5. osa: Universum

7. peatükk: Maa, Päike ja meie Galaktika paisuvas Universumis

Võtame veel kord kokku oma kosmilised teadmised, määratlemaks inimkonna asukohta Universumis nii aja kui ruumi mõttes. Me elame Päikesesüsteemi kolmandal planeedil, 150 miljoni kilomeetri kaugusel Päikesst. Planeet liigub ringikujulisel orbiidil, teda "kütab" keskmine kiirgusvoog 1,36 kW/m2, planeedi keskmine temperatuur on 293 K (+23°C). Mõõtmetelt on Maa teiste planeetidega võrreldes väike, keemiliselt koostiselt "tugevasti metalliline" (raskemate elementide hulk ületab tunduvalt vesiniku ja heeliumi oma). Planeedina on Maa seisund absoluutselt stabiilne, ta võib selles olekus püsida kuitahes kaua. Meie kodutäht Päike on üsna keskmiste parameetritega G2-spektriklassi täht, mis asub peajadal, st. vesiniku põlemise staadiumis. Tema absoluutne heledus on 4,7 tähesuurust, mass 2 * 1030 kg, vanus umbes 6 miljardit aastat. Vesiniku lõppemiseni (lahkumiseni peajadalt punaste hiidude piirkonda) jääb 4-5 miljardit aastat; selle aja vältel on Päike stabiilse, väga aeglaselt kasvava heledusega. Päikese üleminekut punase hiiu staadiumi loetakse Maa tsivilisatsiooni (ja tõenäoliselt kogu elu) looduslikuks lõpuks. Galaktikas kuulub Päike ketta keskmise vanusega populatsiooni hulka nii asendi kui keemilise koostise poolest. Ta liigub ringorbiidil raadiusega 8,5 kpc üsna Linnutee tasandi lähedal ja teeb ühe täistiiru 200 miljoni aastaga. Praegu asub ta kahe spiraalharu -- seesmise Orioni haru (asub Orioni tähtkuju suunas) ja välimise Perseuse haru vahel, rahulikus ja suhteliselt tolmuvabas piirkonnas. Liikudes spiraalharudest kiiremini jõuab ta umbes 150 miljoni aasta pärast Perseuse haruni, siis on oodata ka pisut ägedamaid sündmusi Päikest ümbritsevas Galaktika osas. Maad need eriti ei mõjuta; isegi, kui me peaks sattuma mõnda tihedamasse tolmupilve, ei tohiks siinne kliima oluliselt muutuda. Meie Galaktika on Sb-tüüpi spiraalgalaktika, läbimõõduga umbes 30 kpc, absoluutne tähesuurus -22, mass 1011 Päikese massi. Koos 700 kpc kaugusel asuva Andromeeda udukoguga moodustab ta kahest peaaegu ühesugusest galaktikast koosneva süsteemi, kuhu kuulub veel paarkümmend väiksemat galaktikat. See, Kohalikuks Grupiks (Local Group) nimetatav süsteem ise kuulub ulatuslikku (läbimõõt ligi 50 Mpc) lapikusse (paksus 10-15 Mpc) süsteemi, mida nimetatakse Kohalikuks Superparveks. Selle üsna korrapäratu kujuga moodustise keskmeks peetav Virgo galaktikaparv asub Neitsi tähtkujus meist 20 Mpc kaugusel. Ettekujutuse galaktikate ja galaktikaparvede paiknemisest meid ümbritsevas ruumis annab kõrvalasuv joonis. Kogu see süsteem on liikumises, mis kaugeltki ei piirdu kosmoloogilise paisumisega. Nende kohaliku iseloomuga liikumiste leidmine on Universumi arengu tundmaõppimise seisukohalt samuti huvitav ning tõsist peamurdmist andev probleem. Nagu teame, on liikumine suhteline ja Maalt vaadates määrame ju ikkkagi ainult taevakehede liikumise Maa suhtes (ehk, kui see pole vastuvõetav, siis Maa liikumise taevakehade suhtes). Kosmoloogilist laadi liikumisteni jõudmiseks lahutame vaadeldavast liikumisest kõigepealt hästituntud liikumised (Maa tiirlemine ümber Päikese, Päikese liikumine Galaktikas (tähtede suhtes) ning asume seejärel uurima meie Galaktika liikumist teiste galaktikate suhtes. Tavaliselt valitakse taustaks parvedesse mitte kuuluvad galaktikad kuni teatud kaugusteni; sõltuvalt sellest piirkaugusest (mida ei tohi määrata punanihke järgi!) ilmnevad järgmised liikumised: tiirlemine ümber Kohaliku Grupi masskeskme, liikumine Kohalikus Superparves (langemine Virgo parve suunas), meid ümbritsevate galaktikate ühine liikumine hüpoteetilise Suure Tõmbaja (Great Attractor) suunas, liikumine reliktfooni suhtes. Viimane vajab täiendavat selgitust. Kogu füüsikakursuses on järjekindlalt rõhutatud liikumise suhtelisust ning sellest järelduvat inertsiaalsüsteemide samaväärsust. Ometi usub inimene alateadlikult "absoluutse liikumise", koos sellega ka absoluutse ruumi olemasolu. Isegi Newton, alustades loodusteaduste matemaatiliste printsiipide esitamist, lähtus absoluutse ruumi mõistest, jõudes lõpuks siiski otsusele, et seda ruumi pole kuidagi võimalik kindlaks määrata. Kaasaegne kosmoloogia kummutab selle väite. Paisuvas Universumis on absoluutne ruum oleams, ja tema määramine kuulub suhteliselt lihtsate vaatluste hulka. Selleks tuleb piisava täpsusega mõõta 2,7 K kiirgusfooni temperatuur üle kogu taeva. Kui meie mõõteseade selle fooni (st. paisuva Universumi) suhtes liigub, peaks liikumissuunast (meile vastu) tulev kiirgus olema Doppleri efekti kohaselt pisut väiksema, tagant tulev aga suurema lainepikkusega. Wien'i seaduse järgi annab see meie ees olevale taevale pisut kõrgema, selja taha jäävale aga madalama temperatuuri. Juuresolev taevakaart on selliste vaatluste tulemus (NASA satelliit COBE, Cosmic Background Observer, kosmilise fooni vaatleja, 1994. a. seis); "soojem" piirkond on märgitud punaste, "külmem" siniste toonidega. Selle kaardi järgi liigub Päikesesüsteem Karika tähtkuju suunas kiirusega (365 +- 18) km/s, mis olekski liikumine "absoluutses ruumis". Universum, milles me asume, kuulub praeguste teooriate kohaselt lahtiste, st. hüperboolse paisumiskõveraga maailmade klassi. Vaadeldava ainetiheduse ning keemilise koostisega sobib kõige paremini kiirendusparameetri väärtus q = 0,1 ... 0,2. See annab Universumi vanuseks Hubble'i konstandi väärtusel 75 km/sMpc 13 miljardit aastat, mis sobib ka kõige vanemate tähesüsteemide vanusega (12 miljardit aastat). Lahtine mudel on mäletatavasti piiramatu elueaga, nii et siit poolt meid miski ei ähvarda.

Joonis 1. Kosmilise hierarhia astmed. Kõrval kasti läbimõõt meetrites. Joonis 2. "Absoluutne ruum" -- taeva temperatuurijaotus reliktfooni mõõtmiste järgi. Maa liigub punasega märgitud taevaosa suunas.

[ Peatüki indeks | Õpiku tekst | Illustratsioonid | Viited | Kordamisküsimused ]

• Eelmine peatükk: Meie Universumi ajaloost
• Järgmine peatükk: Antroopsusprintsiip
• Sisukord

Õpiku tegijad / opik@obs.ee © Tartu Tähetorni Astronoomiaring 1997-99 14. märts 1999

Selle õpiku valmimist on toetanud Avatud Eesti Fond.