Vajon mi lehet az univerzum hőse? Nos, nem egy nagyszabású hollywoodi film címe ez, és történetünk nem szól másról, mint a gravitációról. Mert bátran kijelenthetjük, hogy az univerzum igazi hőse a gravitáció.

 

Isaac_Newton

Isaak Newton

De mi a gravitáció? Newton úgy értelmezte, hogy a testek vonzzák egymást. E vonzás függ a távolságtól és a testek tömegétől. Mert minden tömeggel rendelkező testnek gravitációja van, legyen az akármilyen kicsi, még egy kavicsnak is, vagy olyan nagy, mint a Föld. A fáma szerint Newton minderre akkor jött rá, amikor kertjében üldögélve egy alma esett rá. Úgy vélekedett, az alma vonzza a Földet, és a Föld is vonzza az almát. De mivel a Föld tömege jóval nagyobb, ezért az alma jobban elmozdul. Magyarul leesik. Tulajdonképpen az univerzumban nem történik más, mint a testek egymás felé esnek.

Az űrhajósok azért súlytalanok kint az űrben, mert szabadon esnek a Föld felé. Ugyanezt megtapasztalhatjuk itt, földi körülmények között is. Nem kell más, mint egy repülőgép, mely emelkedik, majd zuhan. Parabolapályán mozog. Zuhanáskor a benne lévők lebegni kezdenek, súlytalanok lesznek. A súly nem egyenlő a tömeg fogalmával. A súly egy erő, és nagysága attól függ, hogy mennyire vonzza a tárgyat például a Föld (és persze attól is, milyen messze van). Egy felhőkarcoló tetején az 1kg már nem 1kg-ot nyom, hanem kevesebbet, mert messzebb van a Földtől. A Jupiteren pedig kétszer olyan súlyos volna, ha lenne a Jupiternek felszíne.

 

Einstein

Einstein

A gravitáció megértésében a következő mérföldkő Einstein. Ő azt mondta, a tömeg meggörbíti maga körül a téridő szövetét. Feltételezését az általános relativitáselméletben tette közzé. Úgy kell elképzelni ezt, mintha egy gumilepedőre egy golyót helyezünk. A golyó bemélyeszti maga körül a lepedőt. A nagyobb tárgy jobban. Ezek szerint ebben a Föld által keltett mélyedésben mozog a Hold, míg a Föld a Holddal együtt a Nap által keltett mélyedésben. Einstein rájött arra, hogy az ilyen görbületekben a fény is meggörbül, tehát nem egyenes vonalon mozog, hanem görbülő pályán. Sőt még az idő is megváltozik. A nagy tömegek lelassítják az idő múlását.

A következő lépés az volt, amikor a gravitációt úgy értelmezték, miszerint az nem más, mint egy olyan kölcsönhatás, melynek során erőátvivő részecskék, ún. garvitonok cserélődnek ki. A gravitáció a 4 kölcsönhatás egyike (erős, gyenge, elektromágneses, gravitáció). A tömeget pedig egy Higgs-bozon nevű részecske adja a Higgs-mező segítségével. Ebben a mezőben mozogva nyerik el a részecskék a tömegüket.

 

gorbult_ter

A görbült tér

Rögtön az ősrobbanás pillanatában, amikor az az alig protonnyi energiagömb tágulni kezdett az újonnan keletkezett téridőben, megjelent a gravitáció, később pedig a másik három erő vált külön.

De miért a gravitáció az univerzum hőse? Amikor a világegyetem kialakult, és megjelent benne az anyag, az nem egyenletesen töltötte ki, hanem kisebb-nagyobb egyenetlenségek voltak, sűrűbb és ritkább helyek. A sűrűbb helyeken azonnal munkához látott a gravitáció, és elkezdte egyre jobban tömöríteni a gázt, ezekből a csomókból hamarosan kialakultak az első csillagok. Ezek hatalmasak voltak, a mi Napunk tömegénél akár 100-szor nagyobbak. Kéken ragyogtak, és rövid életet éltek. Belsejükben a magfúzió során létrejöttek a nehezebb elemek, majd szupernóva robbanással elpusztultak, és szétszórták ezeket az elemeket a környező térbe.

 

szuperhalmazok

Szuperhalmazok

A későbben létrejövő csillagok azután ebből, és a hidrogén maradékából sűrűsödtek össze. Ezek a csillagok a gravitációnak köszönhetően galaxisokká álltak össze, majd a galaxisok is elkezdtek egymással kölcsönhatni. A kezdeti sűrűsödések mentén kialakultak a galaxiscsoportok, amelyek galaxishalmazokká váltak. A halmazok pedig szuper halmazokká, melyek több ezer, több millió tagot számlálnak. Az Univerzum nagy léptékű szerkezetét vizsgálva láthatjuk, amint ezek a szuper halmazok szálakba, falakba rendeződnek, közöttük üres terek találhatók.

Ebben a szerkezetben nagy szerepet játszott a sötét anyag is, melynek tömege van, és négyszer annyi található belőle, mint a rendes anyagból. A rendező elv a gravitáció volt. A gravitáció tartja egyben a galaxisokban a csillagokat, mozgatja a galaxisokat és formálja őket. A gravitáció nélkül nem léteznének a csillagok sem és a Föld sem. Azért az univerzum hőse a gravitáció, mert nélküle nem létezne a ma ismert világegyetem, és mi sem ülnénk itt.

 

fekete_lyuk

 

Ám amint az a görög tragédiákban szokott lenni, minden hősnek van egy sötét oldala. Így van ez a gravitációval is. Ha a gravitáció szabad kezet kap, egy szörnyeteg születik, melynek neve: fekete lyuk. A fekete lyuk a Napnál 10-szer nagyobb csillagok halálakor születik. A csillag magja fekete lyukká ömlik össze. A fekete lyuk olyannyira meggörbíti maga körül a téridőt, hogy ami belehull, az kikerül a mi univerzumunkból. A fekete lyukat egy gömbfelület határolja, ez az eseményhorizont. Ami az eseményhorizonton belülre kerül, az soha többé nem léphet ki. Itt a szökési sebesség a fénysebességgel egyenlő, azaz még a fényt is elnyeli.

Hogy mi van bent a fekete lyukban, azt csak találgatjuk. Odabent a fizika általunk ismert törvényei nem működnek. A gravitáció olyannyira elszabadul, hogy az időt is megállítja, és széthasad a téridő. A tér végtelenül görbült lesz. Ez az univerzum hősének sötét oldala. Ám a fekete lyukak igen fontosak, nagy szerepük van a galaxisokban található csillagok együtt tartásában. A Tejút közepén is egy szuper nagy, 4 millió Naptömegnyi fekete lyuk van, mely úgy alakult ki, hogy az évmilliárdok alatt elnyelt anyagtól meghízott.

 

 

Garzó László dr.

Szerkesztette: Weninger Endréné Erzsébet

 

 

Hozzászólások