Vesolje je ogromen prostor, napolnjen z meglicami, zvezdnimi grozdi, posameznimi zvezdami, planeti s svojimi sateliti, različnimi kometi, asteroidi in navsezadnje vakuumom, pa tudi temno snovjo. Tako velika je, da je popolnost odgovora na vprašanje, kako velik je, žal omejena z našo trenutno stopnjo tehnološkega razvoja. Vendar pa razumevanje velikosti vesolja vključuje razumevanje več ključnih dejavnikov. Eden od teh dejavnikov je na primer razumevanje, kako se vesolje obnaša, pa tudi razumevanje, da je to, kar vidimo, samo tako imenovano "opazovano vesolje". Pravih dimenzij Vesolja ne moremo najti, ker naše zmožnosti ne omogočajo, da vidimo njegov "rob".
Vse zunaj vidnega Vesolja je za nas še vedno skrivnost in je predmet neskončnih razprav in razprav med astrofiziki vseh trakov. Danes bomo poskušali s preprostimi besedami razložiti, do česa je znanost prišla v sedanjem trenutku z vidika razsežnosti Vesolja, in poskušali smo odgovoriti na eno najbolj perečih in zapletenih vprašanj o njegovi naravi. Toda najprej poglejmo osnovna načela, kako znanstveniki določajo razdaljo v vesolju.
Sijaj
Najenostavnejša metoda za določanje razdalje v prostoru je uporaba svetlobe. Če pa upoštevamo način, kako svetloba potuje v vesolju, potem je treba razumeti, da tisti predmeti, ki jih vidimo z Zemlje v vesolju, ne bodo nujno videti enaki. Dejansko lahko traja desetine, sto, tisoč ali celo deset tisoč let, da svetloba oddaljenih predmetov doseže naš planet.
Hitrost svetlobe je 300.000 kilometrov na sekundo, toda za vesolje za tako velikanski prostor koncept sekunde ni idealna vrednost za merjenje. V astronomiji je običajno, da se za določitev razdalje uporablja izraz svetlobno leto. Eno svetlobno leto je približno enakovredno razdalji 9.460.730.472.580.800 metrov in nam ne daje le predstave o razdalji, ampak lahko tudi pove, koliko časa bo trajalo, da bo svetloba predmeta dosegla nas.
Najpreprostejši primer razlik v času in razdalji je svetloba Sonca. Povprečna razdalja od nas do Sonca je približno 150.000.000 kilometrov. Recimo, da imate za opazovanje Sonca pravi teleskop in zaščito za oči. Izhodišče je, da se je vse, kar boste videli skozi teleskop, dejansko zgodilo Soncu pred 8 minutami (to je toliko svetlobe, ki je potrebna, da pridete do Zemlje). Luč Proxime Centauri? Do nas bo prišlo šele čez štiri leta. Ali pa vzemite vsaj tako veliko zvezdo, kot je Betelgeuse, ki naj bi kmalu postala supernova. Tudi če bi se ta dogodek zgodil zdaj, o njem ne bi vedeli šele sredi 27. stoletja!
Promocijski video:
Svetloba in njene lastnosti so igrale ključno vlogo pri našem razumevanju, kako ogromno je vesolje. Trenutno naše zmogljivosti omogočajo, da pogledamo v približno 46 milijard svetlobnih let opazovanega vesolja. Kako? Vse zahvaljujoč lestvici razdalj, ki jo uporabljajo fiziki in astronomi v astronomiji.
Lestvica na daljavo
Teleskopi so le eno izmed orodij za merjenje kozmičnih razdalj in se niso vedno sposobni spoprijeti s to nalogo: čim dlje je objekt, razdalja, do katere želimo meriti, težje je to storiti. Radioteleskopi so odlični za merjenje razdalj in opazovanje le znotraj našega osončja. Resnično lahko zagotovijo zelo natančne podatke. Toda samo pogled je treba usmeriti zunaj osončja, saj se njihova učinkovitost močno zmanjša. Glede na vse te težave so se astronomi odločili, da se zatečejo k drugemu načinu merjenja razdalje - paralaksu.
Kaj je zdravilo Parallax? Pojasnimo s preprostim primerom. Najprej zaprite eno oko in si oglejte nek predmet, nato pa zaprite drugo oko in znova poglejte isti predmet. Ali opazite rahlo "spremembo položaja" predmeta? Ta "premik" se imenuje paralakse, tehnika, ki se uporablja za določanje razdalje v prostoru. Metoda deluje odlično, ko gre za zvezde, ki so nam relativno blizu - približno v polmeru 100 svetlobnih let. Ko pa ta metoda postane tudi neučinkovita, se znanstveniki zatečejo k drugim.
Naslednja metoda za določitev razdalje se imenuje "metoda glavnega zaporedja". Temelji na našem znanju, kako se zvezde določene velikosti skozi čas spreminjajo. Znanstveniki najprej določijo svetlost in barvo zvezde, nato pa primerjajo kazalnike z bližnjimi zvezdami s podobnimi lastnostmi, pri čemer na podlagi teh podatkov pridobijo približno razdaljo. Spet je ta metoda zelo omejena in deluje samo za zvezde, ki pripadajo naši galaksiji, ali tiste, ki so v polmeru 100.000 svetlobnih let.
Astronomi se za nadaljnje iskanje zanašajo na metodo merjenja Cefeida. Temelji na odkritju ameriške astronomke Henriette Swan Leavitt, ki je odkrila odnos med obdobjem spremembe svetlosti in svetilnostjo zvezde. Zahvaljujoč tej metodi so številni astronomi lahko izračunali razdalje do zvezd ne le znotraj naše galaksije, temveč tudi zunaj nje. V nekaterih primerih govorimo o razdaljah 10 milijonov svetlobnih let.
In vendar se še nismo približali vprašanju velikosti vesolja. Zato se obrnemo na vrhunsko merilno orodje, ki temelji na načelu rdečega premikanja (ali rdečega premikanja). Bistvo rdečega premikanja je podobno načelu Dopplerovega učinka. Pomislite na železniški prehod. Ste že kdaj opazili, kako se zvok vlaka vlaka spreminja z odmikom, ko se približujete in postajate mirnejši, ko se odmikate?
Svetloba deluje na skoraj enak način. Poglejte zgornji spektrogram, vidite črne črte? Nakazujejo meje absorpcije barve s kemičnimi elementi v in okoli svetlobe. Bolj ko se črte premaknejo v rdeči del spektra, dlje je objekt od nas. Znanstveniki s temi spektrogrami uporabljajo tudi za določitev, kako hitro se nek objekt oddalji od nas.
Tako smo gladko prišli do našega odgovora. Večina rdeče premaknjene svetlobe prihaja iz galaksij, starih približno 13,8 milijarde let.
Starost ni glavna stvar
Če ste po branju prišli do zaključka, da je polmer vesolja, ki ga opazimo, le 13,8 milijarde svetlobnih let, potem ste izpustili eno pomembno podrobnost. Dejstvo je, da se je vesolje v teh 13,8 milijarde let po velikem udaru še naprej širilo. Z drugimi besedami, to pomeni, da je realna velikost našega Vesolja veliko večja, kot je navedeno v naših prvotnih meritvah.
Zato je za ugotovitev resnične velikosti Vesolja treba upoštevati še en kazalnik, in sicer, kako hitro se je Vesolje razširilo od velikega poka. Fiziki pravijo, da jim je končno uspelo izpeljati potrebna števila in so prepričani, da je polmer vidnega vesolja v tem trenutku približno 46,5 milijarde svetlobnih let.
Res je tudi omeniti, da ti izračuni temeljijo le na tem, kar lahko vidimo sami. Natančneje, znajo razbrati v globinah prostora. Ti izračuni ne odgovarjajo na vprašanje o resnični velikosti vesolja. Poleg tega se znanstveniki sprašujejo o določenem neskladju, po katerem so bolj oddaljene galaksije v našem vesolju preveč dobro oblikovane, da bi lahko štele, da so se pojavile takoj po velikem udaru. Za to stopnjo razvoja je trajalo veliko dlje.
Morda preprosto ne vidimo vsega?
Zgoraj omenjeno nerazložljivo dejstvo odpira celo vrsto novih težav. Nekateri znanstveniki so poskušali izračunati, koliko časa bo trajalo, da se bodo te popolnoma oblikovane galaksije razvile. Na primer, znanstveniki iz Oxforda so ugotovili, da bi lahko bila velikost celotnega vesolja 250-krat večja od opazovanega.
Resnično lahko merimo razdalje do predmetov znotraj opazovanega vesolja, toda kaj se skriva onkraj te meje, ne vemo. Seveda nihče ne pravi, da se znanstveniki tega ne trudijo ugotoviti, vendar, kot že omenjeno, so naše zmogljivosti omejene z našo stopnjo tehnološkega napredka. Poleg tega ne bi smeli takoj zavreči domneve, da znanstveniki glede na vse dejavnike, ki so na poti k reševanju tega vprašanja, nikoli ne bodo vedeli resnične velikosti celotnega vesolja.
NIKOLAY HIZHNYAK