Ekspansja Wszechświata jest hamowana przez siłę grawitacji. Im większa jest gęstość Wszechświata, tym silniejsze jest to hamowanie. Obejrzyj grafikę interaktywną, aby sprawdzić, jak gęstość Wszechświata wpływa na jego losy.
Ekspansja Wszechświata jest hamowana przez siłę grawitacji. Im większa jest gęstość Wszechświata, tym silniejsze jest to hamowanie. Zapoznaj się z grafiką interaktywną, aby sprawdzić, jak gęstość Wszechświata wpływa na jego losy.
Należy jednak pamiętać, że na tempo ekspansji wpływa też ciemna energia, która przeciwdziała hamującej sile grawitacji.
Ri3XdQ9iOxiR8
Grafika zawiera 4 układy współrzędnych z wykresami. Na każdym z nich na osi poziomej odłożono czas, jaki upłynął od Wielkiego Wybuchu. Przy osi znajduje się napis: wiek Wszechświata. Na osi pionowej odłożono czynnik skali, s. Wszystkie wykresy zaczynają się w punkcie o współrzędnych (0;0).
Pierwszy wykres opisuje model Wszechświata otwartego. Linia biegnie w górę i w prawo stopniowo zmniejszając swoje nachylenie do osi poziomej. Wyjaśnienie: Gdyby gęstość Wszechświata była mniejsza od gęstości krytycznej, Wszechświat rozszerzałby się bez końca. Dla gęstości znacznie mniejszych od gęstości krytycznej ekspansja byłaby tak szybka i materia uległa tak gwałtownemu rozrzedzeniu, że nie zdążyły uformować się gwiazdy i planety. Życie w takim Wszechświecie nie mogłoby powstać.
Drugi wykres opisuje model Wszechświata otwartego. Linia biegnie w górę i w prawo, zbliżając się asymptotycznie do linii poziomej. Wyjaśnienie: Wszechświat o gęstości krytycznej rozszerza się bez końca, choć prędkość ekspansji zmniejsza się z czasem do zera. Dla gęstości zbliżonych do gęstości krytycznej (nieco większych lub nieco mniejszych) ekspansja jest na tyle powolna, że gwiazdy mają dosyć czasu, aby się uformować. Życie w takim Wszechświecie jest możliwe.
Trzeci wykres opisuje model Wszechświata zamkniętego. Linia biegnie w górę i w prawo, osiąga maksimum i zaczyna opadać w dół i w prawo, dochodząc do osi poziomej. Wyjaśnienie: Ekspansja Wszechświata o gęstości większej od krytycznej jest tak silnie hamowana przez siłę grawitacji, że po pewnym czasie Wszechświat przestaje się rozszerzać i zaczyna się zapadać. Życie Wszechświata kończy się w Wielkim Kolapsie.
Czwarty wykres opisuje model Wszechświata zamkniętego. Linia biegnie w górę i w prawo, po bardzo krótkim czasie osiąga maksimum i zaczyna opadać w dół i w prawo, dochodząc do osi poziomej. Wyjaśnienie: Dla gęstości znacznie większych od gęstości krytycznej hamowanie ekspansji przez grawitację byłoby tak szybkie, że zanim zdążyłyby uformować się gwiazdy, doszłoby do kolapsu. Życie w takim Wszechświecie nie mogłoby powstać.
Grafika zawiera 4 układy współrzędnych z wykresami. Na każdym z nich na osi poziomej odłożono czas, jaki upłynął od Wielkiego Wybuchu. Przy osi znajduje się napis: wiek Wszechświata. Na osi pionowej odłożono czynnik skali, s. Wszystkie wykresy zaczynają się w punkcie o współrzędnych (0;0).
Pierwszy wykres opisuje model Wszechświata otwartego. Linia biegnie w górę i w prawo stopniowo zmniejszając swoje nachylenie do osi poziomej. Wyjaśnienie: Gdyby gęstość Wszechświata była mniejsza od gęstości krytycznej, Wszechświat rozszerzałby się bez końca. Dla gęstości znacznie mniejszych od gęstości krytycznej ekspansja byłaby tak szybka i materia uległa tak gwałtownemu rozrzedzeniu, że nie zdążyły uformować się gwiazdy i planety. Życie w takim Wszechświecie nie mogłoby powstać.
Drugi wykres opisuje model Wszechświata otwartego. Linia biegnie w górę i w prawo, zbliżając się asymptotycznie do linii poziomej. Wyjaśnienie: Wszechświat o gęstości krytycznej rozszerza się bez końca, choć prędkość ekspansji zmniejsza się z czasem do zera. Dla gęstości zbliżonych do gęstości krytycznej (nieco większych lub nieco mniejszych) ekspansja jest na tyle powolna, że gwiazdy mają dosyć czasu, aby się uformować. Życie w takim Wszechświecie jest możliwe.
Trzeci wykres opisuje model Wszechświata zamkniętego. Linia biegnie w górę i w prawo, osiąga maksimum i zaczyna opadać w dół i w prawo, dochodząc do osi poziomej. Wyjaśnienie: Ekspansja Wszechświata o gęstości większej od krytycznej jest tak silnie hamowana przez siłę grawitacji, że po pewnym czasie Wszechświat przestaje się rozszerzać i zaczyna się zapadać. Życie Wszechświata kończy się w Wielkim Kolapsie.
Czwarty wykres opisuje model Wszechświata zamkniętego. Linia biegnie w górę i w prawo, po bardzo krótkim czasie osiąga maksimum i zaczyna opadać w dół i w prawo, dochodząc do osi poziomej. Wyjaśnienie: Dla gęstości znacznie większych od gęstości krytycznej hamowanie ekspansji przez grawitację byłoby tak szybkie, że zanim zdążyłyby uformować się gwiazdy, doszłoby do kolapsu. Życie w takim Wszechświecie nie mogłoby powstać.
1
2
3
4
1. ρ < ρkr Gdyby gęstość Wszechświata była mniejsza od gęstości krytycznej, Wszechświat rozszerzałby się bez końca. Dla gęstości znacznie mniejszych od gęstości krytycznej, ekspansja byłaby tak szybka i materia uległa tak gwałtownemu rozrzedzeniu, że nie zdążyłyby uformować się gwiazdy i planety. Życie w takim Wszechświecie nie mogłoby powstać.
2. ρ = ρkr Wszechświat o gęstości krytycznej rozszerza się bez końca, choć prędkość ekspansji zmniejsza się z czasem do zera. Dla gęstości zbliżonych do gęstości krytycznej (nieco większych lub nieco mniejszych) ekspansja jest na tyle powolna, że gwiazdy mają dosyć czasu, aby się uformować. Życie w takim Wszechświecie jest możliwe.
3. ρ > ρkr Ekspansja Wszechświata o gęstości większej od krytycznej jest tak silnie hamowana przez siłę grawitacji, że po pewnym czasie Wszechświat przestaje się rozszerzać i zaczyna się zapadać. Życie Wszechświata kończy się w Wielkim Kolapsie.
4. ρ >> ρkr Dla gęstości znacznie większych od gęstości krytycznej hamowanie ekspansji przez grawitację byłoby tak szybkie, że zanim zdążyłyby uformować się gwiazdy, doszłoby do kolapsu. Życie w takim Wszechświecie nie mogłoby powstać.
Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.
1
Polecenie 1
Wyjaśnij, dlaczego im większą gęstość ma Wszechświat, tym większy jest hamujący wpływ grawitacji na jego ekspansję.
uzupełnij treść
Siła grawitacji jest wprost proporcjonalna do mas oddziałujących ciał. Im większa średnia gęstość Wszechświata, tym większa masa zawarta w określonej objętości. Oddziaływania grawitacyjne między różnymi obszarami są w przypadku większej gęstości silniejsze. Większa siła grawitacji mocniej spowalnia ekspansję.
1
Polecenie 2
We Wszechświecie o zbyt małej lub zbyt dużej gęstości nie mogłyby powstać gwiazdy, a więc i życie. Dlaczego istnienie gwiazd jest niezbędne dla powstania i podtrzymania życia?
uzupełnij treść
Do podtrzymania życia potrzebna jest energia. Gwiazdy wytwarzają energię w procesie syntezy jądrowej i na planetach w ich pobliżu możliwe jest powstanie życia.
