Vesolje je avelik in težko je dojeti ogromno velikost glede na naše končne ideje o razdalji tukaj na Zemlji. Zaradi tega je težko natančno določiti odgovor, kako velik. Poskus ugotovitve neizmerne velikosti vesolja pa vključuje nekaj ključnih dejavnikov. Eno razume nekaj ključnih dejstev o tem, kako se vesolje obnaša, hkrati pa se zaveda, da je to, kar vidimo, le "opazovano vesolje". Mogoče dejansko ne vemo resnične velikostidejanskovesolje, ker ga, odkrito rečeno, preprosto ne moremo videti.
Torej, kaj je onstran opazovanega vesolja, ostaja skrivnost, s čimer se odpirajo povsem nova vprašanja o tem, kaj je zunaj našega vidnega polja - kar je tudi predmet številnih raziskav astrofizikov. Tu ga bomo poskušali razčleniti na preprost način, da bi razčlenili, kaj je pravzaprav eno najbolj zapletenih vprašanj znanosti. Najprej pa nekaj osnov o tem, kako merimo razdaljo v vesolju.
Uporaba svetlobe za ugotavljanje
Najlažji način za merjenje razdalje v vesolju je uporaba svetlobe. Vendar pa zaradi načina potovanja svetlobe morda ne boste vedeli, da to, kar vidite, dejansko ni videti, ko dejansko izgleda v nebesih. Namesto tega dobesedno potrebujejo leta, stoletja - celo eone -, da svetloba od tega oddaljenega predmeta pride na Zemljo.
Svetloba potuje s hitrostjo 186.000 milj na sekundo, vendar za tako velike vesoljske razdalje druga ni dobra metoda merjenja. Astronomi uporabljajosvetlobno leto namesto da bi govorili na daljavo. Posamezno svetlobno leto je približno šest bilijonov milj in ne daje samo predstave o razdalji, temveč tudi o času, ki ga potrebuje svetloba od predmeta, da vas doseže.
NASA NASA V veliko manjšem obsegu to uporabljamo na lastnem soncu. Sonce je v povprečju oddaljeno približno 93 milijonov milj. Če ste imeli pravi teleskop (in očala) za ogled našega sonca, dejansko vidite, kako je izgledal pred osmimi minutami. Proxima Centauri? Ta svetloba je od pred štirimi leti. In čeprav naj bi Betelgeuse kmalu postala supernova, če bi danes, bi to vedeli šele sredi 27. stoletja - brez šale.
Svetloba in njene lastnosti so igrale ključno vlogo pri spoznavanju, kako veliko je naše vesolje, in prav zdaj - iz tega, kar lahko ugotovimo - rob opazovanega vesolja je od Zemlje oddaljen približno 46 milijard svetlobnih let. Kako pa smo prišli tja? To je proces, ki ga astronomi in fiziki imenujejo "vesoljska lestev".
Lestvica vesoljske razdalje
Teleskopi so zgolj del ugotavljanja kozmične razdalje in stvari postajajo bolj zapletene, saj želimo meriti predmete vedno dlje. Radijski teleskopi so primerni za začetna opazovanja znotraj našega sončnega sistema za merjenje razdalje in ponujajo dokaj natančne rezultate, toda ko se izselite iz našega sončnega sistema, radijski teleskopi preprosto niso praktični. Zaradi tega se astronomi zdaj obračajo na nekaj, kar se imenuje paralaksa.
Enostaven način razumevanja paralakse je uporaba lastnih oči. Oglejte si predmet tako, da pokrijete eno oko in nato pokrijete nasprotno oko. Ste videli, da se predmet "premika?" Ta premik se imenuje paralaksa in je uporaben za izračun razdalje. Sistem dobro deluje za naše najbližje nebesne sosede, a ko se premaknete čez približno 100 svetlobnih let, je premik tako neopazen, da je potrebna druga metoda.
Ta naslednja metoda se imenujeprilagajanje glavnega zaporedja in se opira na naše znanje o tem, kako se zvezde določene velikosti sčasoma spreminjajo. Še naprej gleda na svetlost in barvo zvezd in jih primerja z bližjimi zvezdami, da bi izmeril njihovo razdaljo. Toda tudi to ima meje in bo delovalo le za zvezde v naši galaksiji ali tistih približno 100.000 svetlobnih letih stran.
Da bi šli še dlje, se astronomi zanašajo na metodo, znano kotSpremenljivke cefeidov. Na podlagi odkritja Henriette Swan Leavitt iz leta 1908, ki narekuje, da določena vrsta zvezd sčasoma spreminja svojo svetlost. Te spremembe - bodisi hitre bodisi počasne - se nanašajo na to, kako svetle so. S tem v mislih so astronomi lahko uporabili koncept prilagajanja glavnega zaporedja za oceno razdalj - nekatere so oddaljene celo 10 milijonov svetlobnih let.
Toda še vedno nismo nikjer blizu, kjer moramo biti, da bi ugotovili velike razdalje našega vesolja. Za to se končno obrnemo na koncept, znan kotrdeči premikkar nam daje potreben obseg za merjenje velikosti našega vesolja. Redshift je zelo podoben načinu delovanja Dopplerjevega učinka. Predstavljajte si, da sedite na železniškem prehodu. Ste že kdaj opazili, kako se zdi, da se hupa vlaka spreminja v višini tona, se povečuje, ko se bliža in zmanjšuje, ko se oddaljuje?
Vesoljski raziskovalni prostor Vesoljski raziskovalni prostor Svetloba deluje na podoben način. Poglejte spektrograf in opazite njegove temne črte. To je posledica absorpcije barve elementov v in okoli svetlobnega vira. Bolj ko se te črte premaknejo na rdeče dele spektra - torej izraz - bolj oddaljen je predmet. To je tudi pokazatelj, kako hitro se predmet oddaljuje od nas.
Tu smo končno dobili svoj odgovor. Najbolj rdeče premaknjena svetloba prihaja iz galaksij, starih približno 13,8 milijarde let.
Starost ni vse
Čeprav je morda enostavno misliti, da je rob našega opazovanega vesolja oddaljen od Zemlje le 13,8 milijarde svetlobnih let, pogrešate pomemben del zgodbe. V teh 13,8 milijard letih se je vesolje po velikem poku še naprej širilo. To pomeni, da je dejanska velikost našega vesolja veliko, veliko večja od naše začetne meritve.
Ugotovitev tega upošteva druge raziskave, vključno s tem, kar vemo o tem, kako hitro se je vesolje razširilo od Velikega poka. Fiziki so storili prav to in zdaj verjamejo, da je polmer opazovanega vesolja zdaj oddaljen približno 46,5 milijarde svetlobnih let.
Omeniti pa velja tudi, da naši izračuni temeljijo na tem, kaj je dejansko vidno in vidno. Najbolj oddaljene galaksije v našem vesolju so preveč dobro oblikovane, da so se pojavile neposredno po Velikem poku, kar ustvari povsem novo uganko.
Pa kaj zdaj?
Mogoče ne vidimo vsega
To še nepojasnjeno vprašanje odpira povsem novo vrsto težav. Nekateri so poskušali ekstrapolirati, kako dolgo je trajalo, da so se razvile preveč dobro oblikovane oddaljene galaksije, na primer raziskovalci na univerzi Oxford v Združenem kraljestvu, ki so ocenili, da je celotno vesolje lahko celo 250-krat večje od našega opazovanega vesolja. Poskusite se oviti z glavo okoli tega.
Vendar nekateri verjamejo v še bolj noro teorijo, ki bi nakazovala, da je naše vesolje lahko eno izmed neskončnih števil drugih vesolj - to je znano kot multiverzum. Ta tema bi sama po sebi zahtevala povsem drugačen članek, če bi sploh želeli poskusiti praskati po površini, ki obdaja osnovna načela, ki se nanašajo na teorijo. Torej, čeprav lahko merimo meje opazovanega vesolja, nimamo pojma, kaj je zunaj njega.
Seveda to ne pomeni, da znanstveniki tega ne poskušajo ugotoviti. Z drugimi besedami? Mi lahko samo ugibati kako veliko je vesolje in znanstveniki morda nikoli ne bodo dobili natančnega odgovora zaradi vseh možnih dejavnikov.
