ekspandirajućem svemiru. Prostor u ekspanziji "nosi sa sobom" te fotone i efektivno se oni obzirom na nas gibaju brzinom koja uopće ne mora biti točno jednaka standardnoj brzini svjetlosti u vakuumu (300 000 m/s).

Zahtjev da je brzina svjetlosti uvijek jednaka 300 000 m/s je specijalno-relativistički zahtjev koji vrijedi samo lokalno, za svjetlost koja se sad giba pokraj nas. U ekspandirajućem svemiru relativnu brzinu objekata koji su daleko jedan od drugog nije jednostavno definirati (u uporabi je nekoliko definicija), ali ona u svakom slučaju može bez problema biti veća od 300 000 m/s, a udaljena svjetlost se bez problema može gibati obzirom na nas brže ili sporije od te brzine.

Na primjer, galaksije koje su trenutno udaljene od nas oko 14 milijardi svjetlosnih godina (tzv. Hubbleov radijus) se udaljavalju od nas točno brzinom svjetlosti, što znaći da svjetlost koju one emitiraju prema nama ima prema nama relativnu brzinu nula! Kako Hubbleov radijus s vremenom raste, on će "progutati" te fotone i oni će se onda početi gibati prema nama sve većom i većom brzinom.

Što se tiče fotona iz pozadinskog zračenja koje sada opažamo, oni su zaista krenuli kad je svemir bio manji od milijun svjetlosnih godina. Međutim, dijelovi svemira iz kojih su krenuli su se tada gibali od nas brzinom 50 puta većom od brzine svjetlosti i ta svjetlost se u početku udaljavala od nas. Tek nakon nekih 5 milijardi godina su se ti fotoni počeli gibati prema nama, prvo sporo pa sve brže da bi danas, nakon oko 14 milijardi godina, došli do nas gibajući se upravo brzinom 300 000 km/s.

Zaista, ta problematika gibanja svjatlosti i objekata u ekspandirajućem svemiru ima puno zamki i čak i profesionalni kozmolozi znaju pogriješiti. Npr. jedna zanimljiva činjenica je da se dio prostora koji je emitirao pozadinske fotone još uvijek udaljava od nas brže od svjetlosti (ne više 50 puta već svega 2-3 puta). Dakle, gledajući pozadinsku svjetlost gledamo dio svemira koji se kroz cijelu povijest svemira udaljava od nas brže od svjetlosti!

Srodne teme:   —   Rani svemir   —   Prostor i vrijeme   —