KORENI SAVREMENOG KOSMOLOSKOG MODELA
1.deo
Biolog J. B. S. Haldan jednom je zapisao: “Univerzum nije cudan koliko mi to mislimo, nego je cudniji nego sto mozemo da zamislimo”. Nocno nebo ostavlja snazan utisak o nepromenjivosti Univerzuma. Ukoliko se baci pogled prema nebu za neke vedre noci bez mesecine, sva je prilika da ce najsjajnija tela na njemu biti planete Venera, Mars, Jupiter i Saturn. Videce se takodje veoma veliki broj zvezda, koje su prilicno slicne nasem Suncu, ali su na znatno vecoj udaljenosti od nas. Neke od ovih nepomicnih zvezda, medjutim, kao da ipak sasvim malo menjaju medjusobni polozaj kako Zemlja kruzi oko Sunca: one, zapravo, uopste nisu nepomicne! Zvezde se krecu brzinom od nekoliko stotina kilometara u sekundi, pa tako jedna brza zvezda moze u toku godine da predje i rastojanje od oko 10 milijardi kilometara, ali ovo je hiljadu puta manje od rastojanja do nama najblizih zvezda. Zato se polozaj zvezda na nebu menja veoma sporo. Jedna relativno brza zvezda poznata je pod imenom Bernardova zvezda. Udaljena je od nas oko kilometara i ona se duz linije vida krece brzinom od oko 89 km/s ili 2,8 milijardi kilometara godisnje. Kao posledica ovog kretanja njen polozaj promeni se za ugao negde oko 0,0029O. Ovo pomeranje u prividnom polozaju nama bliskih zvezda astronomi nazivaju “pravim kretanjem”. Ali, polozaj udaljenih zvezda na nebu se menja toliko sporo da im se pravo kretanje ne moze zapaziti ni najstrpljivijim posmatranjem.
Nase znanje o sirenju vasione pociva na cinjenici da astronomi mogu da odrede kretanje nekog svetleceg tela duz linije vida mnogo preciznije nego sto mogu da odrede kretanje istog tela pod nekim uglom u odnosu na liniju vida. Ovde se koristi jedna poznata osobina talasnog kretanja, poznata kao Doplerov efekat. Kad posmatramo zvucni ili svetlosni talas koji dolazi iz nepokretnog izvora vreme koje instrumenti registruju izmedju dolaska dva susedna talasna brega jednako je vremenu koje registruju instrumenti izmedju ista ta dva brega u trenutku emitovanja. Ali, ako se izvor talasa krece u odnosu na posmatraca uocavaju se bitne razlike. Ovde se mogu razlikovati dve situacije: ako se izvor priblizava posmatracu ili ako se od njega udaljava. U prvom slucaju, kad se izvor udaljava od posmatraca, vreme koje protekne izmedju dolaska dva susedna brega vece je nego vreme koje protekne izmedju ova dva brega pri njihovom emitovanju iz izvora, jer svaki sledeci breg talasa prelazi nesto veci put od brega pre njega. Pretpostavimo da bregovi talasa napustaju izvor u jednakim vremenskim intervalima, razdvojeni periodom T. Ako se izvor udaljava od posmatraca brzinom v, onda ce se u toku perioda izmedju dva uzastopna brega udaljiti na rastojanje vT. Ovo povecava vreme potrebno da talasni breg stigne od izvora do posmatraca za iznos vT/c, gde je c brzina svetlosti. Odatle se izvodi zakljucak da je vreme izmedju dolaska susednih talasnih bregova:
Slicno, ako se izvor talasa krece ka nama, vreme izmedju dolaska susednih bregova se smanjuje, jer svaki sledeci breg prelazi krace rastojanje pa se cini da se talasna duzina smanjuje. To je kao kad bi, na primer, trgovacki putnik sa putovanja slao pismo kuci redovno jedanput nedeljno: dok bi putovao od kuce ka cilju putovanja svako sledece pismo trebalo bi da putuje nesto duze od prethodnog, pa bi pisma stizala nesto redje nego jedanput nedeljno; pri povratku kuci, medjutim, svako sledece njegovo pismo prelazilo bi kraci put od prethodnog, pa ce pisma stizati nesto cesce nego jedanput nedeljno.
Danas moze lako da se opazi Doplerov efekat kod zvucnih talasa – dovoljno je samo stati pored puta da bi se zapazilo da zvuk motora nekog brzog automobila ima visi ton (tj. kracu talasnu duzinu) dok se on priblizava nego dok se udaljava. Ovu pojavu prvi je uocio Johan Kristian Dopler, profesor matematike u Pragu, 1842. god (i kod svetlosnih i kod zvucnih talasa).
Dopler je smatrao da bi ovaj efekat mogao da objasni razlike u boji zvezda. Po njemu talasna duzina svetlosti koju emituju zvezde koje se udaljavaju od Zemlje trebala bi da bude pomerena ka vecim talasnim duzinama, tj. ka crvenom delu spektra, pa bi nam ovakve zvezde izgledale crvenije. Isto tako i talasna duzina svetlosti zvezda koje se nama priblizavaju trebala bi da se pomera ka kracim talasnim duzinama, tj. plavom delu spektra, pa bi ovakve zvezde trebalo da vidimo kao plave. Ali, ubrzo su Bojs-Balot i drugi fizicari pokazali da Doplerov efekat nema uticaja na boju zvezda; tacno je da se talasna duzina svetlosti zvezde koja se udaljava od nas pomera ka crvenom delu spektra, ali istovremenu se deo nevidljivog ultraljubicastog zracenja pomera ka plavom kraju vidljivog spektra, tako da se u celini boja zvezde ustvari ne menja.