Cunoaşterea Universului este încă limitată, dar paşii ştiinţei în ultimii 100 de ani sunt gigantici. Asemănător unei creaturi, Universul se află în evoluţie. Care este la ora actuală nivelul de cunoaştere a Universului? Care este locul nostru în acest Univers şi cum evoluează acesta? Întrebări deosebit de fascinante – pe care mulţi dintre noi şi le-au pus măcar o dată în viaţă privind cerul plin de stele. În acest articol vom prezenta câteva noţiuni legate de structura Universului şi dinamica acestuia.

Cu ochii spre cer. Noi, locuitori ai unei mici planete într-un sistem Solar cu o stea în centru (Soarele), care ne dă energia de care avem nevoie pentru a supravieţui, în periferia unei galaxii (calea Lactee) de mărime medie-mare, înălţăm ochii spre cer şi ne punem întrebări: cine suntem şi de unde venim. Şi dacă la ora actuală nu avem încă toate răspunsurile, şi poate chiar pe toate nu le vom avea niciodată, multe secrete au fost dezvăluite şi am ajuns să cunoaştem multe despre Universul ce ne înconjoară.

Astfel, ştim că în galaxia noastră există sute de miliarde de stele – Soarele este doar una dintre aceste stele, are o vârstă de circa 5 miliarde de ani şi va mai trăi cam tot atât. Ştim destul de multe despre cum trăieşte o stea precum Soarele. Prin procese de natură nucleară – transformarea hidrogenului în heliu în urma procesului ce se numeşte fuziune nucleară. Fuziunea nucleară este o sursă incredibilă de energie şi există studii la ora actuală, de exemplu proiectul internaţional ITER în Franţa, în cadrul căruia se încearcă construirea unor centrale nucleare bazate pe procesul de fuziune (unirea a două nuclee cu eliberare de energie prin transformarea unei părţi din masa inţială în energie cinetică).

Mai există multe mistere legate de stele – există de exemplu stele “stranii”, adica stele în care cuarcul “strange” să joace un rol important? La ora actuală experimente efectuate la acceleratoare, precum experimentul SIDDHARTA de la acceleratorul DAFNE din Frascati (colaborarea internaţională SIDDHARTA fiind condusă de autoarea acestui articol), încearcă să raspundă la acest gen de întrebări măsurând interacţiunea particulelor numite kaoni (care conţin cuarcul “strange”) cu materia normală.

Distanţe astronomice
. Cât de aproape este Soarele de noi? În astronomie, unitatea pentru măsurarea distanţei nu este metrul sau kilometrul – ar fi mult prea mici pentru distanţele enorme din Univers – ci aşa-numitul an-lumină. Anul lumină reprezintă distanţa pe care o parcurge lumina într-un an şi este echivalent cu incredibila distanţă de aproximativ 10 mii de miliarde de kilometri! În această unitate de măsură Soarele este la … circa 8 minute lumină de noi. Deci dacă Soarele s-ar “stinge” brusc, noi, pe Pământ, am rămâne pe întuneric după 8 minute.

Cea mai apropiată stea de noi, Proxima Centauri, este la circa 4.2 ani lumină. Diametrul Galaxiei noastre este de circa 100.000 ani lumină! Faţă de centrul Galaxiei, unde se află o gaură neagră enormă, sistemul Solar se găseşte la 30.000 ani lumină.

În Univers există un număr enorm de galaxii – se estimează că ar exista sute de miliarde de galaxii în Universul observabil! Multe, dacă nu chiar toate, au în centru o gaură neagră enorm de mare. Aceste galaxii sunt organizate, la rândul lor, în grupuri de galaxii între care există enorme spaţii fără nici un fel de materie. Ca şi cum Universul ar fi un fel de….caşcaval, cu grupuri de galaxii acolo unde este brânza şi spaţii vide unde sunt găurile. Există o serie întreagă de teorii legate de formarea structurilor în Univers, plecând de la fluctuaţiile cuantice de la începuturi (imediat dupa Big Bang).

De remarcat faptul că atunci când vedem o stea sau o galaxie îndepărtată nu o vedem aşa cum este “astăzi” ci aşa cum a fost în momentul în care lumina a pornit spre noi, ţinând cont că lumina călătoreşte cu o viteză limitată. Deci atunci când vedem de exemplu o galaxie la 1 miliard de ani lumină ceea ce vedem este ceea ce în Galaxia respectivă s-a petrecut acum 1 miliard de ani. Aşadar, cu cât vedem mai departe în Univers, cu atât de mult ne îndepărtăm de prezent spre trecut, chiar dacă timpul in relativitate este….relativ (există unitatea spaţiu-timp).

Un Univers în evoluţie. Universul nostru este asemănător unei creaturi – în evoluţie. În anii ’20- ’30 din secolul trecut s-a descoperit, în urma măsurătorilor făcute de Edwin Hubble de deplasare spre roşu a spectrelor provenind de la stele, că Universul este în expansiune. Până atunci se credea că este static, deci că rămâne mai mult sau mai puţin aşa cum îl vedem la ora actuală.

Einstein, în celebrele lui ecuaţii ale teoriei relativităţii generale (create înainte de descoperirea expansiunii Universului), a introdus oarecum ad hoc un termen, denumit constanta cosmologică,  care să menţină Universul static. Einstein a numit acest termen ca fiind cea mai mare greşeala pe care a făcut-o; cum vom vedea însă în articolele următoare, această constantă gravitaţională s-a reîntors în actualele teorii deoarece ar putea descrie energia întunecată.

Descoperirea expansiunii a dus la concluzia că Universul ar putea avea un început, căruia i-a fost dat numele de Big Bang. Un început care s-ar situa acum circa 13 miliarde de ani. Multe mistere la ora actuală sunt legate de acest început, Big Bang, dar şi de compoziţia Universului: se pare că în Univers există o formă de materie şi o formă de energie, numite întunecate, despre care la ora actuală nu ştim din ce ar fi alcătuite – vedem însă efectele acestora de natură gravitaţională.

În articolele următoare vă voi povesti despre aceste mistere şi despre ce se face la ora actuală în lumea ştiinţei pentru a încerca să le rezolvăm.

Articol scris de Cătălina Oana Curceanu, prim cercetător în domeniul fizicii particulelor elementare şi al fizicii nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Roma, Italia) şi colaborator al StiintaAzi.ro. Autoarea multumeşte pentru colaborare  dnei Diana Sirghi. [sursa: evz.ro]