Veličina svemira. Dimenzije svemira: od Mliječnog puta do Metagalaksije

Dom Obično, kada govore o veličini Univerzuma, misle lokalni fragment Univerzuma (Univerzum)

, koji je dostupan našem zapažanju.

Ovo je takozvani opservabilni Univerzum - područje svemira koje nam je vidljivo sa Zemlje.

A pošto je starost Univerzuma oko 13.800.000.000 godina, bez obzira u kom pravcu gledamo, vidimo svjetlost kojoj je trebalo 13,8 milijardi godina da stigne do nas.

Dakle, na osnovu ovoga, logično je misliti da bi vidljivi Univerzum trebao biti 13,8 x 2 = 27,600,000,000 svjetlosnih godina u prečniku.

Ali to nije istina! Jer vremenom se prostor širi. A ti udaljeni objekti koji su emitovali svjetlost prije 13,8 milijardi godina su za to vrijeme letjeli još dalje. Danas su već udaljeni više od 46,5 milijardi svjetlosnih godina od nas. Udvostručenjem dobijamo 93 milijarde svetlosnih godina.

Dakle, stvarni prečnik vidljivog univerzuma iznosi 93 milijarde svetlosnih godina. godine.

Vizuelna (u obliku sfere) reprezentacija trodimenzionalne strukture opservabilnog Univerzuma, vidljiva sa naše pozicije (centra kruga). Bijele linije
naznačene su granice opserviranog Univerzuma. Tačkice svetlosti
- To su jata jata galaksija - superjata - najveće poznate strukture u svemiru. Skala traka:
jedna podjela iznad je 1 milijarda svjetlosnih godina, ispod - 1 milijarda parseka. Naša kuća (u centru)

ovdje označen kao Superjato Djevice, to je sistem koji uključuje desetine hiljada galaksija, uključujući i našu vlastitu, Mliječni put.

Vizuelniju predstavu o skali vidljivog svemira daje sljedeća slika:

Karta lokacije Zemlje u vidljivom svemiru - serija od osam karata s lijeva na desno gornji red: Zemlja – Sunčev sistem – Najbliže zvijezde – Galaksija Mliječni put, donji red:

Lokalna grupa galaksija – Jato Djevica – Lokalno superjato – Opservabilni svemir. Da bismo bolje osjetili i razumjeli o kakvim je kolosalnim razmjerama riječ, neuporedivim sa našim zemaljskim idejama, vrijedi pogledati uvećana slika ovog dijagrama V .

media viewer Šta možete reći o cijelom Univerzumu?

Veličina čitavog Univerzuma (Univerzuma, Metaverzuma), pretpostavlja se, mnogo je veća!

Šta je sa centrom univerzuma? Svemir koji se može posmatrati ima centar - to smo mi! Nalazimo se u centru opservabilnog Univerzuma jer je Univerzum koji se može posmatrati jednostavno prostor svemira koji nam je vidljiv sa Zemlje.

I baš kao što sa visoke kule vidimo kružnu oblast sa centrom na samoj kuli, takođe vidimo oblast prostora sa centrom udaljenim od posmatrača. Zapravo, tačnije, svako od nas je centar našeg vlastitog vidljivog univerzuma.

Ali to ne znači da smo u centru čitavog Univerzuma, kao što toranj nikako nije centar svijeta, već samo centar onog komadića svijeta koji se iz njega vidi - do horizonta. .

Isto je i sa vidljivim Univerzumom.

Kada pogledamo u nebo, vidimo svjetlost koja je do nas putovala 13,8 milijardi godina od mjesta koja su već udaljena 46,5 milijardi svjetlosnih godina.

Ne vidimo šta je iza ovog horizonta.

Prečnik Meseca je 3000 km, Zemlje 12800 km, Sunca 1,4 miliona kilometara, dok je udaljenost od Sunca do Zemlje 150 miliona km. Prečnik samog Jupitera velika planeta naš solarni sistem - 150 hiljada km. Nije uzalud rečeno da bi Jupiter mogao biti zvijezda na snimku, pored Jupitera radi zvijezda, njena veličina () je čak manja od Jupitera. Inače, otkako smo se dotakli Jupitera, možda niste čuli, ali Jupiter se ne okreće oko Sunca. Činjenica je da je masa Jupitera toliko velika da se centar rotacije Jupitera i Sunca nalazi izvan Sunca, pa se i Sunce i Jupiter zajedno rotiraju oko zajedničkog centra rotacije.

Prema nekim proračunima, u našoj galaksiji, koja se zove Mliječni put, ima 400 milijardi zvijezda. Ovo je daleko od najveće galaksije Andromede koja ima više od triliona zvijezda.

Kao što je prikazano u videu u 4:35, za nekoliko milijardi godina naš Mliječni put će se sudariti s Andromedom. Prema nekim proračunima, koristeći bilo koju nama poznatu tehnologiju, čak i poboljšanu u budućnosti, nećemo moći doći do drugih galaksija, jer se one neprestano udaljavaju od nas. Samo nam teleportacija može pomoći. Ovo je loša vijest.

Dobra vijest je da smo ti i ja rođeni dobro vrijeme kada naučnici vide druge galaksije i mogu teoretizirati o tome veliki prasak i druge pojave. Da smo se rodili mnogo kasnije, kada bi se sve galaksije raspršile jedna od druge, onda najvjerovatnije ne bismo mogli saznati kako je nastao svemir, da li postoje druge galaksije, da li je došlo do Velikog praska, itd. Vjerovali bismo da je naš Mliječni put (u to vrijeme ujedinjen sa Andromedom) jedini i jedinstven u cijelom kosmosu. Ali mi imamo sreće i znamo nešto. Možda.

Vratimo se na brojke. Naš mali Mliječni put sadrži do 400 milijardi zvijezda, susjedna Andromeda ima više od triliona, a ukupno ima više od 100 milijardi takvih galaksija u vidljivom svemiru, a mnoge od njih sadrže nekoliko biliona zvijezda. Možda se čini nevjerovatnim da ima toliko zvijezda u svemiru, ali nekako su Amerikanci uzeli i usmjerili svoju moćnu Hubble teleskop na potpuno prazan prostor na našem nebu. Nakon nekoliko dana posmatranja, dobili su ovu fotografiju:

Na potpuno praznom području našeg neba pronašli su 10 hiljada galaksija (ne zvijezda), od kojih svaka sadrži milijarde i trilione zvijezda. Evo ovog kvadrata na našem nebu, radi veličine.

A mi ne znamo šta se dešava van svemira koji se može posmatrati. Veličina svemira koju vidimo je oko 91,5 milijardi svjetlosnih godina. Šta je dalje, nije poznato. Možda je cijeli naš univerzum samo balon u uskovitlanom okeanu multiverzuma. U kojima se mogu čak primjenjivati ​​drugi zakoni fizike, na primjer, Arhimedov zakon ne radi i zbir uglova nije jednak 360 stepeni.

Uživajte. Dimenzije univerzuma na videu:

Stranica portala je informativni resurs na kojem možete dobiti mnogo korisnih i zanimljivih znanja vezanih za Svemir. Prije svega, razgovarat ćemo o našem i drugim Univerzumama, o nebeska tela, crne rupe i fenomeni u dubinama svemira.

Ukupnost svega što postoji, materije, pojedinačnih čestica i prostora između ovih čestica naziva se Univerzum. Prema naučnicima i astrolozima, starost Univerzuma je otprilike 14 milijardi godina. Veličina vidljivog dijela Univerzuma zauzima oko 14 milijardi svjetlosnih godina. A neki tvrde da se Univerzum prostire na 90 milijardi svjetlosnih godina. Radi veće pogodnosti, uobičajeno je koristiti parsec vrijednost u izračunavanju takvih udaljenosti. Jedan parsek je jednak 3,2616 svjetlosnih godina, odnosno parsek je udaljenost na kojoj se prosječni polumjer Zemljine orbite posmatra pod uglom od jedne lučne sekunde.

Naoružani ovim indikatorima, možete izračunati kosmičku udaljenost od jednog objekta do drugog. Na primjer, udaljenost od naše planete do Mjeseca je 300.000 km, ili 1 svjetlosna sekunda. Zbog toga se ova udaljenost do Sunca povećava na 8,31 svjetlosnu minutu.

Ljudi su kroz istoriju pokušavali da reše misterije vezane za Svemir i Univerzum. U člancima na sajtu portala možete saznati ne samo o Univerzumu, već io savremenim naučnim pristupima njegovom proučavanju. Sav materijal je zasnovan na najnaprednijim teorijama i činjenicama.

Treba napomenuti da Univerzum uključuje veliki broj poznat ljudima razni objekti. Najpoznatije među njima su planete, zvijezde, sateliti, crne rupe, asteroidi i komete. O planetama trenutno razumljivo prije svega, pošto živimo na jednom od njih. Neke planete imaju svoje satelite. Dakle, Zemlja ima svoj satelit - Mjesec. Osim naše planete, postoji još 8 koje se okreću oko Sunca.

U svemiru ima mnogo zvijezda, ali svaka od njih se razlikuje jedna od druge. Imaju različite temperature, veličina i svjetlina. Pošto su sve zvijezde različite, klasificirane su na sljedeći način:

Bijeli patuljci;

Giants;

Supergiants;

Neutronske zvijezde;

kvazari;

Pulsari.

Najgušća supstanca koja nam je poznata je olovo. Na nekim planetama, gustina njihove supstance može biti hiljadama puta veća od gustine olova, što postavlja mnoga pitanja za naučnike.

Sve planete se okreću oko Sunca, ali ni ono ne miruje. Zvijezde se mogu skupljati u jata, koja se, zauzvrat, također vrte oko centra koji nam je još uvijek nepoznat. Ova jata se zovu galaksije. Naša galaksija se zove Mlečni put. Sva dosadašnja istraživanja govore o tome većina Materija koju galaksije stvaraju još uvijek je nevidljiva za ljude. Zbog toga je nazvana tamna materija.

Centri galaksija smatraju se najzanimljivijim. Neki astronomi vjeruju da je mogući centar galaksije crna rupa. Ovo je jedinstveni fenomen nastao kao rezultat evolucije zvijezde. Ali za sada su to sve samo teorije. Provođenje eksperimenata ili proučavanje takvih pojava još nije moguće.

Osim galaksija, Univerzum sadrži i magline (međuzvjezdani oblaci koji se sastoje od plina, prašine i plazme), kosmičko mikrovalno pozadinsko zračenje koje prožima cijeli prostor Univerzuma, te mnoge druge malo poznate, pa čak i potpuno nepoznate objekte.

Kruženje etra Univerzuma

Simetrija i ravnoteža materijalnih pojava je glavni princip strukturna organizacija i interakcija u prirodi. Štaviše, u svim oblicima: zvjezdana plazma i materija, svijet i oslobođeni eteri. Čitava suština takvih pojava leži u njihovim interakcijama i transformacijama, od kojih je većina predstavljena nevidljivim eterom. Naziva se i reliktno zračenje. To je mikrotalasno kosmičko pozadinsko zračenje sa temperaturom od 2,7 K. Postoji mišljenje da je upravo taj vibrirajući etar temeljna osnova za sve što ispunjava Univerzum. Anizotropija distribucije etra povezana je sa pravcima i intenzitetom njegovog kretanja u različitim područjima nevidljivog i vidljivog prostora. Čitava teškoća proučavanja i istraživanja sasvim je uporediva sa teškoćama proučavanja turbulentnih procesa u gasovima, plazmi i tečnostima materije.

Zašto mnogi naučnici vjeruju da je Univerzum višedimenzionalan?

Nakon provođenja eksperimenata u laboratorijama i samom Svemiru, dobijeni su podaci iz kojih se može pretpostaviti da živimo u Univerzumu u kojem se lokacija bilo kojeg objekta može okarakterizirati vremenom i tri prostorne koordinate. Zbog toga se nameće pretpostavka da je Univerzum četvorodimenzionalan. Međutim, neki naučnici, razvijajući teorije o elementarnim česticama i kvantna gravitacija može doći do zaključka da postojanje velika količina merenja su jednostavno neophodna. Neki modeli Univerzuma ne isključuju čak 11 dimenzija.

Treba uzeti u obzir da je postojanje multidimenzionalnog Univerzuma moguće uz visokoenergetske fenomene - crne rupe, veliki prasak, eksplozije. By barem, ovo je jedna od ideja vodećih kosmologa.

Model širenja univerzuma je zasnovan na opšta teorija relativnost. Predloženo je da se adekvatno objasni struktura crvenog pomaka. Ekspanzija je počela u isto vrijeme kada i Veliki prasak. Njegovo stanje ilustruje površina naduvane gumene lopte, na koju su nanesene tačke - vangalaktički objekti. Kada se takva lopta naduva, sve njene tačke se udaljavaju jedna od druge, bez obzira na poziciju. Prema teoriji, Univerzum se može ili širiti neograničeno ili skupljati.

Barionska asimetrija univerzuma

Značajno povećanje broja elementarnih čestica u odnosu na cjelokupni broj antičestica uočeno u svemiru naziva se barionska asimetrija. Barioni uključuju neutrone, protone i neke druge kratkotrajne elementarne čestice. Ova disproporcija se dogodila tokom ere anihilacije, odnosno tri sekunde nakon Velikog praska. Do ove tačke, broj bariona i antibariona odgovarao je jedan drugom. Tokom masovnog uništavanja elementarnih antičestica i čestica, većina ih se spajala u parove i nestajala, stvarajući tako elektromagnetno zračenje.

Doba svemira na web stranici portala

Savremeni naučnici veruju da je naš univerzum star otprilike 16 milijardi godina. Prema procjenama, minimalna starost može biti 12-15 milijardi godina. Minimum odbijaju najstarije zvijezde u našoj galaksiji. Njegova stvarna starost može se odrediti samo pomoću Hablovog zakona, ali stvarna ne znači tačna.

Horizont vidljivosti

Sfera čiji je radijus jednak udaljenosti koju svjetlost pređe tokom čitavog postojanja Univerzuma naziva se horizontom vidljivosti. Postojanje horizonta je direktno proporcionalno širenju i kontrakciji Univerzuma. Prema Friedmanovom kosmološkom modelu, Univerzum se počeo širiti sa jedinstvene udaljenosti prije otprilike 15-20 milijardi godina. Za sve vreme, svetlost pređe preostalu udaljenost u svemiru koji se širi, odnosno 109 svetlosnih godina. Zbog toga svaki posmatrač trenutka t0 nakon početka procesa ekspanzije može uočiti samo mali dio, ograničeno na sferu, koji upravo u ovom trenutku ima radijus I Ta tijela i objekti koji su u ovom trenutku izvan ove granice, u principu, nisu vidljivi. Svjetlost koja se odbija od njih jednostavno nema vremena da stigne do posmatrača. To nije moguće čak i ako se svjetlo ugasilo kada je započeo proces proširenja.

Zbog apsorpcije i raspršenja u ranom svemiru, s obzirom na veliku gustinu, fotoni se nisu mogli širiti u slobodnom smjeru. Stoga je posmatrač u stanju da otkrije samo ono zračenje koje se pojavilo u eri svemira prozirnog za zračenje. Ova epoha je određena vremenom t»300.000 godina, gustinom supstance r»10-20 g/cm3 i momentom rekombinacije vodonika. Iz svega navedenog proizilazi da što je izvor bliže galaksiji, to će biti veća vrijednost crvenog pomaka za njega.

Veliki prasak

Trenutak kada je svemir počeo naziva se Veliki prasak. Ovaj koncept se zasniva na činjenici da je u početku postojala tačka (tačka singularnosti) u kojoj su bile prisutne sva energija i sva materija. Osnovom karakteristike smatra se visoka gustina materije. Šta se dogodilo prije ovog singulariteta nije poznato.

Ne postoje precizni podaci o događajima i uslovima koji su se desili u vremenu od 5*10-44 sekunde (trenutak kraja 1. kvanta vremena). U fizičkom smislu te ere, može se samo pretpostaviti da je tada temperatura bila približno 1,3 * 1032 stepena sa gustinom materije od približno 1096 kg/m 3. Ove vrijednosti su granice za primjenu postojećih ideja. Pojavljuju se zbog odnosa između gravitacijske konstante, brzine svjetlosti, Boltzmannove i Planckove konstante i nazivaju se „Plankove konstante“.

Oni događaji koji su povezani sa 5*10-44 do 10-36 sekundi odražavaju model „inflatornog univerzuma“. Trenutak od 10-36 sekundi naziva se modelom "vrući svemir".

U periodu od 1-3 do 100-120 sekundi formirana su jezgra helijuma i mali broj jezgara preostalih pluća. hemijski elementi. Od ovog trenutka u gasu je počeo da se uspostavlja odnos: vodonik 78%, helijum 22%. Prije milion godina, temperatura u Univerzumu je počela da pada na 3000-45000 K, i počela je era rekombinacije. Ranije su se slobodni elektroni počeli spajati sa svjetlosnim protonima i atomska jezgra. Počeli su se pojavljivati ​​atomi helija i vodika i mali broj atoma litija. Supstanca je postala providna, a zračenje, koje se i danas opaža, od nje je isključeno.

Sljedećih milijardu godina postojanja Univerzuma obilježilo je smanjenje temperature sa 3000-45000 K na 300 K. Naučnici su ovaj period za Univerzum nazvali „mračnim dobom“ zbog činjenice da još nije bilo izvora elektromagnetnog zračenja pojavio. U istom periodu, heterogenost mješavine početnih plinova postala je gušća zbog utjecaja gravitacijskih sila. Simulirajući ove procese na kompjuteru, astronomi su vidjeli da je to nepovratno dovelo do pojave gigantskih zvijezda koje su milione puta premašile masu Sunca. Iz tog razloga velika masa ove zvezde su postajale neverovatno vruće visoke temperature i evoluirali su tokom perioda od desetina miliona godina, nakon čega su eksplodirali kao supernove. Zagrijavanje do visoke temperature, površine takvih zvijezda stvarale su jake tokove ultraljubičasto zračenje. Tako je započeo period rejonizacije. Plazma koja je nastala kao rezultat takvih pojava počela je snažno raspršivati ​​elektromagnetno zračenje u svojim spektralnim kratkovalnim rasponima. U određenom smislu, Univerzum je počeo da uranja u gustu maglu.

Ove ogromne zvijezde postale su prvi izvori u svemiru hemijskih elemenata koji su mnogo teži od litijuma. Počeli su se formirati svemirski objekti 2. generacije, koji su sadržavali jezgra ovih atoma. Ove zvijezde su počele da se stvaraju od mješavine teških atoma. Dogodila se ponovljena vrsta rekombinacije većine atoma međugalaktičkih i međuzvjezdanih plinova, što je zauzvrat dovelo do nove transparentnosti prostora za elektromagnetno zračenje. Univerzum je postao upravo ono što sada možemo posmatrati.

Uočljiva struktura Univerzuma na portalu web stranice

Posmatrani dio je prostorno nehomogen. Većina galaktičkih jata i pojedinačnih galaksija formiraju njenu ćelijsku ili saćastu strukturu. Oni grade ćelijske zidove debljine nekoliko megaparseka. Ove ćelije se nazivaju "praznine". Odlikuje ih velika veličina, desetine megaparseka, a istovremeno ne sadrže tvari s elektromagnetnim zračenjem. Praznina čini oko 50% ukupne zapremine Univerzuma.

Svako od nas je bar jednom pomislio u kakvom ogromnom svetu živimo. Naša planeta je suludi broj gradova, sela, puteva, šuma, rijeka. Većina ljudi čak ni pola toga ne vidi tokom svog života. Teško je zamisliti ogromne razmjere planete, ali postoji još teži zadatak. Veličina svemira je nešto što, možda, ni najrazvijeniji um ne može zamisliti. Hajde da pokušamo da shvatimo šta moderna nauka misli o tome.

Osnovni koncept

Univerzum je sve ono što nas okružuje, ono o čemu znamo i nagađamo, što je bilo, jeste i biće. Ako smanjimo intenzitet romantizma, onda ovaj koncept definiše u nauci sve što postoji fizički, uzimajući u obzir vremenski aspekt i zakone koji regulišu funkcionisanje, međusobnu povezanost svih elemenata i tako dalje.

Naravno, prilično je teško zamisliti pravu veličinu Univerzuma. U nauci se o ovom pitanju naširoko raspravlja i još nema konsenzusa. U svojim pretpostavkama, astronomi se oslanjaju na postojeće teorije o formiranju svijeta kakvog ga poznajemo, kao i na podatke dobijene kao rezultat posmatranja.

Metagalaksija

Različite hipoteze definiraju Univerzum kao bezdimenzionalni ili neizrecivo ogroman prostor, o većini o kojem znamo malo. Da bi se unela jasnoća i mogućnost diskusije o području dostupnom za proučavanje, uveden je koncept Metagalaksije. Ovaj termin se odnosi na dio Univerzuma koji je dostupan za posmatranje astronomskim metodama. Zahvaljujući unapređenju tehnologije i znanja, stalno se povećava. Metagalaksija je dio takozvanog opservabilnog Univerzuma - prostora u koji je materija, tokom svog postojanja, uspjela doprijeti do trenutnoj situaciji. Kada je u pitanju razumijevanje veličine Univerzuma, većina ljudi govori o Metagalaksiji. Moderan nivo Tehnološki razvoj omogućava posmatranje objekata koji se nalaze na udaljenosti do 15 milijardi svjetlosnih godina od Zemlje. Vrijeme, kao što se može vidjeti, ne igra manju ulogu u određivanju ovog parametra od prostora.

Starost i veličina

Prema nekim modelima Univerzuma, on se nikada nije pojavio, već postoji zauvek. Međutim, teorija Velikog praska koja danas dominira daje našem svijetu „početnu tačku“. Prema astronomima, starost Univerzuma je otprilike 13,7 milijardi godina. Ako se vratite u prošlost, možete se vratiti u Veliki prasak. Bez obzira da li je veličina svemira beskonačna, njegov vidljivi dio ima granice, jer je brzina svjetlosti konačna. Uključuje sve one lokacije koje mogu uticati na posmatrača na Zemlji od Velikog praska. Veličina vidljivog Univerzuma se povećava zbog njegovog stalnog širenja. Prema posljednjim procjenama, zauzima prostor od 93 milijarde svjetlosnih godina.

Mnogi

Hajde da vidimo kakav je Univerzum. Dimenzije svemira, izražene teškim brojevima, su, naravno, nevjerovatne, ali teško razumljive. Mnogima će biti lakše razumjeti razmjere svijeta oko nas ako znaju koliko sistema poput Sunčevog stane u njega.

Naša zvijezda i okolne planete samo su mali dio mlečni put. Prema astronomima, Galaksija sadrži oko 100 milijardi zvijezda. Neki od njih su već otkrili egzoplanete. Nije zapanjujuća samo veličina svemira, već prostor koji zauzima njegov beznačajni dio, Mliječni put, izaziva poštovanje. Svetlosti je potrebno sto hiljada godina da putuje kroz našu galaksiju!

Lokalna grupa

Ekstragalaktička astronomija, koja se počela razvijati nakon otkrića Edwina Hubblea, opisuje mnoge strukture slične Mliječni put. Njegovi najbliži susjedi su Andromedina maglina i Veliki i Mali Magelanovi oblaci. Zajedno sa nekoliko drugih "satelita" oni čine lokalnu grupu galaksija. Od susjedne slične formacije dijeli ga otprilike 3 miliona svjetlosnih godina. Strašno je zamisliti koliko bi to trebalo moderne letelice vrijeme je da pređete takvu udaljenost!

Posmatrano

Sve lokalne grupe su odvojene širokim područjem. Metagalaksija uključuje nekoliko milijardi struktura sličnih Mliječnom putu. Veličina svemira je zaista neverovatna. Potrebno je 2 miliona godina da svjetlosni snop pređe udaljenost od Mliječnog puta do Andromedine magline.

Što je komad prostora udaljeniji od nas, manje znamo o njegovom trenutnom stanju. Budući da je brzina svjetlosti konačna, naučnici mogu dobiti samo informacije o prošlosti takvih objekata. Iz istih razloga, kao što je već spomenuto, područje svemira dostupno astronomskim istraživanjima je ograničeno.

Drugi svjetovi

Međutim, ovo nisu sve nevjerovatne informacije koje karakteriziraju Univerzum. Dimenzije svemira, očigledno, znatno premašuju Metagalaksiju i vidljivi dio. Teorija inflacije uvodi koncept kao što je Multiverzum. Sastoji se od mnogo svjetova, vjerovatno nastalih istovremeno, koji se ne ukrštaju jedan s drugim i razvijaju se nezavisno. Trenutni nivo tehnološkog razvoja ne daje nadu za poznavanje ovakvih susednih Univerzuma. Jedan od razloga je ista konačnost brzine svjetlosti.

Brzi napredak u svemirskoj nauci mijenja naše razumijevanje koliko je svemir velik. Trenutno stanje Astronomiju, njene konstitutivne teorije i proračune naučnika teško je razumjeti neupućenima. Međutim, čak i površno proučavanje ove problematike pokazuje koliko je svijet ogroman, čiji smo dio, i koliko još malo znamo o njemu.

👁 916

Razmjere prostora je teško zamisliti, a još teže precizno odrediti. Ali zahvaljujući briljantnom nagađanju fizičara, mislimo da imamo dobru ideju o tome koliki je kosmos. „Hajde da prošetamo okolo“, bio je poziv koji je američki astronom Harlou Šepli uputio publici u Vašingtonu 1920. godine. Učestvovao je u takozvanoj Velikoj debati na skali univerzuma, zajedno sa kolegom Heberom Kertisom.

Shapley je vjerovao da je naša galaksija prečnika 300.000. To je tri puta više nego što se sada misli, ali za ono vrijeme mjerenja su bila prilično dobra. Konkretno, izračunao je općenito ispravne proporcionalne udaljenosti unutar Mliječnog puta - na primjer, naš položaj u odnosu na centar.

Međutim, početkom 20. veka, 300.000 svetlosnih godina mnogim Šaplijevim savremenicima izgledalo je nekako apsurdno. veliki broj. A ideja da su drugi poput Mliječnog puta - koji su bili vidljivi u - bili tako veliki, uopće nije shvaćena ozbiljno.

I sam Shapley je vjerovao da bi Mliječni put trebao biti poseban. "Čak i ako su spirale predstavljene, one se po veličini ne mogu porediti sa našim zvezdanim sistemom", rekao je svojim slušaocima.

Curtis se nije složio. Mislio je, i to s pravom, da postoje mnoge druge galaksije u Univerzumu, raštrkane poput naše. Ali njegova polazna tačka bila je pretpostavka da je Mliječni put mnogo manji nego što je Shapley izračunao. Prema Curtisovim proračunima, Mliječni put je bio samo 30.000 svjetlosnih godina u prečniku - ili tri puta manji nego što pokazuju moderni proračuni.

Tri puta više, tri puta manje - mi pričamo o tome o tako ogromnim udaljenostima da je sasvim razumljivo da su astronomi koji su razmišljali o ovoj temi prije sto godina mogli toliko pogriješiti.

Danas smo prilično sigurni da je Mliječni put prečnik između 100.000 i 150.000 svjetlosnih godina. Univerzum koji se može posmatrati je, naravno, mnogo, mnogo veći. Vjeruje se da ima 93 milijarde svjetlosnih godina u prečniku. Ali čemu takvo samopouzdanje? Kako uopće možete izmjeriti nešto ovako sa ?

Otkad je Kopernik izjavio da Zemlja nije centar, mi smo se uvijek mučili da prepišemo svoje ideje o tome šta je Univerzum - a posebno koliko velik može biti. Čak i danas, kao što ćemo vidjeti, prikupljamo nove dokaze da bi cijeli Univerzum mogao biti mnogo veći nego što smo nedavno mislili.

Caitlin Casey, astronom sa Univerziteta Teksas u Austinu, proučava svemir. Ona kaže da su astronomi razvili skup pametnih instrumenata i mjernih sistema za izračunavanje ne samo udaljenosti od Zemlje do drugih tijela u našem Sunčevom sistemu, već i razmaka između galaksija, pa čak i do samog kraja svemira koji se može promatrati.

Koraci za mjerenje svega ovoga prolaze kroz skalu udaljenosti astronomije. Prva faza ove skale je prilično jednostavna i danas se oslanja na modernu tehnologiju.

„Možemo jednostavno da odbijamo radio talase od obližnjih u Sunčevom sistemu, kao i, i merimo vreme koje je potrebno da se ti talasi vrate na Zemlju“, kaže Kejsi. “Mjerenja će stoga biti vrlo precizna.”

Veliki radio teleskopi poput onog u Portoriku mogu obaviti ovaj posao - ali mogu i više. Arecibo, na primjer, može otkriti letenje oko nas solarni sistem pa čak i stvaraju njihove slike, ovisno o tome kako se radio valovi odbijaju od površine asteroida.

Ali korištenje radio valova za mjerenje udaljenosti izvan našeg solarnog sistema je nepraktično. Sljedeći korak u ovoj kosmičkoj skali je mjerenje paralakse. To radimo stalno, a da toga nismo ni svjesni. Ljudi, kao i mnoge životinje, intuitivno razumiju udaljenost između sebe i predmeta zbog činjenice da imamo dva oka.

Ako držite neki predmet ispred sebe - na primjer svoju ruku - i gledate ga jednim otvorenim okom, a zatim pređete na drugo oko, vidjet ćete da vam se ruka lagano pomiče. Ovo se zove paralaksa. Razlika između ova dva opažanja može se koristiti za određivanje udaljenosti do objekta.

Naši mozgovi to rade prirodno s informacijama iz oba oka, a astronomi to rade i sa obližnjim zvijezdama, samo što oni koriste drugačije čulo: teleskope.

Zamislite dva oka kako lebde u svemiru, sa obe strane našeg Sunca. Zahvaljujući Zemljinoj orbiti, imamo ove oči, i pomoću ove metode možemo da posmatramo pomeranje zvezda u odnosu na objekte u pozadini.

„Mi mjerimo položaje zvijezda na nebu u, recimo, januaru, a zatim čekamo šest mjeseci i mjerimo položaj istih zvijezda u julu kada smo na drugoj strani Sunca“, kaže Kejsi.

Međutim, postoji prag iznad kojeg su objekti već toliko udaljeni - oko 100 svjetlosnih godina - da je opaženi pomak premali da bi pružio koristan proračun. Na ovoj udaljenosti i dalje ćemo biti daleko od ruba naše galaksije.

Sljedeći korak je instalacija glavne sekvence. Oslanja se na naše znanje o tome kako zvijezde određene veličine - poznate kao zvijezde glavnog niza - evoluiraju tokom vremena.

Prvo, mijenjaju boju, postajući crvenije kako stare. Preciznim mjerenjem njihove boje i sjaja, a zatim poređenjem sa onim što je poznato o udaljenosti do zvijezda glavnog niza, mjereno trigonometrijskom paralaksom, možemo procijeniti položaj ovih udaljenijih zvijezda.

Princip iza ovih proračuna je da bi nam zvijezde iste mase i starosti izgledale jednako sjajne da su na istoj udaljenosti od nas. Ali budući da to često nije slučaj, možemo koristiti razliku u mjerenjima da shvatimo koliko su ona zaista daleko.

Zvijezde glavnog niza korištene za ovu analizu smatraju se jednim od tipova "standardnih svijeća" - tijela čiju veličinu (ili sjaj) možemo matematički izračunati. Ove svijeće su raštrkane po svemiru i predvidljivo obasjavaju Univerzum. Ali zvijezde glavne sekvence nisu jedini primjeri.

Ovo razumijevanje povezanosti svjetline s udaljenosti omogućava nam da razumijemo udaljenosti do još udaljenijih objekata - poput zvijezda u drugim galaksijama. Pristup glavne sekvence više neće funkcionirati jer je svjetlost ovih zvijezda - koje su udaljene milionima svjetlosnih godina, ako ne i više - teško precizno analizirati.

Ali 1908. godine naučnica po imenu Henrietta Swan Leavitt sa Harvarda napravila je fantastično otkriće koje nam je pomoglo da izmerimo ove kolosalne udaljenosti. Swan Leavitt je shvatio da postoji posebna klasa zvijezda - .

"Ona je primijetila da određena vrsta zvijezda mijenja svoj sjaj tokom vremena, a ova promjena sjaja, u pulsiranju ovih zvijezda, direktno je povezana s tim koliko su sjajne po prirodi", kaže Kejsi.

Drugim riječima, više sjajna zvezda Klasa Cefeida će "pulsirati" sporije (tokom mnogo dana) od slabijeg Cefeida. Budući da astronomi vrlo lako mogu izmjeriti puls Cefeide, mogu odrediti koliko je zvijezda sjajna. Zatim, posmatrajući koliko nam se čini svijetlim, mogu izračunati njegovu udaljenost.

Ovaj princip je sličan pristupu glavne sekvence po tome što je svjetlina ključna. Međutim, važno je da se udaljenost može izmjeriti na razne načine. I što više načina imamo za mjerenje udaljenosti, to bolje možemo razumjeti pravi razmjer naša kosmička dvorišta.

Otkriće takvih zvijezda u našoj galaksiji je uvjerilo Harlowa Shapleya u njenu veliku veličinu.

Početkom 1920-ih Edwin Hubble je otkrio cefeidu na najbližoj i zaključio da je udaljena samo milion svjetlosnih godina.

Danas, prema našim najbolje procjene, ova galaksija je udaljena 2,54 miliona svjetlosnih godina. Stoga je Hubble pogriješio. Ali to ni na koji način ne umanjuje njegove zasluge. Jer još uvijek pokušavamo izračunati udaljenost do Andromede. 2,54 miliona godina - ovaj broj je u suštini rezultat relativno nedavnih proračuna.

Čak je i sada teško zamisliti razmjere Univerzuma. Možemo to procijeniti, i to vrlo dobro, ali, istina, vrlo je teško precizno izračunati udaljenosti između galaksija. Univerzum je neverovatno velik. I to nije ograničeno na našu galaksiju.

Hubble je također mjerio svjetlinu eksplodirajućeg tipa 1A. Mogu se vidjeti u prilično udaljenim galaksijama, milijardama svjetlosnih godina daleko. Budući da se svjetlina ovih proračuna može izračunati, možemo odrediti koliko su udaljeni, baš kao što smo učinili sa Cefeidima. Supernove tipa 1A i cefeide su primjeri onoga što astronomi nazivaju standardnim svijećama.

Postoji još jedna karakteristika svemira koja nam može pomoći da izmjerimo zaista velike udaljenosti. Ovo je crveni pomak.

Ako ste ikada čuli sirenu hitne pomoći ili policijskog automobila kako projuri kraj vas, upoznati ste s Doplerovim efektom. Kada se hitna pomoć približi, sirena zvuči jače, a kada se udalji, sirena se ponovo gasi.

Ista stvar se dešava i sa svetlosnim talasima, samo u malim razmerama. Ovu promjenu možemo otkriti analizom svjetlosnog spektra udaljenih tijela. U ovom spektru će biti tamnih linija jer pojedinačne boje apsorbuju elementi u i oko izvora svjetlosti - površine zvijezda, na primjer.

Što su objekti dalje od nas, to će se ove linije dalje pomicati prema crvenom kraju spektra. I to ne samo zato što su objekti udaljeni od nas, već zato što se i oni vremenom udaljavaju od nas, zbog širenja Univerzuma. A posmatranje crvenog pomaka svjetlosti iz udaljenih galaksija zapravo nam pruža dokaz da se Univerzum zaista širi.