Miért van olyan sok tárgy az univerzum körében?

A szappanbuborékok alakjáról és maga a megfigyelhető világegyetem

Ez a NASA kék márvány képe megmutatja, mennyire tökéletes a gömb a Föld valójában. Forgása miatt azonban a Földnek egyenlítőjénél csak 26 mérföld (41 km) kissé eldugult, így elhomályosodott gömbré válik.

Az éjszakai égbolt egyik legszebb kivitelén a Vincent Van Gogh a csillagokat nem pusztán fénycsapdákként ábrázolja az üres tér rugalmas, sötét hátterén, hanem turbulens és lírai festékkörökként, minden meleg középpontját a szerető, kinyíló szín. A csillagok azonban nem csak a gömb alakúak - így van a félhold a jobb felső sarokban és a ragyogóan megvilágított Vénusz, közvetlenül a gazdag és olajos ciprusfa mellett. Bár ez a kép nem látható, még az előtérben lévő Föld is kerek. Úgy tűnik, hogy a természetben lévő tárgyak vonzzák ezt a kerek formát. Még a megfigyelhető világegyetemről alkotott képünk is kerek. De miért?

A Starry Night, Vincent Van Gogh, 1889.

Ennek köze a fizika néhány alapvető törvényéhez. A gömb olyan alakú, amely lehetővé teszi a legnagyobb mennyiségű térfogatot a legkevesebb felülettel. Ez egy nagyon hatékony módszer a tárgyak bezárására, és lehetővé teszi, hogy a felület bármely pontja ugyanolyan távol legyen a középponttól, mint bármely más pont. Ez nem olyan kocka, mint ahol a sarkok a közepétől távolabb vannak, és felületének egyes területei gyengébbek, mint mások. A természet erői, mint az alacsony energiájú állapotok, és szeretik a tárgyak felületét a lehető legnagyobb mértékben minimalizálni. Ez igaz, amikor megfigyel valami olyan kicsit, mint egy esőcsepp vagy folyékony fém, vagy amikor megfigyel valamit holdak és csillagok skáláján.

A gravitáció az egyik legnagyobb hatással van a tárgyak gömb alakjára. A gravitáció mellett van egy központ, amely felé minden tárgy húzódik. Ez az oka annak, hogy a földön a morzsoló hegy teteje terméskőből származik, amely leesik, és kitölti a völgyeket, és messzire merül. A gravitáció elsimítja a bolygót, és ezzel csökkenti a bolygó által kifejezett energiamennyiséget. A bolygó a lehető legalacsonyabb energiaállapotot akarja elérni. Nekünk, a Föld felfedezőinek, úgy tűnik, hogy nem más, mint sima. Itt van az óceán és a föld alatti barlangok zuhanó mélysége, a járható hegység és a fák nyomó teteje. De ha sokkal nagyobbok lennénk - ha a bolygó tenyerünkbe férne -, soha nem tudnánk elmondani. Ha az ujjainkat a föld fölött mozgatnánk, kifogástalanul sima és nedves lesz. A legmagasabb és a legmélyebb pont (Everest és a Mariana árok) között csak 13 mérföld (20 km) különbség van. 13 mérföldes különbség egy 8000 mérföld átmérőjű bolygón.

De hogy mekkora szerepet játszik a gravitáció egy objektum alakjában, az az objektum méretétől függ. Ezért észlelhetünk olyan dolgokat körülöttünk, amelyek nem gömb alakúak: virágok, hal, cukornád, emberek. Bármelyiknél, amelynek átmérője kb. 1600 mérföld (2574 km), a gravitáció nem mindig eléggé befolyásos ahhoz, hogy körbeforduljon. Erre tökéletes példa az aszteroidák páratlan és rendetlen testei, összehasonlítva a 3180 km átmérőjű hold gömbjével.

Ha nem kerek tárgyakat észlelünk, akkor rávilágíthat arra, hogy mi történik az objektum környezetében. A gyakori zavarok között szerepelnek az árapály erők, például az óceánokon a hold által kifejtett erő, a kozmikus hatások és a forgási sebesség. Lehet, hogy a Tejút-galaxis lapos és ködös, de forgó gázgömbként kezdődött. Ahogy összeomlott és gyorsabban forogni kezdett, a centripetalus erők balra és jobbra terjesztették a galaxist, miközben fentről lefelé a Tejút páratlanul sima lett. Ennek oka a szögmozgás megőrzése, amely arra ösztönzi a nagy tárgyakat, hogy gyorsítsák fel őket, amikor kisebbek lesznek, hogy kompenzálják a méretcsökkenést. De vannak csillagok a Tejút szerkezetén kívül is, emlékeztetőként hagyva, hogy a galaxis teljes és felhős gömbként kezdődött.

A nap képe a NASA által.

A napunk még kevésbé kerek, mint a Föld. Ennek köszönhetően a forró gázok sminkjei vannak, amelyekkel a gravitáció jobban kezelhető, mint a bolygónk sziklás felületén. De az univerzum legkevésbé természetes tárgya egy másik csillag, a KIC 11145123 nevű csillag. A nap kétszer akkora, mint a nap, és háromszor lassabban forog, lehetővé téve alakjának megőrzését, és forgás közben nem lapossága. A tudósok úgy vélik, hogy ennek oka a csillag belső és külső rétegei közötti leválasztás, amely lehetővé teszi annak megjelenését, hogy sokkal gyorsabban forog, mint amilyen valójában van. A leválasztás oka még nem ismert, de a tárgy körül lévő mágneses mező oka lehet.

Az olyan kozmikus testekben, mint a Gyűrű köd, az alacsony nyomás a gravitáció ellen hat, és így a köd megkülönböztető formáját adja meg. Ahogy a csillagok szépen formálódnak és szétszóródnak, mindegyik vonzza őket a gázhoz és a porhoz, és a körülötte lévő térben folyamatos versenyt hoz létre, amely kiterjed és befolyásolja az egész ködöt. Bizonyos esetekben azonban a nagyobb sűrűségű régiók elindíthatják a lánc eseményét, ahol a gravitációs erők ismét uralkodnak. Ezek a sűrű területek egyesülnek és bolygók méretévé válhatnak, így több gravitációs teret adnak nekik, és ismét megismerik a gömb meglehetősen felismerhető alakját.

A gyűrűs köd. Kép: AURA / STScI / NASA.

Az egész megfigyelhető világegyetem közepén tartózkodunk, amely 13 milliárd fényévvel nyílik minden irányba. Ez az összes olyan fény, amelynek elegendő ideje volt a naprendszerünk eléréséhez. Még nincs technológiánk annak felismerésére, hogy mi fekszik ezen az élön, de láthatunk márványt, egy olyan gömböt, amely magában foglalja mindazt, amire tudjuk, hogy létezik. A gömb akkor olyan, mint a pontok egy pointillizmus festményben. Kezdetben nem feltételezve, majd összeállítva egy képet, amely tele van részletekkel és élettel, első pillantásra egyetlen színgömböt képvisel, és valójában tökéletes példája a sima, elegáns alakú fizikai törvényeknek.