Το σύμπαν είναι έναμεγάλο μέρος, και είναι δύσκολο να κατανοήσουμε το τεράστιο μέγεθος δεδομένης των πεπερασμένων ιδεών μας για απόσταση εδώ στη Γη. Εξαιτίας αυτού, ο καθορισμός μιας απάντησης για το «πόσο μεγάλο» είναι δύσκολο. Ωστόσο, η προσπάθεια να καταλάβουμε το τεράστιο μέγεθος του σύμπαντος περιλαμβάνει μερικούς βασικούς παράγοντες. Κάποιος καταλαβαίνει μερικά βασικά γεγονότα για το πώς συμπεριφέρεται ο χώρος ενώ συνειδητοποιεί επίσης ότι αυτό που βλέπουμε είναι απλώς το «παρατηρήσιμο σύμπαν». Μπορεί να μην γνωρίζουμε πραγματικά το πραγματικό μέγεθος τουπραγματικόςσύμπαν γιατί, ειλικρινά, απλά δεν μπορούμε να το δούμε.
Έτσι, αυτό που είναι πέρα από το παρατηρήσιμο σύμπαν παραμένει μυστήριο, ανοίγοντας έτσι εντελώς νέα ερωτήματα σχετικά με το τι είναι πέρα από το οπτικό πεδίο μας - το οποίο συμβαίνει επίσης να αποτελεί αντικείμενο πολλών ερευνών αστροφυσικών. Εδώ, θα προσπαθήσουμε να το αναλύσουμε με απλούς όρους για να προσπαθήσουμε να αναλύσουμε ποια είναι πραγματικά μια από τις πιο περίπλοκες ερωτήσεις της επιστήμης. Αλλά πρώτα, μερικά βασικά για το πώς μετράμε την απόσταση στο διάστημα.
Χρησιμοποιώντας φως για να το καταλάβω
Ο ευκολότερος τρόπος μέτρησης της απόστασης στο διάστημα είναι με τη χρήση φωτός. Ωστόσο, λόγω του τρόπου με τον οποίο ταξιδεύει το φως, μπορεί να μην συνειδητοποιήσετε ότι όταν κοιτάζετε προς τους ουρανούς αυτό που βλέπετε δεν είναι στην πραγματικότητα πώς φαίνεται αυτό το αντικείμενο τώρα στο διάστημα. Αντ 'αυτού, χρειάζονται κυριολεκτικά χρόνια, αιώνες - ακόμη και αιώνες - για να φθάσει το φως από το μακρινό αντικείμενο στη Γη.
Το φως ταξιδεύει με ταχύτητα 186.000 μίλια το δευτερόλεπτο, ωστόσο για τόσο μεγάλες αποστάσεις χώρου, το δεύτερο δεν είναι μια μεγάλη μέθοδος μέτρησης. Οι αστρονόμοι χρησιμοποιούν τοέτος φωτός αντί να μιλάμε για απόσταση. Ένα μόνο έτος φωτός ισοδυναμεί με περίπου έξι τρισεκατομμύρια μίλια και όχι μόνο δίνει μια ιδέα της απόστασης, αλλά και το χρόνο που χρειάζεται για να φτάσει το φως από το αντικείμενο.
NASA NASA Σε πολύ μικρότερη κλίμακα, το εφαρμόζουμε στον δικό μας ήλιο. Κατά μέσο όρο, ο Ήλιος απέχει περίπου 93 εκατομμύρια μίλια μακριά. Εάν είχατε το σωστό τηλεσκόπιο (και γυαλιά) για να δείτε τον ήλιο μας, στην πραγματικότητα βλέπετε τον τρόπο που φαινόταν πριν από οκτώ λεπτά. Proxima Centauri; Αυτό το φως είναι από τέσσερα χρόνια πριν. Και ενώ η Betelgeuse αναμένεται να πάει σουπερνόβα σύντομα, αν το έκανε σήμερα, δεν θα γνωρίζαμε μέχρι τα μέσα του 27ου αιώνα - κανένα αστείο.
Το φως και οι ιδιότητές του έπαιξαν καθοριστικό ρόλο στην εκμάθηση του πόσο μεγάλο είναι το σύμπαν μας και τώρα - από αυτό που μπορούμε να πούμε - η άκρη του παρατηρήσιμου σύμπαντος απέχει περίπου 46 δισεκατομμύρια έτη φωτός από την ίδια τη Γη. Αλλά πώς φτάσαμε εκεί; Είναι μια διαδικασία που οι αστρονόμοι και οι φυσικοί αποκαλούν «κοσμική απόσταση από σκάλα».
Η κοσμική σκάλα απόστασης
Τα τηλεσκόπια είναι απλώς ένα μέρος της καταμέτρησης της κοσμικής απόστασης και τα πράγματα γίνονται πιο περίπλοκα καθώς στοχεύουμε να μετρήσουμε τα αντικείμενα όλο και περισσότερο. Τα ραδιοτηλεσκόπια είναι καλά για τις αρχικές παρατηρήσεις μέσα στο ηλιακό μας σύστημα για τη μέτρηση της απόστασης, προσφέροντας αρκετά αρκετά ακριβή αποτελέσματα, αλλά μόλις βγείτε από το ηλιακό μας σύστημα, τα ραδιοτηλεσκόπια δεν είναι πρακτικά. Εξαιτίας αυτού, οι αστρονόμοι στρέφονται τώρα σε κάτι που ονομάζεται παράλλαξη.
Ένας εύκολος τρόπος για να κατανοήσετε την παράλλαξη είναι χρησιμοποιώντας τα μάτια σας. Ρίξτε μια ματιά σε ένα αντικείμενο καλύπτοντας ένα μάτι και μετά καλύψτε το αντίθετο μάτι. Είδατε το αντικείμενο "μετακίνηση;" Αυτή η αλλαγή ονομάζεται παράλλαξη και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό μιας απόστασης. Το σύστημα λειτουργεί καλά για τους πλησιέστερους ουράνους γείτονές μας, αλλά μόλις προχωρήσετε μετά από περίπου 100 έτη φωτός, η αλλαγή είναι τόσο ανεπαίσθητη που απαιτείται άλλη μέθοδος.
Αυτή η επόμενη μέθοδος είναι κάτι που ονομάζεταιτοποθέτηση κύριας ακολουθίας και βασίζεται στη γνώση μας για το πώς τα αστέρια ενός συγκεκριμένου μεγέθους αλλάζουν με την πάροδο του χρόνου. Εξετάζει τη φωτεινότητα και το χρώμα των αστεριών πιο μακριά και τα συγκρίνει με πιο κοντά αστέρια για να προσπαθήσει να μετρήσει την απόστασή του. Αλλά και πάλι, αυτό έχει επίσης όρια και θα λειτουργήσει μόνο για αστέρια στον δικό μας γαλαξία ή για αυτά που βρίσκονται περίπου 100.000 έτη φωτός μακριά.
Για να προχωρήσουμε ακόμη περισσότερο, οι αστρονόμοι βασίζονται σε μια μέθοδο γνωστή ωςΜεταβλητές Cepheid. Με βάση την ανακάλυψη του Henrietta Swan Leavitt το 1908 που υπαγορεύει ότι ένας συγκεκριμένος τύπος αστεριού μεταβάλλει τη φωτεινότητά του με την πάροδο του χρόνου. Αυτές οι παραλλαγές - είτε γρήγορες είτε αργές - σχετίζονται με το πόσο φωτεινές είναι. Έχοντας αυτό κατά νου, οι αστρονόμοι μπόρεσαν να χρησιμοποιήσουν την βασική ιδέα προσαρμογής ακολουθίας για να εκτιμήσουν αποστάσεις - μερικές ακόμη και 10 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά.
Αλλά δεν είμαστε πουθενά κοντά που πρέπει να είμαστε για να καταλάβουμε τις τεράστιες αποστάσεις του σύμπαντός μας. Γι 'αυτό, τελικά στραφούμε σε μια ιδέα που είναι γνωστή ωςκόκκινη μετατόπισηπου μας προσφέρει το απαραίτητο εύρος για να μετρήσουμε το μέγεθος του σύμπαντος μας. Το Redshift μοιάζει πολύ με τον τρόπο λειτουργίας του Doppler Effect. Φανταστείτε ότι κάθεστε σε έναν σιδηρόδρομο. Παρατηρήσατε ποτέ πώς το κέρατο ενός τρένου φαίνεται να αλλάζει στο γήπεδο, αυξάνεται καθώς πλησιάζει και μειώνεται καθώς γίνεται πιο μακριά;
Space Exploratorium Space Exploratorium Το φως λειτουργεί με παρόμοιο τρόπο. Κοιτάξτε έναν φασματογράφο και προσέξτε τις σκοτεινές του γραμμές. Αυτό προκαλείται από το χρώμα που απορροφάται από στοιχεία μέσα και γύρω από την πηγή φωτός. Όσο περισσότερο αυτές οι γραμμές μετατοπίζονται στα κόκκινα τμήματα του φάσματος - έτσι ο όρος - όσο πιο μακριά βρίσκεται το αντικείμενο. Είναι επίσης μια ένδειξη για το πόσο γρήγορα το αντικείμενο απομακρύνεται από εμάς.
Εδώ βγαίνουμε επιτέλους η απάντησή μας. Το πιο κόκκινο φως προέρχεται από γαλαξίες ηλικίας περίπου 13,8 δισεκατομμυρίων ετών.
Η ηλικία δεν είναι το παν
Ενώ μπορεί να είναι εύκολο να σκεφτεί κανείς ότι η άκρη του παρατηρήσιμου σύμπαντος μας απέχει μόλις 13,8 δισεκατομμύρια έτη φωτός σε ακτίνα από τη Γη, χάνετε ένα σημαντικό μέρος της ιστορίας. Κατά τη διάρκεια αυτών των 13,8 δισεκατομμυρίων ετών, το σύμπαν συνέχισε να επεκτείνεται μετά το Big Bang. Αυτό σημαίνει ότι το πραγματικό μέγεθος του σύμπαντος μας είναι πολύ, πολύ μεγαλύτερο από την αρχική μας μέτρηση.
Αν καταλάβουμε αυτό, λαμβάνεται υπόψη και άλλη έρευνα, συμπεριλαμβανομένων όσων γνωρίζουμε για το πόσο γρήγορα το σύμπαν έχει επεκταθεί από το Big Bang. Οι φυσικοί το έκαναν ακριβώς αυτό και τώρα πιστεύουν ότι η ακτίνα του παρατηρήσιμου σύμπαντος απέχει περίπου 46,5 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά.
Ωστόσο, αξίζει επίσης να σημειωθεί ότι οι υπολογισμοί μας βασίζονται σε ό, τι είναι πραγματικά ορατό και ορατό. Οι πιο απομακρυσμένοι γαλαξίες στο σύμπαν μας είναι πολύ καλά σχηματισμένοι για να έχουν εμφανιστεί αμέσως μετά το Big Bang, το οποίο δημιουργεί ένα εντελώς νέο αίνιγμα.
Και τώρα τι?
Ίσως δεν τα βλέπουμε όλα
Αυτό το ακόμη ανεξήγητο ζήτημα ανοίγει ένα εντελώς νέο σύνολο προβλημάτων. Μερικοί προσπάθησαν να προβούν σε παρέκταση του χρόνου που χρειάστηκαν για την ανάπτυξη αυτών των πολύ καλά σχηματισμένων μακρινών γαλαξιών, όπως ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης στο Ηνωμένο Βασίλειο, οι οποίοι υπολόγισαν ότι ολόκληρο το σύμπαν μπορεί να είναι τόσο μεγάλο όσο 250 φορές το μέγεθος του παρατηρήσιμου σύμπαντός μας. Προσπαθήστε να τυλίξετε το κεφάλι σας γύρω από αυτό.
Ωστόσο, ορισμένοι πιστεύουν σε μια ακόμη πιο τρελή θεωρία που θα υποδηλώνει ότι το σύμπαν μας μπορεί να είναι ένα από έναν άπειρο αριθμό άλλων κόσμων - αυτό είναι γνωστό ως ένα πολλαπλό σύμπαν. Αυτό το θέμα από μόνο του θα απαιτούσε ένα εντελώς διαφορετικό άρθρο αν θέλαμε να δοκιμάσουμε και να χαράξουμε την επιφάνεια γύρω από τις βασικές αρχές που σχετίζονται με τη θεωρία. Έτσι, ενώ μπορούμε να μετρήσουμε τα όρια του παρατηρήσιμου σύμπαντος, δεν έχουμε ιδέα τι είναι πέρα από αυτό.
Φυσικά, αυτό δεν σημαίνει ότι οι επιστήμονες δεν προσπαθούν να το καταλάβουν. Με άλλα λόγια? Μπορούμε μόνο εικασία πόσο μεγάλο είναι το σύμπαν και οι επιστήμονες μπορεί να μην έχουν ποτέ ακριβή απάντηση λόγω όλων των πιθανών παραγόντων που παίζουν.
