బిగ్ బ్యాంగ్

మహావిస్ఫోటం ప్రకారం, విశ్వం, మహా ద్రవ్యరాశి, ఉష్ణస్థాయి నుండి నేటి వరకు గల వ్యాప్తి చెందింది. సాధారణ ఉపయోగకరమైన పరిశీలన ఏమనగా విశ్వం గేలక్సీలను మోస్తూ తనంతట తాను వ్యాప్తిచెందుతూ ఉంది.

విశ్వం ఉద్భవించడాన్ని, నాటి నుండి తరువాత జరిగిన విశ్వ పరిణామాన్నీ వివరించే సిద్ధాంతాల్లో ఒకటి బిగ్ బ్యాంగ్. దీన్ని మహా వ్యాకోచం అనవచ్చు. అనేక స్వతంత్ర పరిశీలనల ఫలితంగా ఏర్పడిన వాదము. ఇది విశ్వం యొక్క ఖగోళ భౌతిక నమూనా . 1929 లో ఎడ్విన్ హబుల్ పరిశీలనలలో 'నక్షత్ర మండలాల మధ్య దూరాలు వాటి రెడ్ షిఫ్ట్కు అనులోమానుపాతంగా వున్నాయని గుర్తించాడు. ఈ పరిశీలనన ఫలితంగా 'విశ్వం విస్తరిస్తూ ఉంది' అనే నిర్ధారణకు రావడం జరిగింది. నేటికినీ విశ్వం విస్తరిస్తూ ఉంది అనగా, అది ప్రారంభ దశలో విపరీతమైన ద్రవ్యరాశి, ఉష్ణాలను కలిగి వుండేదని తేటతెల్లమౌతుంది.

వీక్షణం

మహావిస్ఫోటం యొక్క కాలపట్టిక

విశ్వవాప్తి యాత్రానుగుణంగా చూస్తే గతం యొక్క అనంత ద్రవ్యరాశి,, ఉష్ణోగ్రత, అనంత కాలం వైపుకు తీసుకెళుతుంది.ఈ 'గురుత్వ ఏకత్వం' "సాపేక్ష సిద్ధాంతాన్ని"ని ఛేదించుకుంటూ పోతుంది. ఈ ఏకత్వంవైపు మనమెంత పోతామో అంత ఈ ప్రారంభ దశలో గల ఉష్ణోగ్రత, ద్రవ్యరాశి యొక్క స్థితి 'మహావిస్ఫోటం' వైపుకు తీసుకెళుతుంది. కానీ ఈ 'మహావిస్ఫోటం' స్థితి ఎంతకాలం వరకూ వుండగలిగింది అనే విషయాన్ని నిర్ధారించుటకు తర్జన భర్జనలు జరుగుతూనే వున్నాయి. కొందరైతే ఇది 'ఏకత్వం', ఇంకొందరికైతే విశ్వపు మొత్తం చరిత్ర. సాధారణంగా ఈ ప్రారంభ ఘడియలలో, అనగా మహావిస్ఫోటన సమయంలో, హీలియం సింథసైజేషన్ జరిగి వుంటుందని అంచనా. ఈ ఘడియలలోనే విశ్వం జనియించింది. ఈ విశ్వవ్యాప్తి కొలమానాల, ఉష్ణోగ్రతల తేడాల , గేలక్సీ ల అంతర్ కార్యకలాపాల ఆధారంగా విశ్వం యొక్క వయస్సు 13.7 ± 0.2 బిలియన్ల సంవత్సరాలని నిర్ణయించారు. ఈ మూడు స్వతంత్ర కొలమానాల ఆధారంగా జరిగిన నిర్ణయం, మోడల్ (విశ్వం లో గల పదార్థాలన్నింటినీ విశదీకరిస్తుంది) కు సరిపోయేలా ఉన్నది.

విశ్వం వ్యాప్తినొందుతూ తన ఆకారాన్ని పెంచుకుంటూ పోతున్న కొలదీ ఉష్ణోగ్రతలో తరుగుదల కనిపిస్తుంది, దీని కారణంగా ప్రతి అణువు లోని శక్తి క్షీణిస్తూ వున్నది.

మహావిస్ఫోటం జరిగిన కొద్ది నిముషాలలోనే, అపుడు ఉష్ణోగ్రత ఒక బిలియన్ గిగా కెల్విన్ లు ⁹; , ద్రవ్యరాశి గాలి ద్రవ్యరాశితో సమానం, న్యూట్రాన్లు , ప్రోటాన్లు కలిసి విశ్వపు డ్యుటేరియం , హీలియం యొక్క న్యూక్లియైలుగా ఏర్పడ్డాయి. ఈ చర్యకు "మహా విస్ఫోట న్యూక్లియోసింథసిస్" అని అభివర్ణించారు. చాలా ప్రోటాన్లు కలవకుండా హైడ్రోజన్ కేంద్రకాలుగా మిగిలి పోయాయి. విశ్వం చల్లబడుతూ, మిగిలిన పదార్థాల భారశక్తులు ఫోటాన్ల కన్నా ఎక్కువ గురుత్వాన్ని పొందాయి. ఎలక్ట్రాన్లు, కేంద్రకాలు కలిసి 'అణువులు' గా (ఎక్కువగా హైడ్రోజన్) ఏర్పడిన 3,80,000 సంవత్సరాల తరువాత రేడియేషన్ విచ్ఛిత్తై, విశ్వంలో వెదజల్లబడింది. ఈ రేడియేషన్ ను "కాస్మిక్ మైక్రోవేవ్ బ్యాక్ గ్రౌండ్ రేడియేషన్" అని అంటారు.

దస్త్రం:Hubble ultra deep field.jpg

'హబుల్ అతిలోతు మైదానం' గేలక్సీల చిత్రాలు, విశ్వపు ప్రాచీన కాలం, బాల్యదశ, విశ్వం ద్రవ్యరాశి తోనూ ఉష్ణాలతోనూ కూడుకొని ఉంది. (మహావిస్ఫోటం ప్రకారం)

మహావిస్ఫోటవాద భావనలు

మహా విస్ఫోట సిద్ధాంతం రెండు భావనలపై ఆధారపడి వున్నది: విశ్వజనీయమైన భౌతికనియమాలపైన, ఖగోళశాస్త్ర సూత్రాలపై. ఖగోళశాస్త్ర సూత్రాల ప్రకారం విశ్వం 'హోమోజెనిక్', 'ఇసోట్రొపిక్'. మొదటి సూత్రం ప్రకారం, వీక్షణా పరీక్షల ఆధారంగా విశ్వపు 'స్థిర రూపం' పెద్దమొత్తంలో వయస్సుకు అనుగుణంగా మార్పుచెందుతూ ఉంది. 10⁻⁵., సాపేక్ష సిద్ధాంతం ప్రకారం అంతరిక్ష యాత్రల ఆధారంగా సౌరమండలం, నక్షత్రాల మధ్య కొలమానాల బద్ధంగా 'మహావిస్ఫోటం' నిరూపించబడింది.

FLRW కొలమానము

సాధారణ సాపేక్షత విశ్వకాలాన్ని 'మెట్రిక్ టెన్సర్' ద్వారా, దగ్గరలో గల బిందువుల ద్వారా విశదపరుస్తుంది. ఈ బిందువులు గేలక్సీలు, నక్షత్రాలు, లేదా ఇతర వస్తువులు గావచ్చు, వీటిని గ్రాఫ్ పై గదులు ఏర్పరచి విశదీకరిస్తారు. ఖగోళశాస్త్ర నియమాలు ఈ మెట్రిక్ లను 'హోమోజెనస్' లేదా 'ఇసోట్రోపిక్'ల ద్వారా పెద్ద పరిమాణాలతో సూచిస్తారు. ఈ పరిమాణాలతో విశ్వంలోని వస్తువుల భౌతిక దూరాలను కొలుస్తారు.

ఈ మహావిస్ఫోటం ఖాళీ విశ్వాన్ని పూరించుటకు జరిగిన 'ప్రేలుడు' గాదు. కానీ ఇది ఒక "మెట్రిక్ విస్తరణ", ఈ విస్తరణ కాలానుగుణంగా విశ్వం తనలో తాను వ్యాకోచం చెందడమే. ఈ వ్యాకోచం ద్వారానే పదార్థాల, వస్తువుల మధ్య దూరం పెరుగుచున్నది. ఈ పదార్థాలన్నీ, అవి గేలక్సీలు గావచ్చు, గురుత్వపరంగా ఒకన్నొకటి ఆకర్షించుకుంటూ విశ్వంలో పెద్ద పరిమాణంలో వ్యాకోచిస్తూ వుంటాయి.

హారిజాన్లు

ఈ మహావిస్ఫోట విశ్వకాలంలో ముఖ్యమైన విషయం, 'ఖగోళ మండలాలు' వుండడం. విశ్వం ఒక అంతమగు వయస్సును కలిగి వుండొచ్చు,, కాంతి కూడా అంతమగు వేగంతో ప్రయాణిస్తూ వుండవచ్చు, భూతకాలంలో ఎన్నో సంఘటనలు జరిగివుండవచ్చు, వీటి కాంతి మన వరకు చేరక పోవచ్చు. ఈ తరహా సంఘటనలు 'పాత మండలం' లోనూ జరిగి వుండవచ్చు, వీటిని మనం దూరం నుండి వీక్షించనూ వచ్చు. విశ్వం విస్తరిస్తున్న కారణంగా, దూరపు వస్తువులు వేగంగా కదులుతూ వున్న కారణంగా, మేము విరజిమ్ము కాంతిని దూరపు మండలాలు పొందకనూ పోవచ్చు. ఈ విషయం 'భవిష్యత్తు మండలాల'ను సూచిస్తుంది.

వీక్షణా సాక్ష్యాలు

నవీన వీక్షణా సాక్ష్యాలు, 'హబుల్ నియమం' లేదా 'హబుల్-లాంటి వ్యాప్తి' గేలక్సీల లోని రెడ్ షిఫ్ట్ లలో వీక్షింపబడినది, విపులంగా, ఈ 'కాస్మిక్ మైక్రోవేవ్ బ్యాక్ గ్రౌండ్' కొలమానాలు, కాంతిమూలకాల విస్తారం. దీనిని కొన్ని సార్లు 'మహావిస్ఫోట సిద్ధాంత మూడు స్థంబాల'ని కూడా అంటారు. మహావిస్ఫోట సిద్ధాంతంలో 'ఆకృతుల గురుత్వ పెరుగుదల' వీటి ఆధారంగానే వెలగట్టారు.

హబుల్ న్యాయము , విశ్వం వ్యాప్తి

సుదూరంలోనున్న గేలక్సీలకు క్వాజార్లను శోధించినపుడు, ఈ వస్తువులు రెడ్ షిఫ్ట్కు లోనైయాయని, వీటి నుండి వెలువడిన కాంతి దీర్ఘమైన తరంగదైర్ఘ్యాలకు మార్పు చెందినదని గమనించబడింది. ఒక వస్తువుయొక్క 'ఫ్రీక్వెన్సీ స్పెక్ట్రం' తీసుకొని, వాటికాంతి యొక్క ఉద్గార రేఖా చిత్రాలతో జోడించి, చూడవచ్చును.

$v=H_{0}D$

where

$v$ గేలక్సీ లేదా ఇతర సుదూర వస్తువు యొక్క వేగం

$D$ ఇతర వస్తువు యొక్క దూరం, ,

$H_0$ హబుల్ స్థిరాంకం, దీని కొలమానం (70 +2.4/-3.2) (కి.మీ./సె.)/Mpc by the WMAP probe.

హబుల్ నియమం రెండు వర్ణనలు గలిగివున్నది. మేము గేలక్సీల విస్ఫోటనాల నడుమ వుండవచ్చును లేదా మెట్రిక్ వ్యాప్తిలో వుండవచ్చు. ఈ విశ్వవ్యాప్తి 'అలెగ్జాండర్ ఫ్రీడ్ మెన్' సాధారణ సాపేక్షతా సిద్ధాంతం ద్వారా 1992 లో ఊహించాడు., జార్జెస్ లెమైట్రే 1927 లో ఊహించాడు. హబుల్ వీరి తరువాత 1929 లో తన విశ్లేషణలను వీక్షణాలను సైద్ధాంతీకరించి 'మహావిస్ఫోట సిద్ధాంతాన్ని' నిర్వచించాడు.

గేలక్సీల పుట్టుక , పంపిణీ

దస్త్రం:2MASS LSS chart-NEW Nasa.jpg

మొత్తం 'దగ్గరి-ఇన్ఫ్రారెడ్' ఆకాశ చిత్రం, పాలపుంత ఆవల గేలక్సీల పంపిణీ. ఈ గేలక్సీల రెడ్-షిఫ్ట్ రంగుతో కోడ్ చేయబడింది.

గేలక్సీల నిర్మాణపు వర్గీకరణల విపులీకర వీక్షణలు, పెద్ద పరిమాణాల ఖగోళ నిర్మాణం, గేలక్సీల పంపిణీ, క్వాజార్లు, ఇవన్నీ 'మహావిస్ఫోట సిద్ధాంతాని'కి మూలాధారాలు. మొదటి క్వాజార్లు, గేలక్సీలు, మహావిస్ఫోటం జరిగిన బిలియన్ సంవత్సరాల తరువాత ఏర్పడినవని ఎన్నో వీక్షణలు, సిద్ధాంతాలు విశదీకరిస్తున్నవి. ఆ తరువాత గేలక్సీల సమూహాలు, గేలక్సీల క్లస్టర్లు, సూపర్ క్లస్టర్లు యేర్పడినవి.

ఇతర సాక్ష్యాలు

కొన్ని వివాదాల తరువాత, హబుల్ వ్యాప్తి ప్రకారం, విశ్వం వయస్సు, దాదాపు అందరూ అంగీకరించేలా చేస్తున్నారు. విశ్వం వయస్సు, ప్రాచీన నక్షత్రాలు మొదలగువాటిని, నక్షత్రాల పుట్టుక నుండి గోళాకృతి క్లస్టర్ల వరకూ, రేడియోమెట్రిక్ డేటింగ్ ద్వారా, వ్యక్తిగత 'పాపులేషన్ 2' నక్షత్రాల వయస్సులను స్థిరీకరిస్తున్నారు.

అయస్కాంత ఏకథృవాలు

అయస్కాంత ఏకథృవాల గూర్చి 1970 లో అనంగీకారం లేవనెత్తబడింది. మహా ఏకీకరణ సిద్ధాంతం, విశ్వంలోని 'టోపోలోజికల్ డిఫెక్ట్' ను సూచించింది. ప్రారంభ దశలో వేడిమి గల విశ్వమునందు వస్తువుల తయారీకి సరియైన అవకాశాలు మెండు, ఆ దశలో అయస్కాంత ఏకథృవాలను గుర్తించలేదు.

బంతాకార క్లస్టర్ల యుగం

1990 ల మధ్యకాలంలో, బంతాకార లేక గోళాకార క్లస్టర్లను గుర్తించారు. కంప్యూటర్ స్టిమ్యులేషన్ల ద్వారాకూడా వీటిని ధ్రువీకరించి, ఈ గోళాకార క్లస్టర్లు 15 బిలియన్ల వయస్సుగలవని నిర్ధారించారు, కానీ విశ్వం వయస్సు 13.7 బిలియన్ల సంవత్సరాలని చెప్పబడినందున ఈ తేడా గందరగోళాన్ని సృష్టించింది. ఈ గోళాకార క్లస్టర్ల వయస్సులను నిర్ధారించుటకు అనేక ప్రశ్నలు కలిగాయి, కానీ వాస్తవమేమనగా ఇవి విశ్వంలోని అతి ప్రాచీన వస్తువులు.

అంధకార పదార్థము

దస్త్రం:Cosmological composition.jpg

ఒక 'ఫై చార్ట్', ఇది 'విశ్వం'లోని వివిధ శక్తి-ద్రవ్యరాసుల అనుపాత మిశ్రమాలను సూచిస్తున్నది. ఇది "లాంబ్డా-మోడల్-ΛCDM కు తదునుగణంగా ఉంది. దాదాపు 95% చీకటి లేదా అంధకార పదార్థం, శక్తి.

1970, 1980 లలో, వివిధ పరిశోధనలద్వారా తెలిసిందేమంటే, గురుత్వబలాల మధ్య గల గేలక్సీలలో వీక్షించుటకు సరియగు లేదా తగినంత పదార్థం లేదని స్పష్టమైనది. ఈ విషయం ఇంకో సిద్ధాంతానికి జన్మనిచ్చింది, విశ్వంలోని 90% పదార్థం చీకటి లేదా అంధకార పదార్థమనీ, ఇది కాంతిని సృష్టించదనీ లేదా వెదజల్లదనీ.

పరిశోధనాలయాలలో ఈ చీకటి పదార్థాలు నిర్ధారింపబడలేదు. ఎందరో భౌతికశాస్త్రవేత్తలు, ఈ చీకటి పదార్థాలగూర్చి చర్చించారు, పరిశోధనారూపాలిచ్చారు.

అంధకార శక్తి

రెడ్ షిఫ్ట్ ల కొలమానాల ప్రకారం, సూపర్ నోవాల పరిశోధనల ఫలితంగా తేలిన విషయం ఏమంటే, విశ్వం వ్యాపించడానికి కారణం విశ్వంయొక్క గురుత్వ త్వరణం, ఈ త్వరణం విశ్వపు సగం వయస్సునుండి ఆరంభమైనదనీ. ఈ విషయం ధ్రువీకరించడానికి, సాధారణ సాపేక్షతా సిద్ధాంతానికి, విశ్వంలో ఎక్కువ శక్తి అవసరమైంది, ఆ శక్తి అత్యంత ఋణాత్మక పీడనం గావచ్చు లేదా 'అంధకార లేదా చీకటి శక్తి' గావచ్చు. చీకటి శక్తి క్లస్టర్ల రూపంలో లేకనూ పోవచ్చు, దీనిని 'పోగొట్టబడుచున్న' శక్తిసాంద్రత అనవచ్చును.

'శూన్య శక్తి' యొక్క ప్రాపర్టీ, ఋణాత్మక పీడనం. కాని చీకటి శక్తి యొక్క సహజత్వం, మహావిస్ఫోటసిద్ధాంతంలో ఓ ఛేదించబడని విషయం. సమకాలీన శాస్త్రజ్ఞులు విశ్వంలోని పదార్థాలలో 74% చీకటి శక్తి అనీ, 22% చీకటి పదార్థమనీ, 4% మాత్రం రోజువారీ కంటికి కనపడే పదార్థమనీ నిర్ధారించారు. విశ్వం పెరిగే (వ్యాప్తి చెందే) కొద్దీ శక్తి యొక్క సాంద్రత తగ్గుతూ పోతుంది.

మహా విస్ఫోటవాదము ప్రకారము భవిష్యత్తు

అంధకార శక్తిని వీక్షించక మునుపు, ఖగోళ శాస్త్రజ్ఞులు రెండు దృశ్యాలను ముందుంచారు. మొదటిది; విశ్వం విస్తరిస్తూ పోయి ఓ అత్యంత స్థాయి వద్ద నిలిచి తిరిగీ కూలడం ప్రారంభిస్తుంది. ఈ స్థితిలో విశ్వం తిరిగీ అత్యంత ద్రవ్యరాశి, ఉష్ణాలను కలిగి వుంటుంది. ఈ స్థాయి, మహావిస్ఫోట ప్రారంభ స్థాయిలా వుంటుంది. రెండవది; విశ్వం విస్తరిస్తూ, వ్యాప్తి చెందే గతి తగ్గుతూ నెమ్మదై పోతుంది కానీ ఆగదు. నక్షత్రాల పుట్టుకలు ఆగిపోతాయి, నక్షత్రాలు పేలిపోయి 'తెల్లమరుగుజ్జులు'గా, 'న్యూట్రాన్ తారలు'గా 'కృష్ణబిలాలు'గా తయారౌతాయి. విశ్వంలో ఉష్ణోగ్రత 'అబ్సొల్యూట్ జీరో' కు చేరుకుంటుంది. దీనినే బిగ్ ఫ్రీజ్గా అభివర్ణించారు. ఈ దృశ్యాన్నే 'ఉష్ణోగ్రతా మరణం' అన్నారు.

అయితే 2012 మహా విస్ఫోటం జరిగితే భూమి అంతరించి పోతుంది అని అనుకోవటానికి ఆస్కారం లేదు.

విమర్శ

భౌతికశాస్త్రంలో నోబెల్ పురస్కార గ్రహీత హాన్నెస్ ఆల్ఫ్ వెన్, ఈ మహావిస్ఫోట సిద్ధాంతాన్ని, "సృష్టి గురించి చెప్పడానికి 'శాస్త్రీయ కాల్పనికం'"గా అభివర్ణించాడు. "విశ్వపు అనంత స్థితి, అనంత కాలంగా వున్నదని నిరూపించడాని తగిన 'హేతువులు లేవు' అని చాటాడు. విశ్వ సృష్టి, నాలుగువేల లేక 20 బిలియన్ల సంవత్సరాల వయస్సు కలిగివున్నదని నిర్ధారించడానికి సరైన ఆధారాలు లేవు అని ఈ సిద్ధాంతాన్ని తోసిపుచ్చాడు. హాన్నెస్ , సహోద్యోగులు "ఆల్ఫ్ వెన్-క్లెయిన్ నమూనా" సిద్ధాంతాన్ని ప్రతిపాదించారు.[1] మూస:Webarchive

హాల్టన్ ఆర్ప్, సర్ ఫ్రెడ్ హోయిలె లాంటి ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలూ ఈ 'మహా విస్ఫోట సిద్ధాంతాన్ని' తిరస్కరించారు. హోయిలే విమర్శకుడు, ఇతని నోటినుంచే 'బిగ్ బ్యాంగ్' అనే పదము వచ్చింది. ఆల్ఫ్ వెన్ సిద్ధాంతాలతో ప్రేరణ పొంది, ఎరిక్ లెర్నర్ అనే పరిశోధకుడు విస్ఫోటం ఎన్నడూ జరగలేదు (1991) అనే పుస్తకాన్ని వ్రాశాడు. కానీ ఇతడి పుస్తకానికి ప్రతిస్పందన ఋణాత్మకంగానే కలిగింది.

ఇవీ చూడండి

• సాపేక్ష సిద్ధాంతం
• నాలుగు ప్రాథమిక బలాలు

మూలాలు

పుస్తకాలు

• మూస:Cite book
• మూస:Cite book

బయటి లింకులు

• మూస:Dmoz