Svemir je ogroman prostor prepun maglica, zvjezdanih nakupina, pojedinih zvijezda, planeta sa svojim satelitima, raznih kometa, asteroida i, u konačnici, vakuuma, kao i tamne materije. Toliko je ogromna da je cjelovitost odgovora na pitanje koliko je velika, nažalost, ograničena našom trenutnom razinom tehnološkog razvoja. Međutim, razumijevanje veličine svemira uključuje razumijevanje nekoliko ključnih čimbenika. Jedan od tih čimbenika, na primjer, je razumijevanje ponašanja kozmosa, kao i razumijevanje da je ono što vidimo samo takozvani "promatrajući svemir". Ne možemo saznati prave dimenzije Svemira, jer naše mogućnosti ne dopuštaju da vidimo njegov „rub“.
Sve izvan vidljivog Univerzuma za nas je još uvijek misterija i predmet je beskrajnih rasprava i rasprava među astrofizičarima svih pruga. Danas ćemo pokušati objasniti jednostavnim riječima do čega je nauka došla u ovom trenutku u smislu razumijevanja dimenzija Univerzuma, a pokušat ćemo odgovoriti na jedno od najgorih i najsloženijih pitanja o njegovoj prirodi. Prvo, pogledajmo osnovne principe kako znanstvenici određuju udaljenost u svemiru.
Sjaj
Najjednostavnija metoda za određivanje udaljenosti u prostoru je pomoću svjetlosti. Međutim, ako uzmemo u obzir put kojim svjetlost putuje u svemir, tada treba razumjeti da oni predmeti koje sa Zemlje vidimo u svemiru neće nužno izgledati isto. Doista, da bi svjetlost iz udaljenih objekata mogla stići do našeg planeta, može biti potrebno desetke, stotine, tisuće, pa čak i desetke tisuća godina.
Brzina svjetlosti je 300 000 kilometara u sekundi, ali za prostor, za tako gigantski prostor, pojam sekunde nije idealna vrijednost za mjerenje. U astronomiji je uobičajeno koristiti izraz svjetlosna godina za određivanje udaljenosti. Jedna svjetlosna godina otprilike je jednaka udaljenosti od 9.460.730.472.580.800 metara i daje nam ne samo predodžbu o udaljenosti, već također može otkriti koliko će vremena trebati da svjetlost nekog predmeta do nas dođe.
Najjednostavniji primjer razlike u vremenu i udaljenosti je svjetlost Sunca. Prosječna udaljenost od nas do Sunca je oko 150 000 000 kilometara. Recimo da imate pravi teleskop i zaštitu očiju za promatranje Sunca. Suština je da se sve što ćete vidjeti teleskopom zapravo dogodilo Suncu prije 8 minuta (ovo je koliko svjetla treba da dođete do Zemlje). Svjetlo Proxime Centauri? Do nas će stići tek za četiri godine. Ili uzmite barem tako veliku zvijezdu kao što je Betelgeuse, koja će uskoro postati supernova. Čak i da se taj događaj dogodio sada, o njemu ne bismo znali tek sredinom 27. stoljeća!
Promotivni video:
Svjetlost i njegova svojstva igrali su ključnu ulogu u našem razumijevanju koliko je svemir ogroman. U ovom trenutku, naše mogućnosti omogućuju nam da promatramo oko 46 milijardi svjetlosnih godina promatranog svemira. Kako? Sve zahvaljujući ljestvici udaljenosti koju koriste fizičari i astronomi u astronomiji.
Ljestvica udaljenosti
Teleskopi su samo jedan od alata za mjerenje kozmičkih udaljenosti i ne mogu se uvijek nositi s tim zadatkom: što je objekt udaljeniji, to je udaljenost koju želimo izmjeriti, što je teže to učiniti. Radio teleskopi su sjajni za mjerenje udaljenosti i vršenje promatranja samo unutar našeg sunčevog sustava. Doista su u stanju pružiti vrlo točne podatke. Ali samo moramo usmjeriti svoj pogled izvan Sunčevog sustava, jer je njihova učinkovitost naglo smanjena. S obzirom na sve te probleme, astronomi su se odlučili za korištenje druge metode mjerenja udaljenosti - paralakse.
Što je Parallax? Objasnimo jednostavnim primjerom. Prvo zatvorite jedno oko i pogledajte neki objekt, a zatim zatvorite drugo oko i ponovno pogledajte isti objekt. Primijetite malu "promjenu položaja" objekta? Taj "pomak" naziva se paralaks, tehnika koja se koristi za određivanje udaljenosti u prostoru. Metoda izvrsno funkcionira kada su u pitanju zvijezde koje su nam relativno blizu - otprilike u radijusu od 100 svjetlosnih godina. Ali kad ova metoda također postane neučinkovita, znanstvenici pribjegavaju drugima.
Sljedeća metoda za određivanje udaljenosti naziva se "metoda glavne sekvence". Temelji se na našem znanju kako se zvijezde određene veličine s vremenom mijenjaju. Znanstvenici najprije određuju svjetlinu i boju neke zvijezde, a zatim uspoređuju pokazatelje s obližnjim zvijezdama sa sličnim karakteristikama, dobivajući približnu udaljenost na temelju tih podataka. Opet je ova metoda vrlo ograničena i djeluje samo za zvijezde koje pripadaju našoj galaksiji, ili one u radijusu od 100.000 svjetlosnih godina.
Astronomi se oslanjaju na metodu mjerenja Cefeida kako bi pogledali dalje. Temelji se na otkriću američke astronomke Henriette Swan Leavitt, koja je otkrila odnos između razdoblja promjene svjetline i svjetline zvijezde. Zahvaljujući ovim metodama, mnogi su astronomi mogli izračunati udaljenosti do zvijezda ne samo unutar naše galaksije, nego i izvan nje. U nekim slučajevima govorimo o udaljenostima od 10 milijuna svjetlosnih godina.
Pa ipak se još nismo približili pitanju veličine svemira. Stoga se okrećemo vrhunskom mjernom alatu temeljenom na principu crveni pomak (ili crveni pomak). Bit crvenog pomaka slična je principu Doplerovog efekta. Pomislite na željeznički prijelaz. Jeste li ikada primijetili kako se zvuk zvižduka vlaka mijenja u daljini, postajući sve jači kako se približavate i postaje tiši kako se odmičete?
Svjetlo djeluje na gotovo isti način. Pogledajte gornji spektrogram, vidite crne crte? Označavaju granice apsorpcije boje kemijskim elementima u i oko izvora svjetlosti. Što se više linija pomiče na crveni dio spektra, to je objekt dalje od nas. Znanstvenici također koriste ove spektrograme kako bi utvrdili koliko brzo se neki objekt odmiče od nas.
Tako smo glatko i došli do našeg odgovora. Većina promijenjenog svjetla dolazi iz galaksija starih oko 13,8 milijardi godina.
Starost nije glavna stvar
Ako ste nakon čitanja došli do zaključka da je polumjer svemira koji promatramo samo 13,8 milijardi svjetlosnih godina, izostavljali ste jedan važan detalj. Činjenica je da se tijekom ovih 13,8 milijardi godina nakon Velikog praska, svemir nastavio širiti. Drugim riječima, to znači da je stvarna veličina našeg Svemira mnogo veća nego što je to naznačeno u našim izvornim mjerenjima.
Stoga, da bismo saznali stvarnu veličinu Svemira, potrebno je uzeti u obzir još jedan pokazatelj, naime, koliko se brzo Svemir proširio od Velikog praska. Fizičari kažu da su napokon mogli izvući potrebne brojeve i sigurni su da je polumjer vidljivog svemira u ovom trenutku oko 46,5 milijardi svjetlosnih godina.
Istina, također je vrijedno napomenuti da se ovi proračuni temelje samo na onome što mi sami možemo vidjeti. Preciznije, uspjeli su razabrati u dubinama prostora. Ovi izračuni ne daju odgovor na pitanje o stvarnoj veličini svemira. Osim toga, znanstvenici se pitaju o nekom odstupanju, prema kojem su udaljenije galaksije u našem Svemiru previše dobro formirane da bi se smatrale da su se pojavile odmah nakon Velikog praska. Za ovu razinu razvoja bilo je potrebno puno više vremena.
Možda jednostavno ne vidimo sve?
Spomenuta neobjašnjiva činjenica otvara čitav niz novih problema. Neki su znanstvenici pokušali izračunati koliko će vremena trebati da se razviju ove potpuno formirane galaksije. Na primjer, oksfordski znanstvenici zaključili su da bi veličina cijelog svemira mogla biti 250 puta veća od promatranog.
Uistinu smo u mogućnosti izmjeriti udaljenosti od objekata unutar svemira koji se može promatrati, ali što ne postoji preko ove granice, ne znamo. Naravno, nitko ne kaže da znanstvenici to ne pokušavaju shvatiti, ali, kao što je već spomenuto, naše su mogućnosti ograničene našom razinom tehnološkog napretka. Uz to, ne treba odmah odbaciti i pretpostavku da znanstvenici možda nikada neće znati stvarnu veličinu čitavog svemira, s obzirom na sve faktore koji su na putu rješavanja ovog pitanja.
NIKOLAY KHIZHNYAK