No, la Terra no és el centre de l’Univers. El Sol tampoc. El nostre planeta, la nostra galàxia són uns anònims perduts en la immensitat del cosmos. Descobriu aquí algunes nocions de cosmologia que us permetran comprendre millor quin és el nostre lloc a l’Univers.
Des de la primera mesura de la velocitat d’allunyament de les galàxies per l’astrònom Hubble, sabem que l’Univers s’està expandint. La teoria de la relativitat general d'Einstein ha ajudat a entendre millor aquest fenomen.
El nostre univers està en expansió. Foto del cúmul de galàxies MACS J0717 realitzada
pel telescopi Hubble. © Nasa, ESA, Harald Ebeling (Universitat de Hawaii, Manoa)
i Jean-Paul Kneib (LAM), CC per 3.0
pel telescopi Hubble. © Nasa, ESA, Harald Ebeling (Universitat de Hawaii, Manoa)
i Jean-Paul Kneib (LAM), CC per 3.0
L'allunyament de les galàxies i la llei de Hubble
El "model cosmològic estàndard", més conegut amb el nom de Big Bang, es va arrelar a nivell observacional els anys 1920-1930 amb el treball dels astrònoms Slipher, Humason i Hubble. El primer va mesurar la velocitat d'algunes galàxies properes, mentre que els segons van obtenir una mesura de la distància d'aquestes galàxies.
Llevat de galàxies molt properes, com la nostra veïna Andromeda, les velocitats mesurades eren totes positives, cosa que significava que aquestes galàxies s’allunyaven de la Via Làctia. Confrontant aquestes velocitats de distància (o recessió) amb les distàncies de les galàxies, Hubble va passar a la posteritat en establir que aquesta velocitat de recessió v és més gran, quan més gran és la galàxia en qüestió. Aquesta és la famosa llei de Hubble:
ν = H0d
On H0 és la constant de Hubble i d la distància, que expressa la fugida de les galàxies. (La constant de Hubble varia de fet al llarg del temps còsmic. És per això que, com en el cas d'altres paràmetres cosmològics dependents del temps, se li assigna l'índex "0", indicant el moment present).
Un univers en expansió
Una interpretació senzilla i immediata podria ser considerar que la Via Làctia es troba al centre d’un fenomen que afecta a totes les altres galàxies. Però seria una visió “antropocèntrica”, donant a l’home una posició especial a l’Univers.
Abandonant aquesta idea, el principi cosmològic (i copernicà), afirmant que l’Univers és homogeni i isotròpic, per tant que no hi ha cap “lloc privilegiat”, condueix naturalment a considerar que aquest fenomen afecta totes les galàxies. És a dir, vista des d’una altra galàxia, la Via Làctia s’allunya de totes les altres i aquest punt de vista roman vigent posicionant-se d’una nebulosa a una altra. Cap d’ells no és, doncs, el “centre” d’aquest vol generalitzat.
Per interpretar aquest fenomen, hem d’imaginar que no es tracta de les galàxies en moviment, sinó de l’Univers que s’està expandint.
La relativitat general, una teoria revolucionària
Hi ha un marc teòric que ens permet comprendre aquest fenomen, el de la teoria de la relativitat general desenvolupada per Einstein. La teoria de la relativitat general va ser revolucionària en dos aspectes:
- La primera revolució va ser considerar que el temps i l’espai ja no són entitats separades. Ja no parlem de distància entre dos objectes, sinó de distància entre dos esdeveniments, el temps entrant com a quarta coordenada -tres per a l'espai (per exemple: x, y, z) i t per temps-: això és el concepte de l'espai-temps. Però parlar de distància és entrar en el domini de la geometria, l'espai-temps en endavant quedarà definit per la seva geometria.
- La segona revolució consistia a afirmar que la geometria de l’espai-temps es caracteritza totalment pel seu contingut en matèria energètica (amb Einstein, l’ energia i la massa equivalen a través de la famosa relació E = mc2), tal com il·lustra el diagrama següent:
En la relativitat general, ja no hi ha cap força gravitatòria que governi les trajectòries de partícules o planetes. Les trajectòries estan dictades per la curvatura de l’espai, curvatura imposada per la energia-matèria present aquí o allà.
La Terra no gira al voltant del Sol per l’atracció gravitatòria que pateix, sinó perquè la massa del Sol va modificar la geometria de l’espai, impedint que el nostre planeta continuï la seva trajectòria, en principi rectilínia, si res no l'hagués perturbat. Tanmateix, mantindrem el terme "gravitació" en les següents capítols per facilitar la comprensió de les idees presentades.
- Capítol anterior: Origen de la matèria fosca o la manca de massa
- Capítol següent: La expansió de l'Univers s'accelera
Un univers en expansió
Una interpretació senzilla i immediata podria ser considerar que la Via Làctia es troba al centre d’un fenomen que afecta a totes les altres galàxies. Però seria una visió “antropocèntrica”, donant a l’home una posició especial a l’Univers.
Abandonant aquesta idea, el principi cosmològic (i copernicà), afirmant que l’Univers és homogeni i isotròpic, per tant que no hi ha cap “lloc privilegiat”, condueix naturalment a considerar que aquest fenomen afecta totes les galàxies. És a dir, vista des d’una altra galàxia, la Via Làctia s’allunya de totes les altres i aquest punt de vista roman vigent posicionant-se d’una nebulosa a una altra. Cap d’ells no és, doncs, el “centre” d’aquest vol generalitzat.
Per interpretar aquest fenomen, hem d’imaginar que no es tracta de les galàxies en moviment, sinó de l’Univers que s’està expandint.
La relativitat general, una teoria revolucionària
Hi ha un marc teòric que ens permet comprendre aquest fenomen, el de la teoria de la relativitat general desenvolupada per Einstein. La teoria de la relativitat general va ser revolucionària en dos aspectes:
- La primera revolució va ser considerar que el temps i l’espai ja no són entitats separades. Ja no parlem de distància entre dos objectes, sinó de distància entre dos esdeveniments, el temps entrant com a quarta coordenada -tres per a l'espai (per exemple: x, y, z) i t per temps-: això és el concepte de l'espai-temps. Però parlar de distància és entrar en el domini de la geometria, l'espai-temps en endavant quedarà definit per la seva geometria.
- La segona revolució consistia a afirmar que la geometria de l’espai-temps es caracteritza totalment pel seu contingut en matèria energètica (amb Einstein, l’ energia i la massa equivalen a través de la famosa relació E = mc2), tal com il·lustra el diagrama següent:
La geometria de l'espai-temps es caracteritza totalment pel seu contingut en Energia-Matèria. © DR
En la relativitat general, ja no hi ha cap força gravitatòria que governi les trajectòries de partícules o planetes. Les trajectòries estan dictades per la curvatura de l’espai, curvatura imposada per la energia-matèria present aquí o allà.
La Terra no gira al voltant del Sol per l’atracció gravitatòria que pateix, sinó perquè la massa del Sol va modificar la geometria de l’espai, impedint que el nostre planeta continuï la seva trajectòria, en principi rectilínia, si res no l'hagués perturbat. Tanmateix, mantindrem el terme "gravitació" en les següents capítols per facilitar la comprensió de les idees presentades.
- Capítol anterior: Origen de la matèria fosca o la manca de massa
- Capítol següent: La expansió de l'Univers s'accelera
Cap comentari:
Publica un comentari a l'entrada
Aquí pots deixar el teu comentari