Visatos sandara
Nuo aplinkinių žvaigždžių visumos Saulė 16 km/s greičiu lekia
Heraklio žvaigždyno link. Be mūsų Galaktikos, Visatoje yra daugybė panašių žvaigždžių
sistemų. Jų buvimą 1920 m. įrodė JAV astronomas Edvinas Hablas (Hubble; 1889 - 1953).
Pro galingus šiuolaikinius teleskopus matyti milijonai įvairiausių formų galaktikų,
nutolusių nuo mūsų milijonų ir milijardų šviesmečių atstumu. Plika akimi Lietuvoje
matoma vienintelė galaktika - Didysis Andromedos ūkas, arba Andromedos galaktika.
Stebint galaktikų spektrus, išsiaiškinta, jog galaktikos dideliu greičiu tolsta
nuo mūsų. Tai paaiškinama tik Visatos pletimusi. 1929 metais E. Hablas nustatė,
kad galaktikų tolimo greitis yra tiesiog proporcingas atstumui R iki jų: V =
HR
čia H Hablo konstanta, kurios vertė yra tarp 68 ir 78 km/(s*Mpc). Konstantos
skaitinė vertė lygi tolimo greičio pokyčiui, padidėjus atstumui iki galaktikos
1 megaparseku (Mpc). Iš šio dėsnio išplaukia: kuo toliau nuo mūsų yra galaktika,
tuo greičiau ji tolsta.
Pagal Hablo dėsnį galima apskaičiuoti atstumą iki tolimųjų galaktikų. Pavyzdžiui,
1988 m. atrasta už 11,95 milijardo šviesmečių esanti galaktika, kuri tolsta
v = 274 851 km/s greičiu (tai sudaro 91,7 % šviesos greičio).
Plėtimasis būtų stebimas iš bet kurio kito Visatos taško.
Jei Visata plečiasi tam tikru greičiu ir nuotoliai tarp galaktikų didėja, tai
pagal Hablo dėsnį galima apskaičiuoti ir to plėtimosi pradžią. Pasirodo, tai
galėjo atsitikti maždaug prieš 13 milijardų metų. Spėjama, kad tada įvyko Didysis
Sprogimas Visata susidarė iš singuliarinio taško - begalinio tankio materijos
būsenos, kuris sprogo dėl nežinomos priežasties. Šio sprogimo pasekmės matyti
ir šiandien galaktikos bėga viena nuo kitos. Tai tik supaprastinta įvykių
schema.
XX a. antroje pusėje,
patobulinus galaktikų stebėjimo ir tyrimo metodus, paaiškėjo, kad dar didesniais,
dešimčių ir šimtų milijonų šviesmečių atstumais, Visata irgi nėra vienalytė.
Galaktikų grupės
koncentruojasi į didesnius darinius - spiečius, o pastarieji sudaro netaisyklingų
korių ar "dėžių" sieneles. Tuo tarpu "dėžių" viduje yra milžiniškos tuščios
ertmės, kuriose nėra ar beveik nėra galaktikų. Tose vietose, kur susieina kelios
"dėžės", susidaro milžiniški superspiečiai, nusitęsiantys kelis šimtus
milijonų šviesmečių ir apimantys tūkstančius ir šimtus tūkstančių galaktikų.
Vietinė grupė įeina į Mergelės superspiečių. Galaktikų grupės ir jų spiečiai
yra susiję tarpusavio traukos jėgomis, o "dėžių" matmenys didėja plečiantis
Visatai.
Visatos struktūros užuomazgomis turėjo būti kokie nors nežymūs nevienalytiškumai
ankstyvuoju Visatos plėtimosi laikotarpiu, kuriuos daug kartų sustiprino visuotinė
trauka.
Šiuo metu labiausiai paplitusi hipotezė, kad pirminiai Visatos nevienalytiškumai
atsirado dar Planko eroje, kai vieninga sąveika tarp elementariųjų dalelių išsiskyrė
į atskiras fundamentines sąveikas. Tuo metu Visatos savybės kito, joje vyko
tarsi faziniai virsmai. Jų pavyzdys, nors tolimas, galėtų būti įprastinės medžiagos
faziniai virsmai - dujų virtimą skysčiu ar pastarojo - kietuoju kūnu. Vykstant
faziniams virsmams, neretai susidaro defektai. Pavyzdžiui, staiga užšąlant vienalyčiam
skysčiui, kristalizacija vyksta ne palaipsniui, o vienu metu įvairiose skysčio
vietose, todėl įvairių defektų, netaisyklingai išsidėsčiusių atomų, jų eilių
ar net plokštumų.
Teoretikai nagrinėja įvairius, gana keistus defektus pradinėje Visatoje. Vienas
jų - vadinamosios kosminės stygos, arba siūlai - labai siauros, plonesnės net
už atomo branduolį, tačiau ilgos sritys, kuriose pradinė sąveika išliko neišsiskyrusi
į mums žinomas fundamentines sąveikas. Pagal stygų teoriją, šios sritys galėtų
judėti erdvėje, susipinti vienos su kitomis, sudaryti kilpas
Pastarosios traukdamosi
suspaustų kosmines dujas į gniužulus, iš kuriu ilgainiui galėtų atsirasti žvaigždės
ir galaktikos. Deja, tokios kosminės stygos, atrodo, yra per mažos galaktikoms
ir ypač jų grupėms sudaryti. Kiti teoretikai plėtoja kosminių sprogimų hipotezę.
Būtent sprogimai galėtų sudaryti milžiniškas tuščias ertmes, tačiau jie turėjo
išblaškyti ir reliktinį spinduliavimą, o šis, deja, yra labai vienalytis.
Populiaresnis yra vadinamasis "blynų" modelis. Jis nepaaiškina. kaip susidarė
pradiniai Visatos tankio nevienodumai, bet aprašo tolesnę jos raidą.
Didesnio tankio sritis ėmė labiau traukti aplinkinę medžiagą, ir kuo daugiau
jos pritraukdavo, tuo stipresnė darėsi toji trauka. Tokiu būdu besiplečiantis
kosminis kamuolys suskilo j daug debesų. Pastarieji dalyvavo Visatos plėtimesi
ir kartu traukėsi į savo centrus. Vienomis kryptimis gravitacijos jėgos labai
pagreitindavo debesies traukimąsi, kitomis jis vykdavo lėčiau, tad, pagal skaičiavimus,
debesys turėjo įgyti pailgų "blynų" formą. Į "blynus" krito aplinkinė
medžiaga, jie susidurdavo vieni su kitais, kildavo smūginės bangos, sūkuriai,
medžiaga nevienodai įkaisdavo. Vykstant tiems sudėtingiems procesams, "blynai"
pasidalijo į mažesnius medžiagos gniužulus - progalaktikes, iš kurių ilgainiui
išsivystė galaktikos. Tuo tarpu "blynai" virto galaktikų spiečiais ir grupėmis.
O superspiečių susidarymą, anot šios hipotezės, lėmė pailgų "blynų" susidūrimai.