Unibertsoaren hedapen metrikoa

Unibertsoaren hedapen metrikoa unibertsoa ulertzeko gaur egungo zientziaren funtsezko osagai bat da. Honen bidez, denbora-espazioa bera denborarekin aldatzen den metrika baten bidez deskribatzen da, halako molde non unibertsoa zahartzen ahala espazioaren dimentsioak handitu edo hedatu egiten direla diruditen. Unibertsoa Big Bangaren teorian nola hedatzen den azaltzen du, orain arteko esperimentu kosmologiko, kalkulu astrofisiko eta neurketa guztiek babesten dutena. Eredu estandarrean hedapena formalki deskribatzen duen metrika Friedman-Lemaître-Robertson-Walkerren metrika bezala ezagutzen da.

Espazioaren hedapena naturan ikusten diren gainerako hedapen eta eztanda motekiko kontzeptualki ezberdina da. Unibertsoari buruz dugun ulermenak adierazten du espazioa, denbora eta distantzia ez direla absolutuak, baizik eta alda daitekeen metrika batetik abiatuta lortzen direla. Espazioaren hedapenaren metrikan, toki finko batean eta hutserantz aldentzen ari diren objektuak baino gehiago, objektuak dituen espazioa bera da aldatzen ari dena. Objektuak mugitu beharrean euren arteko distantzia nolabait "handitzen" ariko bailitzan izango litzateke.

Espazioan mugitzen ari diren objektuak baino gehiago distantzia definitzen duen metrika denez aldatzen ari dena, hedapen hau (eta horren ondoriozko mugimendua aldentzen ari diren objektuak dira) ez dago erlatibitate bereziaren ondorio den argiaren abiadurak mugatua.

Teoriak eta behaketek iradokitzen dutenez, Unibertsoaren historiaren hasieran inflazio fase bat egon zen, non metrika hau oso azkar aldatu zen, eta metrika honen hondar denboraren dependentziaren ondorioz ikus dezakegu hubblen hedapena deiturikoa, unibertsoan grabitatearen bidez mugatutako objektu guztien aldentzea. Hedatzen ari den unibertsoa, beraz, bizi garen unibertsoaren funtsezko ezaugarri bat da, Albert Einsteinek, hasieran bere grabitatearen teoria garatu zuenean kontutan hartu zuen unibertso estatikoarekiko erabat ezberdina.

Sarrera

Unibertsoa norantza guztietan hedatzen da egungo Hubbleren konstanteak zehazturik. Alabaina, iraganean Hubbleren konstantea alda egin zitekeen eta etorkizunean ere alda egin daiteke, dentsitate parametruaren (Ω)behatutako balioaren arabera. Energia iluna aurkitua izan aurretik, unibertsoan materia nagusi zela uste zen, eta hala, Ω grafiko honetan, materia dentsitatea eta dentsitate kritikoaren arteko erlazioari dagokio ( $\Omega _{m}$ ).

Metrika batek espazioan elkarrengandik gertu dauden bi punturen arteko distantzia nola neur daitekeen definitzen du, puntu hauen koordenatuei dagokienez. Koordenatu sistema batek puntuak espazio baten kokatzen ditu (edozein dimentsio kopurutako espazioa izan daiteke) puntu bakoitzari koordenatu bezala ezagutzen diren zenbaki bakarrak emanez. Metrika, orduan, bi punturen koordenatuak distantzia bihurtzen dituen formula bat da.

Adibidez, Lurrazaleko bi tokiren arteko distantziaren neurketa kontutan hartuz. Hau geometria ez euklidear baten adibide ezagun eta xume bat da. Lurraren azala bi dimentsiotakoa denez, lurrazaleko puntuak bi koordenaturen bidez zehaz daitezke, latitudea eta longitudea, esate baterako. Metrika bat zehazteak, aldez aurretik batek erabilitako koordenatuak zehaztea eskatzen du. Lurrazalaren eredu xume honetan, edozein koordenatu sistema aukera dezakegu, latitudea eta longitudea edo kartesiar koordenatuak (X-Y-Z). Koordenatu sistema zehatz bat aukeratu dugunean, bi punturen koordenatuen balio numerikoa batera zehaztua da, eta, eztabaidatzen ari den espazioaren propietateetan oinarrituz, metrika egokia matematikoki ere ezartzen da. Lurraren azal kurbatuan eragin hau distantzia luzeko hegaldietan ikus daiteke, non bi punturen arteko distantzia zirkulu handi baten oinarrituta neurtzen den, eta ez Lurrean zehar igarotzen den lerro zuzenaren luzeran oinarritua. Teorikoki behintzat, beti dago kurbatura honen ondoriozko eragin bat, baita bi puntu horien arteko distantzia oso txikia baldin bada ere, baina, praktikan, "gertuko" tokiei dagokienez, Lurraren kurbatura hain da txikia distantzia txikientzako erabat baztergarria dela.

Lurraren azaleko puntuak bi koordenatu emanez zehaz daitezke. Denbora-espazioak lau dimentsio dituenez, denbora-espazio horretako puntuak lau koordenatu emanez zehaztu behar dira. Kosmologian egokienak diren koordenatuak koordenatu kosmobilak dira. Itxura denez, espazioa euklidiarra denez, distantzia handi batean espazioko koordenatuak x, y eta z bezala zehaz daitezke, ohi koordenatu esferikoak bezalako alternatibak ere erabiltzen diren arren. Beharrezko laugarren koordenatua denbora da, koordenatu kosmobiletan denbora kosmologikoa bezala zehazten dena. Behaketetatik abiatuta, espazioaren metrikak, eskala handian, euklidiarra dirudi. Alabaina, ezin da gauza bera esan denbora-espazioaren metrikari buruz. Denbora-espazioaren izara ez euklidiarra koordenatu konstanteak dituzten puntuen arteko distantzia denborarekin handitzeagatik azaltzen da, konstante mantendu baino gehiago.

Teknikoki, espazioaren hedapen metrikoa erlatibitate orokorreko Einsteinen eremuko ekuazioen ebazpen askoren ezaugarria da, eta distantzia Lorentzen tartea erabiliz neurtzen da. Azalpen teoriko honek gugandik urrunen dauden galaxiak gugandik gertuen daudenak baino azkarrago atzera egiten ari direla adierazten duen Hubbleren legearen behaketazko azalpen argi bat ematen du. Hedatzen ari diren espazioetan metrika, denborarekin aldatu egiten da, distantziak beranduagoko garaietan handiagoak izatearen irudipena eraginez. Hala, Big Bangaren gure unibertsoan espazioaren hedapen metrikoarekin lotutako gertaerak ikus ditzakegu. Uzkurtzen ari den espazio baten (Big Cruncharen unibertsoa) espazioaren uzkurtzearen metrika batekin lotutako gertaerak ikusiko genituzke.

Kanpo estekak

Datuak: Q1129469
Multimedia: Expansion of the universe / Q1129469