Morgunblaðið - 25.06.1995, Blaðsíða 18

18 SUNNUDAGUR 25. JÚNÍ 1995
MORGUNBLAÐIÐ
-a
í
«
<fl
fl
DR. EINAR H. Guðmundsson, stjarneðlisfræðingur og dósent í stjarneðlisfræði við eðlisfræðiskor Háskólans.
Morgunblaðið/Júlíus
ALMENNT á fólk erfitt með
að átta sig á alls konar
spádómum og speki um
alheiminn, sem að berast.
Einar H. Guðmundsson stjameðlis-
fræðingur var því beðinn um að byija
á að rekja í grófum dráttum nokkra
þætti í þróunarsögu heimsins. Hann
kvað þetta m.a. vera spumingar um
upphaf og endi veraldarinnar, sem
menn hafa leitað svara við frá örófi
alda. Á hveijum tíma hefur verið
glímt við slíkar spurningar í trúar-
brögðum,. heimspeki og vísindum, en
í flestum tilvikum hafa svörin ekki
staðist nánari athugun.
„En það er ein kenning sem ég
kalla heimsmynd nútímans, kenning-
in um heitan Miklahvell, sem hefur
staðist tímans tönn. Hún er komin
hátt á sjötugs aldur og er hin við-
tekna heimsmynd stjamvísindanna.
Aðrar hafa komið fram síðan en
ekki staðist jafnvel," segir Einar.
Hann segir fréttir um að þessi heims-
mynd sé helsjúk ogjafnvel dauðvona
séu hreinlega ekki réttar. Ástæðan
sennilega sú að alltaf er verið að
gera nýjar uppgötvanir í stjamfræði
og þegar þær koma fram passa þær
kannski ekki alveg við vinsælasta
tilbrigðið við Miklahvellskenninguna
á hveijum tíma. Það sé hins vegar
meginstefið um Miklahvell og út-
þenslu alheims sem sé eina kenning-
in er virkilega hefur staðist þær ná-
kvæmu athuganir sem vísindin fram-
kvæma. Á hveijum degi er verið að
gera mælingar, sem tengjast könn-
unum á því hvort kenningin sé rétt
eða ekki og þá kemur stundum í Ijós
að hin ýmsu tilbrigði standast ekki.
Fólk sem ekki hefur kynnt sér kenn-
inguna nægilega vel á þá oft erfitt
með að gera sér grein fyrir hvað
niðurstöður merkja í raun og vera.
Það sé einnig mikilvægt að hafa í
huga að grundvallarmunur sé á að
hafa einhverja prívatkenningu og
trúa á hana eða að hafa kenningu
sem alþjóðasamfélag vísindamanna
er búið að vinna með í marga áratugi.
Heimsmynd nútímans
Upphaf o g
endir alheims
Kenningín um Miklahvell er enn í fullu gíldi, segír Einar H.
Guðmundsson í viðtali við Elínu Pálmadóttur um heimsmynd
nútímans samkvæmt viðhorfum stjamvísindamanna. Hann
kennir þá grein við HÍ, þar sem þessi elsta vísindagrein er nú í
uppbyggingu. Stjamvísindanámskeiðin eru þar vinsælust í eðlis-
fræðiskor og mikill áhugi almennings kemur fram í ásókn í
fræðsluerindi fagmanna um stjömugeiminn.
útþensluna. Ef efnismagnið er ekki
nægjanlegt til þess, heldur útþenslan
áfram. Það hefur verið rannsókna-
verkefni flölmargra vísindamanna í
áratugi að reyna að finna hið rétta
efnismagn, til að geta svarað því
hvort heimurinn, sem við lifum í, sé
dæmdur til að þenjast út um alla
eilífð. Eða nái hámarksstærð og fari
að dragast saman aftur. Slík þróun
myndi enda með nokkurs konar
viðsnúnum Miklahvelli. Við höfum
kallað það Miklahran, þegar alheim-
urinn dregst saman í einn punkt. Það
er eftirtektarvert að mjög illa hefur
gengið að finna svar við spurning-
unni um það hvor framtíðin bíður.
Hulduefnið
Kenningin um Miklahvell kom
fram um 1930. Upphafsmenn hennar
þrír voru belgískur jesúiti og stjam-
eðlisfræðingur G. Lemaitre og tveir
rússneskir vísindamenn, A. Freed-
mann og G. Gamow. Síðan hefur
Q'öldi manna komið með tilbrigði af
henni og mótað hana á undanfömum
65 árum. Einar segir að þessi heims-
mjmd hvíli á þremur homsteinum:
„í fyrsta lagi á hinni fræðilegu
undirstöðu, sem er almenna afstæð-
iskenningin. Það er sú kenning sem
er notuð til að setja fram tilgátur
og síðan til útreikninga. En hún er
svo almenn að samkvæmt henni eru
óendanlega margir möguleikar. Svo
að litið er til náttúrannar til að kanna
hvort ekki sé hægt að takmarka
fjölda þeirra eitthvað. Þá era fyrst
tvö atriði, sem skipta máli.
Það fyrra er uppgötvun Banda-
ríkjamannsins E. Hubble frá 1929
um útþenslu alheimsins, sem Einar
telur að sé einhver mesta uppgötvun
allra tíma. „Hún segir okkur að al-
heimurinn er að þenjast út, fjarlægð-
in á milli vetrarbrauta að aukast.
Það þýðir að ef við bíðum um stund
verður efnið þynnra en það er í dag
og ef við hugsum aftur á bak í tíma
þá hefur það verið þéttara áður. Með
því að beita afstæðiskenningunni er
hægt að reikna aftur á bak í tíma
allt til þeirrar stundar þegar efni
alheimsins var saman í einni kös
fyrir um það bil 15 milljörðum ára.
Þá gerðist eitthvað sem hefur valdið
því að heimurinn fór að þenjast út.
Þetta er semsagt grunvallarappgötv-
unin, sem gaf hugmyndina um Mikla-
hvell. Síðan hafa menn mikið velt
vöngum yfir því hvemig efnið hefur
hegðað sér á þeim tíma sem liðinn
er frá þessu upphafi. En þessi upp-
götvun og afstæðiskenningin segja
okkur ekkert um hvert upphafið var,
aðeins að þetta hafi gerst. Efnið
hafi verið óendanlega þétt saman
fyrir 15 milljörðum ára.
Hin uppgötvunin, örbylgjukliður-
inn eða þriggja gráðu geislunin, var
gerð fyrir tilviljun árið 1967 af R.
Wilson, og A. Penzias. Þeir fundu
geislun sem fyllir allan geiminn og
er þriggja gráðu heit á Kelvins-
kvarða. Eina skynsamlega skýringin
sem menn hafa á þessari geislun er
að hún sé komin frá sjálfu upphaf-
inu. Ef hegðun hennar áður fyrr er
reiknuð út, sést að hún hefur verið
æ heitari eftir því sem nær dregur
upphafinu. í Miklahvelli sjálfum hef-
ur hún verið óendanlega heit. Þetta
er ástæðan fyrir því að síðan 1967
hefur verið talað um heitan Mikla-
hvell. Ekki er nóg með að efnið hafi
verið þétt heldur líka ótrúlega heitt.“
Miklahrun viðsnúinn
Miklihvellur
Ef gengið er út frá hvellkenning-
unni vaknar næsta spurning: Hvem-
ig endar þetta allt? Afstæðiskenning-
in getur svarað þessari spurningu
að vissu marki, segir Einar. „Hún
segir okkur að tveir möguleikar séu
fyrir hendi, annars vegar að alheim-
urinn haldi áfram að þenjast út um
alla eilífð og hins vegar hægi smám
saman það mikið á þenslunni að hún
stöðvist og breytist í samdrátt.
Það sem ræður útslitum um þetta
er efnismagnið í veröldinni, þ.e.a.s.
hvort þyngd þess nægir til að stöðva
Af hvaða ástæðu er ekki hægt að
skera úr um þetta? „Ástæðan er ein-
föld en um leið flókin. Á undanförn-
um 10-15 áram hefur komið í Ijós
að mikiu meira efni er í geimnum
en við sjáum með mælitækjum okk-
ar, þ.e.a.s. það efni sem gefur frá
sér ljós, stjömur, vetrarbrautir, Ijós-
þokur o.fl. Lengi vel var talið að al-
heimurinn væri eingöngu gerður úr
slíku lýsandi efni, en svo virðist ekki
vera. Það er eitthvað annað þama,
sem við vitum af, en ekki af því að
við sjáum það heldur af því að það
hefur þyngdaráhrif. Þar sem enginn
veit hvað þetta er hefur það einfald-
lega verið kallað „dark matter" á
ensku, en á íslensku hefur það hlotið
nafnið hulduefni. Þar sem við þekkj-
um ekki eðli þessa efnis, vitum við
ekki hversu mikið er af því. Ljóst
er að það efni, sem er lýsandi og við
sjáum með mælitækjum, nægir ekki
til þess að loka veröldinni, sem kallað
er. Þ.e. til þess að stöðva útþensluna
og breyta henni í samdrátt. Til þess
þarf til viðbótar talsvert mikið af
þessu hulduefni. Og það virðist vera
miklu meira af því en af sýnilega
efninu. Það gæti gert það að verkum
að veröldin færi að dragast saman á
nýjan leik. Við vitum það bara ekki
enn. Þetta er lykilspuming í sam-
JE 1 N ÓTAKMÖRKU Ð U M H E 1 M 1
NUTIMI
Sólin
verður að
rauðum
risa
Síðasta
sólstjarnan
myndast
Skeið kaldra
hnatta hefst
Skeiði sól-
stjarna lýkur
Stjörnukerfi af öllum
stærðum leysast upp
vegna árekstra og
þyngdargeislunar
Eftir 5
milljarða
ára
Eftir þúsund
milljarða
ára
Eftir 100 þús.
milljarða
ára
Efni alheims:
Lágorku fiseindir og Ijóseindir.
Dreift geimefni, smástirni, kaldar
reikistjörnur, brúnir og svartir dvergar,
nifteindastjörnur, svarthol (stór og smá).
-------------------------------------►
Mjög
fjarlæg
framtíð
FRAMTIÐIN I SKAMMLIFUM LOKUÐUM HEIMI
Mikli- Að- hvellur * skilnaður \ f / Ijóss og | Fyrstu stjörnurnar Fyrstu stjömu- þokurnar 1 Sólin og sólkerfið myndast | Fyrstu lífverurnar á jörðinni I NÚTÍMI Sólin verður að rauðum risa Alheimur nær hámarks- stærð Vetrarbrautir renna saman í eina stjörnumergð Stjörnurnar hreyfast með afstæðilegum hraða i Örbylgju- kliðurinn heitari en yfirborð sólstjarna Svarthol byrja Mikla- aðrennasaman (-jruri Stjörnur \ I springa X * /
y / plasmað 1 /f\ 300 * Tími 0 \ þús. ár 1 Milljarður ára 1 10m.a. ára 1 12 m.a. ára 15 m.a. ára l Eftir 5 milljarða ára i Fjarlæg framtíð 1 100 millj. árum fyrir Miklahrun Milljón árum fyrir Miklahrun 100 þús árum fyrir Miklahrun I ^ t — Þúsund / i \ ámm fyrir / I ' Miklahrun '
i
L
!
L
I
t
I
(
fl
I
L
!
I
í
«