Το μέγεθος του σύμπαντος. Διαστάσεις του Σύμπαντος: από τον Γαλαξία στον Μεταγαλαξία

Σπίτι Συνήθως, όταν μιλούν για το μέγεθος του Σύμπαντος, εννοούντοπικό θραύσμα του Σύμπαντος (Σύμπαν)

, το οποίο είναι διαθέσιμο στην παρατήρησή μας.

Αυτό είναι το λεγόμενο παρατηρήσιμο Σύμπαν - η περιοχή του διαστήματος που είναι ορατή σε εμάς από τη Γη.

Και δεδομένου ότι η ηλικία του Σύμπαντος είναι περίπου 13.800.000.000 χρόνια, όποια κατεύθυνση κι αν κοιτάξουμε, βλέπουμε φως που χρειάστηκε 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια για να φτάσει σε εμάς.

Έτσι, με βάση αυτό, είναι λογικό να πιστεύουμε ότι το παρατηρήσιμο Σύμπαν θα πρέπει να έχει διάμετρο 13,8 x 2 = 27.600.000.000 έτη φωτός.

Αλλά αυτό δεν είναι αλήθεια! Γιατί με την πάροδο του χρόνου ο χώρος διαστέλλεται. Και αυτά τα μακρινά αντικείμενα που εξέπεμψαν φως πριν από 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια έχουν πετάξει ακόμη περισσότερο κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου. Σήμερα απέχουν ήδη περισσότερα από 46,5 δισεκατομμύρια έτη φωτός από εμάς. Ο διπλασιασμός μας δίνει 93 δισεκατομμύρια έτη φωτός.

Έτσι, η πραγματική διάμετρος του παρατηρήσιμου σύμπαντος είναι 93 δισεκατομμύρια έτη φωτός. χρόνια.

Μια οπτική (σε μορφή σφαίρας) αναπαράσταση της τρισδιάστατης δομής του παρατηρήσιμου Σύμπαντος, ορατή από τη θέση μας (το κέντρο του κύκλου).Λευκές γραμμές
υποδεικνύονται τα όρια του παρατηρήσιμου Σύμπαντος.Κηλίδες φωτός
- Αυτά είναι σμήνη από σμήνη γαλαξιών - υπερσμήνη - οι μεγαλύτερες γνωστές δομές στο διάστημα.Γραμμή κλίμακας:
μια διαίρεση παραπάνω είναι 1 δισεκατομμύριο έτη φωτός, κάτω - 1 δισεκατομμύριο parsecs.Το σπίτι μας (στο κέντρο)

Εδώ ορίζεται ως το Υπερσμήνος της Παρθένου, είναι ένα σύστημα που περιλαμβάνει δεκάδες χιλιάδες γαλαξίες, συμπεριλαμβανομένου του δικού μας, του Γαλαξία.

Μια πιο οπτική ιδέα της κλίμακας του παρατηρήσιμου Σύμπαντος δίνεται από την παρακάτω εικόνα:

Χάρτης της θέσης της Γης στο παρατηρήσιμο Σύμπαν - μια σειρά από οκτώ χάρτες από αριστερά προς τα δεξιάεπάνω σειρά: Γη – Ηλιακό Σύστημα – Πλησιέστερα αστέρια – Γαλαξίας Γαλαξίας,κάτω σειρά:

Τοπική Ομάδα Γαλαξιών – Σμήνος Παρθένου – Τοπικό Υπερσμήνος – Παρατηρήσιμο Σύμπαν. Για να νιώσετε και να καταλάβετε καλύτερα για ποια κολοσσιαία ζυγαριά μιλάμε, ασύγκριτη με τις επίγειες ιδέες μας, αξίζει να παρακολουθήσετεμεγεθυσμένη εικόνα αυτού του διαγράμματος V .

πρόγραμμα προβολής πολυμέσων Τι μπορείτε να πείτε για ολόκληρο το Σύμπαν;

Το μέγεθος ολόκληρου του Σύμπαντος (Σύμπαν, Metaverse), πιθανώς, είναι πολύ μεγαλύτερο!

Τι γίνεται με το κέντρο του σύμπαντος; Το παρατηρήσιμο Σύμπαν έχει ένα κέντρο - είμαστε εμείς!Είμαστε στο κέντρο του παρατηρήσιμου Σύμπαντος γιατί το παρατηρήσιμο Σύμπαν είναι απλώς μια περιοχή του διαστήματος ορατή σε εμάς από τη Γη.

Και όπως από έναν ψηλό πύργο βλέπουμε μια κυκλική περιοχή με το κέντρο στον ίδιο τον πύργο, βλέπουμε επίσης μια περιοχή του χώρου με το κέντρο μακριά από τον παρατηρητή. Στην πραγματικότητα, πιο συγκεκριμένα, ο καθένας από εμάς είναι το κέντρο του δικού μας παρατηρήσιμου σύμπαντος.

Αλλά αυτό δεν σημαίνει ότι βρισκόμαστε στο κέντρο ολόκληρου του Σύμπαντος, όπως ο πύργος δεν είναι σε καμία περίπτωση το κέντρο του κόσμου, αλλά μόνο το κέντρο αυτού του κομματιού του κόσμου που μπορεί να φανεί από αυτόν - στον ορίζοντα .

Το ίδιο συμβαίνει και με το παρατηρήσιμο Σύμπαν.

Όταν κοιτάμε τον ουρανό, βλέπουμε φως που έχει ταξιδέψει 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια σε εμάς από μέρη που βρίσκονται ήδη 46,5 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά.

Δεν βλέπουμε τι είναι πέρα ​​από αυτόν τον ορίζοντα.

Η διάμετρος της Σελήνης είναι 3000 km, της Γης είναι 12800 km, του Ήλιου είναι 1,4 εκατομμύρια χιλιόμετρα, ενώ η απόσταση από τον Ήλιο στη Γη είναι 150 εκατομμύρια km. Η διάμετρος του ίδιου του Δία μεγάλος πλανήτηςτο ηλιακό μας σύστημα - 150 χιλιάδες χιλιόμετρα. Δεν είναι για τίποτα που λένε ότι ο Δίας θα μπορούσε να είναι ένα αστέρι στο βίντεο, δίπλα στον Δία εργαζόμενοςαστέρι, το μέγεθός του () είναι ακόμη μικρότερο από τον Δία. Παρεμπιπτόντως, από τότε που αγγίξαμε τον Δία, μπορεί να μην έχετε ακούσει, αλλά ο Δίας δεν περιστρέφεται γύρω από τον Ήλιο. Το γεγονός είναι ότι η μάζα του Δία είναι τόσο μεγάλη που το κέντρο περιστροφής του Δία και του Ήλιου βρίσκεται έξω από τον Ήλιο, επομένως και ο Ήλιος και ο Δίας περιστρέφονται μαζί γύρω από ένα κοινό κέντρο περιστροφής.

Σύμφωνα με ορισμένους υπολογισμούς, υπάρχουν 400 δισεκατομμύρια αστέρια στον γαλαξία μας, ο οποίος ονομάζεται Γαλαξίας. Αυτός απέχει πολύ από τον μεγαλύτερο γαλαξία, ο γειτονικός Ανδρομέδα έχει περισσότερα από ένα τρισεκατομμύριο αστέρια.

Όπως φαίνεται στο βίντεο στο 4:35, σε μερικά δισεκατομμύρια χρόνια ο Γαλαξίας μας θα συγκρουστεί με την Ανδρομέδα. Σύμφωνα με κάποιους υπολογισμούς, χρησιμοποιώντας οποιαδήποτε τεχνολογία που είναι γνωστή σε εμάς, ακόμη και βελτιωμένη στο μέλλον, δεν θα μπορούμε να φτάσουμε σε άλλους γαλαξίες, αφού απομακρύνονται συνεχώς από εμάς. Μόνο η τηλεμεταφορά μπορεί να μας βοηθήσει.Αυτά είναι άσχημα νέα.

Τα καλά νέα είναι ότι εσύ και εγώ γεννηθήκαμε καλή ώραόταν οι επιστήμονες βλέπουν άλλους γαλαξίες και μπορούν να κάνουν θεωρίες μεγάλη έκρηξηκαι άλλα φαινόμενα. Αν είχαμε γεννηθεί πολύ αργότερα, όταν όλοι οι γαλαξίες θα είχαν διασκορπιστεί μακριά ο ένας από τον άλλο, τότε πιθανότατα δεν θα μπορούσαμε να μάθουμε πώς προέκυψε το σύμπαν, αν υπήρχαν άλλοι γαλαξίες, αν υπήρξε Μεγάλη Έκρηξη, και τα λοιπά. Θα πιστεύαμε ότι ο Γαλαξίας μας (ενωμένος εκείνη την εποχή με την Ανδρομέδα) είναι ο μοναδικός και μοναδικός σε ολόκληρο τον κόσμο. Είμαστε όμως τυχεροί και κάτι ξέρουμε. Ισως.

Ας επιστρέψουμε στους αριθμούς. Ο μικρός μας Γαλαξίας περιέχει έως και 400 δισεκατομμύρια αστέρια, η γειτονική Ανδρομέδα έχει περισσότερα από ένα τρισεκατομμύριο, και συνολικά υπάρχουν περισσότεροι από 100 δισεκατομμύρια τέτοιοι γαλαξίες στο παρατηρήσιμο σύμπαν και πολλά από αυτά περιέχουν πολλά τρισεκατομμύρια αστέρια. Μπορεί να φαίνεται απίστευτο ότι υπάρχουν τόσα πολλά αστέρια στο διάστημα, αλλά με κάποιο τρόπο οι Αμερικανοί πήραν και σκηνοθέτησαν τα δυνατά τους τηλεσκόπιο hubbleσε έναν εντελώς άδειο χώρο στον ουρανό μας. Αφού τον παρακολούθησαν για αρκετές ημέρες, έλαβαν αυτή τη φωτογραφία:

Σε μια εντελώς άδεια περιοχή του ουρανού μας, βρήκαν 10 χιλιάδες γαλαξίες (όχι αστέρια), καθένας από τους οποίους περιέχει δισεκατομμύρια και τρισεκατομμύρια αστέρια. Εδώ είναι αυτό το τετράγωνο στον ουρανό μας, για κλίμακα.

Και δεν ξέρουμε τι συμβαίνει έξω από το παρατηρήσιμο σύμπαν. Το μέγεθος του σύμπαντος που βλέπουμε είναι περίπου 91,5 δισεκατομμύρια έτη φωτός. Το τι θα ακολουθήσει είναι άγνωστο. Ίσως ολόκληρο το σύμπαν μας να είναι απλώς μια φούσκα σε έναν στροβιλιζόμενο ωκεανό από πολυσύμπαν. Στους οποίους μπορεί να ισχύουν ακόμη και άλλοι νόμοι της φυσικής, για παράδειγμα, ο νόμος του Αρχιμήδη δεν λειτουργεί και το άθροισμα των γωνιών δεν είναι ίσο με 360 μοίρες.

Απολαμβάνω. Οι διαστάσεις του σύμπαντος στο βίντεο:

Ο ιστότοπος της πύλης είναι ένας πόρος πληροφοριών όπου μπορείτε να λάβετε πολλές χρήσιμες και ενδιαφέρουσες γνώσεις σχετικά με το Διάστημα. Πρώτα απ 'όλα, θα μιλήσουμε για το δικό μας και άλλα Σύμπαν, για ουράνια σώματα, μαύρες τρύπες και φαινόμενα στα βάθη του διαστήματος.

Το σύνολο όλων όσων υπάρχουν, της ύλης, των μεμονωμένων σωματιδίων και του χώρου μεταξύ αυτών των σωματιδίων ονομάζεται Σύμπαν. Σύμφωνα με επιστήμονες και αστρολόγους, η ηλικία του Σύμπαντος είναι περίπου 14 δισεκατομμύρια χρόνια. Το μέγεθος του ορατού τμήματος του Σύμπαντος καταλαμβάνει περίπου 14 δισεκατομμύρια έτη φωτός. Και κάποιοι ισχυρίζονται ότι το Σύμπαν εκτείνεται σε πάνω από 90 δισεκατομμύρια έτη φωτός. Για μεγαλύτερη ευκολία, είναι σύνηθες να χρησιμοποιείται η τιμή parsec για τον υπολογισμό τέτοιων αποστάσεων. Ένα parsec ισούται με 3,2616 έτη φωτός, δηλαδή, ένα parsec είναι η απόσταση στην οποία η μέση ακτίνα της τροχιάς της Γης παρατηρείται υπό γωνία ενός δευτερολέπτου τόξου.

Οπλισμένοι με αυτούς τους δείκτες, μπορείτε να υπολογίσετε την κοσμική απόσταση από το ένα αντικείμενο στο άλλο. Για παράδειγμα, η απόσταση από τον πλανήτη μας μέχρι τη Σελήνη είναι 300.000 km, ή 1 δευτερόλεπτο φωτός. Κατά συνέπεια, αυτή η απόσταση από τον Ήλιο αυξάνεται στα 8,31 λεπτά φωτός.

Σε όλη την ιστορία, οι άνθρωποι προσπάθησαν να λύσουν μυστήρια που σχετίζονται με το Διάστημα και το Σύμπαν. Στα άρθρα στον ιστότοπο της πύλης μπορείτε να μάθετε όχι μόνο για το Σύμπαν, αλλά και για τις σύγχρονες επιστημονικές προσεγγίσεις στη μελέτη του. Όλο το υλικό βασίζεται στις πιο προηγμένες θεωρίες και γεγονότα.

Πρέπει να σημειωθεί ότι το Σύμπαν περιλαμβάνει μεγάλο αριθμό γνωστό στους ανθρώπουςδιάφορα αντικείμενα. Οι πιο ευρέως γνωστοί ανάμεσά τους είναι πλανήτες, αστέρια, δορυφόροι, μαύρες τρύπες, αστεροειδείς και κομήτες. Σχετικά με τους πλανήτες αυτή τη στιγμήκατανοητό περισσότερο από όλα, αφού ζούμε σε ένα από αυτά. Μερικοί πλανήτες έχουν τους δικούς τους δορυφόρους. Έτσι, η Γη έχει τον δικό της δορυφόρο - τη Σελήνη. Εκτός από τον πλανήτη μας, υπάρχουν άλλα 8 που περιστρέφονται γύρω από τον Ήλιο.

Υπάρχουν πολλά αστέρια στο Διάστημα, αλλά το καθένα από αυτά είναι διαφορετικό το ένα από το άλλο. Έχουν διαφορετικές θερμοκρασίες, μέγεθος και φωτεινότητα. Δεδομένου ότι όλα τα αστέρια είναι διαφορετικά, ταξινομούνται ως εξής:

Λευκοί νάνοι?

Γίγαντες?

Υπεργίγαντες;

Άστρα νετρονίων;

Κβάζαρ;

Πάλσαρ.

Η πιο πυκνή ουσία που γνωρίζουμε είναι ο μόλυβδος. Σε ορισμένους πλανήτες, η πυκνότητα της ουσίας τους μπορεί να είναι χιλιάδες φορές μεγαλύτερη από την πυκνότητα του μολύβδου, γεγονός που εγείρει πολλά ερωτήματα για τους επιστήμονες.

Όλοι οι πλανήτες περιστρέφονται γύρω από τον Ήλιο, αλλά επίσης δεν μένει ακίνητος. Τα αστέρια μπορούν να συγκεντρωθούν σε σμήνη, τα οποία, με τη σειρά τους, επίσης περιστρέφονται γύρω από ένα κέντρο που είναι ακόμα άγνωστο σε εμάς. Αυτά τα σμήνη ονομάζονται γαλαξίες. Ο γαλαξίας μας ονομάζεται Γαλαξίας. Όλες οι έρευνες που έχουν γίνει μέχρι τώρα το λένε πλέονΗ ύλη που δημιουργούν οι γαλαξίες είναι ακόμα αόρατη στους ανθρώπους. Εξαιτίας αυτού, ονομάστηκε σκοτεινή ύλη.

Τα κέντρα των γαλαξιών θεωρούνται τα πιο ενδιαφέροντα. Μερικοί αστρονόμοι πιστεύουν ότι το πιθανό κέντρο του γαλαξία είναι μια μαύρη τρύπα. Αυτό είναι ένα μοναδικό φαινόμενο που σχηματίστηκε ως αποτέλεσμα της εξέλιξης ενός αστεριού. Αλλά προς το παρόν, όλα αυτά είναι απλώς θεωρίες. Η διεξαγωγή πειραμάτων ή η μελέτη τέτοιων φαινομένων δεν είναι ακόμη δυνατή.

Εκτός από τους γαλαξίες, το Σύμπαν περιέχει νεφελώματα (διαστρικά σύννεφα που αποτελούνται από αέριο, σκόνη και πλάσμα), κοσμική ακτινοβολία μικροκυμάτων που διαπερνά ολόκληρο τον χώρο του Σύμπαντος και πολλά άλλα ελάχιστα γνωστά και ακόμη και εντελώς άγνωστα αντικείμενα.

Κυκλοφορία του αιθέρα του Σύμπαντος

Συμμετρία και ισορροπία των υλικών φαινομένων είναι βασική αρχήδομική οργάνωση και αλληλεπίδραση στη φύση. Επιπλέον, σε όλες τις μορφές: αστρικό πλάσμα και ύλη, κόσμος και απελευθερωμένοι αιθέρες. Η όλη ουσία τέτοιων φαινομένων βρίσκεται στις αλληλεπιδράσεις και στους μετασχηματισμούς τους, οι περισσότεροι από τους οποίους αντιπροσωπεύονται από τον αόρατο αιθέρα. Ονομάζεται επίσης υπολειμματική ακτινοβολία. Αυτή είναι η μικροκυματική κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου με θερμοκρασία 2,7 Κ. Υπάρχει η άποψη ότι αυτός ο δονούμενος αιθέρας είναι η θεμελιώδης βάση για οτιδήποτε γεμίζει το Σύμπαν. Η ανισοτροπία της κατανομής του αιθέρα σχετίζεται με τις κατευθύνσεις και την ένταση της κίνησής του σε διάφορες περιοχές του αόρατου και ορατού χώρου. Η όλη δυσκολία της μελέτης και της έρευνας είναι αρκετά συγκρίσιμη με τις δυσκολίες της μελέτης τυρβωδών διεργασιών στα αέρια, τα πλάσματα και τα υγρά της ύλης.

Γιατί πολλοί επιστήμονες πιστεύουν ότι το Σύμπαν είναι πολυδιάστατο;

Μετά από πειράματα σε εργαστήρια και στο ίδιο το Διάστημα, λήφθηκαν δεδομένα από τα οποία μπορούμε να υποθέσουμε ότι ζούμε σε ένα Σύμπαν στο οποίο η θέση οποιουδήποτε αντικειμένου μπορεί να χαρακτηριστεί από χρόνο και τρεις χωρικές συντεταγμένες. Εξαιτίας αυτού, προκύπτει η υπόθεση ότι το Σύμπαν είναι τετραδιάστατο. Ωστόσο, ορισμένοι επιστήμονες, αναπτύσσοντας θεωρίες στοιχειωδών σωματιδίων και κβαντική βαρύτηταμπορεί να καταλήξει στο συμπέρασμα ότι η ύπαρξη μεγάλη ποσότηταοι μετρήσεις είναι απλά απαραίτητες. Ορισμένα μοντέλα του Σύμπαντος δεν αποκλείουν ούτε 11 διαστάσεις.

Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι η ύπαρξη ενός πολυδιάστατου Σύμπαντος είναι δυνατή με φαινόμενα υψηλής ενέργειας - μαύρες τρύπες, μεγάλη έκρηξη, εκρήξεις. Με τουλάχιστον, αυτή είναι μια από τις ιδέες κορυφαίων κοσμολόγων.

Το μοντέλο του διαστελλόμενου σύμπαντος βασίζεται σε γενική θεωρίασχετικότητα. Προτάθηκε να εξηγηθεί επαρκώς η δομή μετατόπισης προς το κόκκινο. Η επέκταση ξεκίνησε ταυτόχρονα με το Big Bang. Η κατάστασή του απεικονίζεται από την επιφάνεια μιας φουσκωμένης λαστιχένιας μπάλας, στην οποία εφαρμόστηκαν κουκκίδες - εξωγαλαξιακά αντικείμενα. Όταν μια τέτοια μπάλα φουσκώνει, όλα τα σημεία της απομακρύνονται το ένα από το άλλο, ανεξάρτητα από τη θέση. Σύμφωνα με τη θεωρία, το Σύμπαν μπορεί είτε να διαστέλλεται επ’ αόριστον είτε να συστέλλεται.

Βαρυονική ασυμμετρία του Σύμπαντος

Η σημαντική αύξηση του αριθμού των στοιχειωδών σωματιδίων σε ολόκληρο τον αριθμό των αντισωματιδίων που παρατηρούνται στο Σύμπαν ονομάζεται ασυμμετρία βαρυονίου. Τα βαρυόνια περιλαμβάνουν νετρόνια, πρωτόνια και μερικά άλλα βραχύβια στοιχειώδη σωματίδια. Αυτή η δυσαναλογία συνέβη κατά την εποχή του αφανισμού, δηλαδή τρία δευτερόλεπτα μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Μέχρι αυτό το σημείο, ο αριθμός των βαρυονίων και των αντιβαρυονίων αντιστοιχούσε μεταξύ τους. Κατά τη μαζική εξόντωση στοιχειωδών αντισωματιδίων και σωματιδίων, τα περισσότερα από αυτά ενώθηκαν σε ζεύγη και εξαφανίστηκαν, δημιουργώντας έτσι ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία.

Age of the Universe στον ιστότοπο της πύλης

Οι σύγχρονοι επιστήμονες πιστεύουν ότι το Σύμπαν μας είναι περίπου 16 δισεκατομμυρίων ετών. Σύμφωνα με εκτιμήσεις, η ελάχιστη ηλικία μπορεί να είναι 12-15 δισεκατομμύρια χρόνια. Το ελάχιστο απωθείται από τα παλαιότερα αστέρια στον Γαλαξία μας. Η πραγματική του ηλικία μπορεί να προσδιοριστεί μόνο χρησιμοποιώντας το νόμο του Hubble, αλλά η πραγματική δεν σημαίνει ακριβής.

Ορίζοντας ορατότητας

Μια σφαίρα με ακτίνα ίση με την απόσταση που διανύει το φως σε όλη τη διάρκεια της ύπαρξης του Σύμπαντος ονομάζεται ορίζοντας ορατότητάς της. Η ύπαρξη ενός ορίζοντα είναι ευθέως ανάλογη με τη διαστολή και τη συστολή του Σύμπαντος. Σύμφωνα με το κοσμολογικό μοντέλο του Friedman, το Σύμπαν άρχισε να διαστέλλεται από μια μοναδική απόσταση περίπου πριν από 15-20 δισεκατομμύρια χρόνια. Καθ' όλη τη διάρκεια του χρόνου, το φως διανύει μια υπολειπόμενη απόσταση στο διαστελλόμενο Σύμπαν, δηλαδή 109 έτη φωτός. Εξαιτίας αυτού, κάθε παρατηρητής της στιγμής t0 μετά την έναρξη της διαδικασίας επέκτασης μπορεί να παρατηρήσει μόνο ένα μικρό μέρος, περιορίζεται στη σφαίρα, που έχει ακτίνα Ι ακριβώς αυτή τη στιγμή Εκείνα τα σώματα και τα αντικείμενα που αυτή τη στιγμή βρίσκονται πέρα ​​από αυτό το όριο, κατ' αρχήν, δεν είναι παρατηρήσιμα. Το φως που αντανακλάται από αυτά απλά δεν έχει χρόνο να φτάσει στον παρατηρητή. Αυτό δεν είναι δυνατό ακόμη και αν το φως έβγαινε όταν ξεκίνησε η διαδικασία επέκτασης.

Λόγω της απορρόφησης και της σκέδασης στο πρώιμο Σύμπαν, δεδομένης της υψηλής πυκνότητας, τα φωτόνια δεν μπορούσαν να διαδοθούν σε ελεύθερη κατεύθυνση. Επομένως, ο παρατηρητής είναι σε θέση να ανιχνεύσει μόνο εκείνη την ακτινοβολία που εμφανίστηκε στην εποχή του Σύμπαντος διαφανής στην ακτινοβολία. Αυτή η εποχή καθορίζεται από το χρόνο t»300.000 ετών, την πυκνότητα της ουσίας r»10-20 g/cm3 και τη στιγμή του ανασυνδυασμού του υδρογόνου. Από όλα τα παραπάνω προκύπτει ότι όσο πιο κοντά βρίσκεται η πηγή στον γαλαξία, τόσο μεγαλύτερη θα είναι η τιμή μετατόπισης προς το κόκκινο για αυτήν.

Μεγάλη έκρηξη

Η στιγμή που ξεκίνησε το Σύμπαν ονομάζεται Μεγάλη Έκρηξη. Αυτή η έννοια βασίζεται στο γεγονός ότι αρχικά υπήρχε ένα σημείο (σημείο μοναδικότητας) στο οποίο υπήρχε όλη η ενέργεια και όλη η ύλη. Η βάση του χαρακτηριστικού θεωρείται ότι είναι η υψηλή πυκνότητα της ύλης. Το τι συνέβη πριν από αυτή τη μοναδικότητα είναι άγνωστο.

Δεν υπάρχουν ακριβείς πληροφορίες σχετικά με τα γεγονότα και τις συνθήκες που συνέβησαν τη στιγμή των 5*10-44 δευτερολέπτων (τη στιγμή του τέλους του 1ου χρονικού κβαντικού). Από φυσική άποψη εκείνης της εποχής, μπορεί κανείς μόνο να υποθέσει ότι τότε η θερμοκρασία ήταν περίπου 1,3 * 1032 μοίρες με πυκνότητα ύλης περίπου 1096 kg/m 3. Αυτές οι αξίες είναι τα όρια για την εφαρμογή των υπαρχουσών ιδεών. Εμφανίζονται λόγω της σχέσης μεταξύ της σταθεράς βαρύτητας, της ταχύτητας του φωτός, των σταθερών Boltzmann και Planck και ονομάζονται «σταθερές Planck».

Αυτά τα γεγονότα που σχετίζονται με 5*10-44 έως 10-36 δευτερόλεπτα αντικατοπτρίζουν το μοντέλο του «πληθωριστικού Σύμπαντος». Η στιγμή των 10-36 δευτερολέπτων αναφέρεται ως το μοντέλο «καυτού Σύμπαντος».

Στην περίοδο από 1-3 έως 100-120 δευτερόλεπτα, σχηματίστηκαν πυρήνες ηλίου και ένας μικρός αριθμός πυρήνων από τους υπόλοιπους πνεύμονες χημικά στοιχεία. Από αυτή τη στιγμή, άρχισε να εδραιώνεται μια αναλογία στο αέριο: υδρογόνο 78%, ήλιο 22%. Πριν από ένα εκατομμύριο χρόνια, η θερμοκρασία στο Σύμπαν άρχισε να πέφτει στους 3000-45000 Κ και άρχισε η εποχή του ανασυνδυασμού. Προηγουμένως τα ελεύθερα ηλεκτρόνια άρχισαν να συνδυάζονται με πρωτόνια φωτός και ατομικούς πυρήνες. Άρχισαν να εμφανίζονται άτομα ηλίου και υδρογόνου και ένας μικρός αριθμός ατόμων λιθίου. Η ουσία έγινε διαφανής και η ακτινοβολία, που παρατηρείται ακόμα και σήμερα, αποσυνδέθηκε από αυτήν.

Τα επόμενα δισεκατομμύρια χρόνια ύπαρξης του Σύμπαντος χαρακτηρίστηκαν από μείωση της θερμοκρασίας από 3000-45000 Κ σε 300 Κ. Οι επιστήμονες ονόμασαν αυτή την περίοδο για το Σύμπαν «Σκοτεινή Εποχή» λόγω του γεγονότος ότι δεν υπήρχαν ακόμη πηγές ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. εμφανίστηκε. Την ίδια περίοδο, η ετερογένεια του μείγματος των αρχικών αερίων έγινε πιο πυκνή λόγω της επίδρασης των βαρυτικών δυνάμεων. Έχοντας προσομοιώσει αυτές τις διαδικασίες σε έναν υπολογιστή, οι αστρονόμοι είδαν ότι αυτό οδήγησε αμετάκλητα στην εμφάνιση γιγάντων αστεριών που υπερέβαιναν τη μάζα του Ήλιου κατά εκατομμύρια φορές. Για το λόγο αυτό μεγάλη μάζααυτά τα αστέρια ζεσταίνονταν απίστευτα υψηλές θερμοκρασίεςκαι εξελίχθηκαν σε μια περίοδο δεκάδων εκατομμυρίων ετών, μετά την οποία εξερράγησαν ως σουπερνόβα. Προθέρμανση έως υψηλές θερμοκρασίες, οι επιφάνειες τέτοιων αστεριών δημιουργούσαν ισχυρές ροές υπεριώδη ακτινοβολία. Έτσι ξεκίνησε μια περίοδος επαναϊονισμού. Το πλάσμα που σχηματίστηκε ως αποτέλεσμα τέτοιων φαινομένων άρχισε να διασκορπίζει έντονα την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία στις φασματικές περιοχές βραχέων κυμάτων του. Κατά μία έννοια, το Σύμπαν άρχισε να βυθίζεται σε μια πυκνή ομίχλη.

Αυτά τα τεράστια αστέρια έγιναν οι πρώτες πηγές στο Σύμπαν χημικών στοιχείων που είναι πολύ βαρύτερα από το λίθιο. Άρχισαν να σχηματίζονται διαστημικά αντικείμενα 2ης γενιάς, τα οποία περιείχαν τους πυρήνες αυτών των ατόμων. Αυτά τα αστέρια άρχισαν να δημιουργούνται από μείγματα βαρέων ατόμων. Συνέβη ένας επαναλαμβανόμενος τύπος ανασυνδυασμού των περισσότερων ατόμων διαγαλαξιακών και διαστρικών αερίων, ο οποίος, με τη σειρά του, οδήγησε σε μια νέα διαφάνεια του χώρου για ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Το Σύμπαν έχει γίνει ακριβώς αυτό που μπορούμε να παρατηρήσουμε τώρα.

Παρατηρήσιμη δομή του Σύμπαντος στην πύλη του ιστότοπου

Το παρατηρούμενο τμήμα είναι χωρικά ανομοιογενές. Τα περισσότερα σμήνη γαλαξιών και μεμονωμένοι γαλαξίες σχηματίζουν την κυτταρική ή κυψελοειδή δομή του. Κατασκευάζουν κυτταρικά τοιχώματα με πάχος μερικά megaparsec. Αυτά τα κύτταρα ονομάζονται «κενά». Χαρακτηρίζονται από μεγάλο μέγεθος, δεκάδες megaparsec, και ταυτόχρονα δεν περιέχουν ουσίες με ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Το κενό αντιπροσωπεύει περίπου το 50% του συνολικού όγκου του Σύμπαντος.

Καθένας από εμάς έχει σκεφτεί τουλάχιστον μια φορά σε τι τεράστιο κόσμο ζούμε. Ο πλανήτης μας είναι ένας τρελός αριθμός από πόλεις, χωριά, δρόμους, δάση, ποτάμια. Οι περισσότεροι άνθρωποι δεν προλαβαίνουν να δουν ούτε το μισό στη ζωή τους. Είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς την τεράστια κλίμακα του πλανήτη, αλλά υπάρχει ένα ακόμη πιο δύσκολο έργο. Το μέγεθος του Σύμπαντος είναι κάτι που, ίσως, ούτε ο πιο ανεπτυγμένος νους δεν μπορεί να φανταστεί. Ας προσπαθήσουμε να καταλάβουμε τι πιστεύει η σύγχρονη επιστήμη για αυτό.

Βασική έννοια

Το Σύμπαν είναι ό,τι μας περιβάλλει, ό,τι γνωρίζουμε και μαντεύουμε, τι ήταν, είναι και θα είναι. Αν μειώσουμε την ένταση του ρομαντισμού, τότε αυτή η έννοια ορίζει στην επιστήμη οτιδήποτε υπάρχει φυσικά, λαμβάνοντας υπόψη τη χρονική πτυχή και τους νόμους που διέπουν τη λειτουργία, τη διασύνδεση όλων των στοιχείων κ.λπ.

Φυσικά, είναι αρκετά δύσκολο να φανταστεί κανείς το πραγματικό μέγεθος του Σύμπαντος. Στην επιστήμη, αυτό το θέμα συζητείται ευρέως και δεν υπάρχει ακόμη συναίνεση. Στις υποθέσεις τους, οι αστρονόμοι βασίζονται σε υπάρχουσες θεωρίες για το σχηματισμό του κόσμου όπως τον ξέρουμε, καθώς και σε δεδομένα που λαμβάνονται ως αποτέλεσμα της παρατήρησης.

Μεταγαλαξίας

Διάφορες υποθέσεις ορίζουν το Σύμπαν ως έναν αδιάστατο ή άφατα τεράστιο χώρο, για τα περισσότερα από τα οποία γνωρίζουμε ελάχιστα. Για να γίνει σαφής και η δυνατότητα συζήτησης της περιοχής που είναι διαθέσιμη για μελέτη, εισήχθη η έννοια του Metagalaxy. Αυτός ο όρος αναφέρεται στο μέρος του Σύμπαντος που είναι προσβάσιμο στην παρατήρηση με αστρονομικές μεθόδους. Χάρη στη βελτίωση της τεχνολογίας και της γνώσης, αυξάνεται συνεχώς. Ένας μεταγαλαξίας είναι μέρος του λεγόμενου παρατηρήσιμου Σύμπαντος - ένας χώρος στον οποίο η ύλη, κατά τη διάρκεια της ύπαρξής της, κατάφερε να φτάσει τρέχουσα κατάσταση. Όταν πρόκειται για την κατανόηση του μεγέθους του Σύμπαντος, οι περισσότεροι μιλούν για τον Μεταγαλαξία. Τελευταία τεχνολογίαΟι τεχνολογικές εξελίξεις καθιστούν δυνατή την παρατήρηση αντικειμένων που βρίσκονται σε απόσταση έως και 15 δισεκατομμυρίων ετών φωτός από τη Γη. Ο χρόνος, όπως φαίνεται, δεν παίζει λιγότερο ρόλο στον προσδιορισμό αυτής της παραμέτρου παρά ο χώρος.

Ηλικία και μέγεθος

Σύμφωνα με ορισμένα μοντέλα του Σύμπαντος, δεν εμφανίστηκε ποτέ, αλλά υπάρχει για πάντα. Ωστόσο, η θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης που κυριαρχεί σήμερα δίνει στον κόσμο μας ένα «σημείο εκκίνησης». Σύμφωνα με τους αστρονόμους, η ηλικία του Σύμπαντος είναι περίπου 13,7 δισεκατομμύρια χρόνια. Αν γυρίσετε τον χρόνο πίσω, μπορείτε να επιστρέψετε στη Μεγάλη Έκρηξη. Ανεξάρτητα από το αν το μέγεθος του Σύμπαντος είναι άπειρο, το παρατηρήσιμο τμήμα του έχει όρια, αφού η ταχύτητα του φωτός είναι πεπερασμένη. Περιλαμβάνει όλες εκείνες τις τοποθεσίες που μπορούν να επηρεάσουν έναν παρατηρητή στη γη από τη Μεγάλη Έκρηξη. Το μέγεθος του παρατηρήσιμου Σύμπαντος αυξάνεται λόγω της συνεχούς διαστολής του. Σύμφωνα με πρόσφατες εκτιμήσεις, καταλαμβάνει χώρο 93 δισεκατομμυρίων ετών φωτός.

Πολοί

Ας δούμε πώς είναι το Σύμπαν. Οι διαστάσεις του διαστήματος, εκφρασμένες σε σκληρούς αριθμούς, είναι, φυσικά, εκπληκτικές, αλλά δυσνόητες. Για πολλούς, θα είναι ευκολότερο να κατανοήσουν την κλίμακα του κόσμου γύρω μας αν γνωρίζουν πόσα συστήματα όπως το Ηλιακό Σύστημα χωρούν σε αυτόν.

Το αστέρι μας και οι γύρω του πλανήτες είναι μόνο ένα μικρό μέρος Γαλαξίας. Σύμφωνα με τους αστρονόμους, ο Γαλαξίας περιέχει περίπου 100 δισεκατομμύρια αστέρια. Μερικοί από αυτούς έχουν ήδη ανακαλύψει εξωπλανήτες. Δεν είναι μόνο το μέγεθος του Σύμπαντος που είναι εντυπωσιακό, αλλά ο χώρος που καταλαμβάνει το ασήμαντο μέρος του, ο Γαλαξίας, εμπνέει σεβασμό. Χρειάζεται φως εκατό χιλιάδες χρόνια για να ταξιδέψει στον γαλαξία μας!

Τοπική ομάδα

Η εξωγαλαξιακή αστρονομία, η οποία άρχισε να αναπτύσσεται μετά τις ανακαλύψεις του Edwin Hubble, περιγράφει πολλές δομές παρόμοιες με Γαλαξίας. Οι πιο κοντινοί του γείτονες είναι το Νεφέλωμα της Ανδρομέδας και τα Μεγάλα και Μικρά Νέφη του Μαγγελάνου. Μαζί με αρκετούς άλλους «δορυφόρους» σχηματίζουν την τοπική ομάδα γαλαξιών. Χωρίζεται από έναν γειτονικό παρόμοιο σχηματισμό κατά περίπου 3 εκατομμύρια έτη φωτός. Είναι τρομακτικό να φανταστεί κανείς πόσο θα έπαιρνε σύγχρονα αεροσκάφηκαιρός να καλύψει μια τέτοια απόσταση!

Παρατηρήθηκε

Όλες οι τοπικές ομάδες χωρίζονται από μια μεγάλη περιοχή. Ο μεταγαλαξίας περιλαμβάνει πολλά δισεκατομμύρια δομές παρόμοιες με τον Γαλαξία. Το μέγεθος του Σύμπαντος είναι πραγματικά εκπληκτικό. Χρειάζονται 2 εκατομμύρια χρόνια για να διανύσει μια φωτεινή δέσμη την απόσταση από τον Γαλαξία μέχρι το Νεφέλωμα της Ανδρομέδας.

Όσο πιο μακριά βρίσκεται ένα κομμάτι του χώρου από εμάς, τόσο λιγότερα γνωρίζουμε για την τρέχουσα κατάστασή του. Επειδή η ταχύτητα του φωτός είναι πεπερασμένη, οι επιστήμονες μπορούν να λάβουν πληροφορίες μόνο για το παρελθόν τέτοιων αντικειμένων. Για τους ίδιους λόγους, όπως ήδη αναφέρθηκε, η περιοχή του Σύμπαντος προσβάσιμη στην αστρονομική έρευνα είναι περιορισμένη.

Άλλοι κόσμοι

Ωστόσο, δεν είναι όλες αυτές οι εκπληκτικές πληροφορίες που χαρακτηρίζουν το Σύμπαν. Οι διαστάσεις του διαστήματος, προφανώς, υπερβαίνουν σημαντικά τον Μεταγαλαξία και το παρατηρήσιμο τμήμα. Η θεωρία του πληθωρισμού εισάγει μια τέτοια έννοια όπως το Πολυσύμπαν. Αποτελείται από πολλούς κόσμους, πιθανότατα σχηματισμένους ταυτόχρονα, που δεν τέμνονται μεταξύ τους και αναπτύσσονται ανεξάρτητα. Το σημερινό επίπεδο τεχνολογικής ανάπτυξης δεν δίνει ελπίδες για γνώση τέτοιων γειτονικών Συμπάντων. Ένας από τους λόγους είναι το ίδιο πεπερασμένο της ταχύτητας του φωτός.

Οι ραγδαίες πρόοδοι στην επιστήμη του διαστήματος αλλάζουν την κατανόησή μας για το πόσο μεγάλο είναι το Σύμπαν. Τρέχουσα κατάστασηΗ αστρονομία, οι θεωρίες που τη συνθέτουν και οι υπολογισμοί των επιστημόνων είναι δύσκολο να κατανοηθούν από τους μη μυημένους. Ωστόσο, ακόμη και μια επιφανειακή μελέτη του θέματος δείχνει πόσο τεράστιος είναι ο κόσμος, μέρος του οποίου είμαστε κι εμείς, και πόσο λίγα γνωρίζουμε ακόμα γι' αυτόν.

👁 916

Η κλίμακα του χώρου είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς και ακόμη πιο δύσκολο να προσδιοριστεί με ακρίβεια. Αλλά χάρη στις λαμπρές εικασίες των φυσικών, πιστεύουμε ότι έχουμε μια καλή ιδέα για το πόσο μεγάλο είναι το σύμπαν. «Ας κάνουμε μια βόλτα», ήταν η πρόσκληση που έκανε ο Αμερικανός αστρονόμος Χάρλοου Σάπλεϊ σε ένα κοινό στην Ουάσιγκτον, DC, το 1920. Πήρε μέρος στο λεγόμενο Great Debate για την κλίμακα του Σύμπαντος, μαζί με τον συνάδελφό του Heber Curtis.

Ο Shapley πίστευε ότι ο γαλαξίας μας είχε διάμετρο 300.000. Αυτό είναι τρεις φορές περισσότερο από ό,τι πιστεύεται τώρα, αλλά για εκείνη την εποχή οι μετρήσεις ήταν αρκετά καλές. Συγκεκριμένα, υπολόγισε τις γενικά σωστές αναλογικές αποστάσεις εντός του Γαλαξία - τη θέση μας σε σχέση με το κέντρο, για παράδειγμα.

Στις αρχές του 20ου αιώνα, ωστόσο, 300.000 έτη φωτός φαίνονταν κάπως παράλογα σε πολλούς από τους συγχρόνους του Shapley ένας μεγάλος αριθμός. Και η ιδέα ότι άλλοι όπως ο Γαλαξίας - που ήταν ορατοί μέσα - ήταν τόσο μεγάλοι δεν ελήφθη καθόλου σοβαρά υπόψη.

Και ο ίδιος ο Shapley πίστευε ότι ο Milky Way έπρεπε να είναι ξεχωριστός. «Ακόμη κι αν οι σπείρες αντιπροσωπεύονται, δεν είναι συγκρίσιμες σε μέγεθος με το αστρικό μας σύστημα», είπε στους ακροατές του.

Ο Κέρτις διαφώνησε. Σκέφτηκε, και δικαίως, ότι υπήρχαν πολλοί άλλοι γαλαξίες στο Σύμπαν, διάσπαρτοι σαν τον δικό μας. Αλλά το σημείο εκκίνησης του ήταν η υπόθεση ότι ο Γαλαξίας ήταν πολύ μικρότερος από ό,τι είχε υπολογίσει ο Shapley. Σύμφωνα με τους υπολογισμούς του Κέρτις, ο Γαλαξίας είχε διάμετρο μόλις 30.000 έτη φωτός - ή τρεις φορές μικρότερος από ό,τι δείχνουν οι σύγχρονοι υπολογισμοί.

Τρεις φορές περισσότερο, τρεις φορές λιγότερο - μιλάμε γιαγια τόσο τεράστιες αποστάσεις που είναι αρκετά κατανοητό ότι οι αστρονόμοι που σκέφτηκαν αυτό το θέμα πριν από εκατό χρόνια θα μπορούσαν να κάνουν τόσο λάθος.

Σήμερα είμαστε αρκετά βέβαιοι ότι ο Γαλαξίας έχει διάμετρο κάπου μεταξύ 100.000 και 150.000 ετών φωτός. Το παρατηρήσιμο Σύμπαν είναι, φυσικά, πολύ, πολύ μεγαλύτερο. Πιστεύεται ότι έχει διάμετρο 93 δισεκατομμύρια έτη φωτός. Γιατί όμως τέτοια εμπιστοσύνη; Πώς μπορείς να μετρήσεις κάτι τέτοιο με ;

Από τότε που ο Κοπέρνικος δήλωσε ότι η Γη δεν είναι το κέντρο, παλεύαμε πάντα να ξαναγράψουμε τις ιδέες μας για το τι είναι το Σύμπαν - και κυρίως πόσο μεγάλο μπορεί να είναι. Ακόμη και σήμερα, όπως θα δούμε, συγκεντρώνουμε νέα στοιχεία ότι ολόκληρο το Σύμπαν μπορεί να είναι πολύ μεγαλύτερο από ό,τι πιστεύαμε πρόσφατα.

Η Caitlin Casey, αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Ώστιν, μελετά το σύμπαν. Λέει ότι οι αστρονόμοι έχουν αναπτύξει ένα σύνολο έξυπνων οργάνων και συστημάτων μέτρησης για να υπολογίσουν όχι μόνο την απόσταση από τη Γη σε άλλα σώματα στο ηλιακό μας σύστημα, αλλά και τα κενά μεταξύ των γαλαξιών και ακόμη και μέχρι το τέλος του παρατηρήσιμου σύμπαντος.

Τα βήματα για τη μέτρηση όλων αυτών περνούν από την κλίμακα απόστασης της αστρονομίας. Το πρώτο στάδιο αυτής της κλίμακας είναι αρκετά απλό και στις μέρες μας βασίζεται στη σύγχρονη τεχνολογία.

«Μπορούμε απλά να αναπηδήσουμε ραδιοκύματα από τα κοντινά στο ηλιακό σύστημα, όπως και, και να μετρήσουμε το χρόνο που χρειάζεται για να επιστρέψουν αυτά τα κύματα στη Γη», λέει ο Casey. «Οι μετρήσεις θα είναι επομένως πολύ ακριβείς».

Μεγάλα ραδιοτηλεσκόπια όπως αυτό στο Πουέρτο Ρίκο μπορούν να κάνουν αυτή τη δουλειά - αλλά μπορούν επίσης να κάνουν περισσότερα. Το Arecibo, για παράδειγμα, μπορεί να ανιχνεύσει να πετάει γύρω μας ηλιακό σύστημακαι μάλιστα να δημιουργήσουν εικόνες τους, ανάλογα με το πώς αντανακλώνται τα ραδιοκύματα από την επιφάνεια του αστεροειδούς.

Αλλά η χρήση ραδιοκυμάτων για τη μέτρηση αποστάσεων πέρα ​​από το ηλιακό μας σύστημα δεν είναι πρακτική. Το επόμενο βήμα σε αυτή την κοσμική κλίμακα είναι η μέτρηση της παράλλαξης. Αυτό το κάνουμε συνέχεια χωρίς καν να το καταλάβουμε. Οι άνθρωποι, όπως πολλά ζώα, κατανοούν διαισθητικά την απόσταση μεταξύ τους και των αντικειμένων λόγω του γεγονότος ότι έχουμε δύο μάτια.

Εάν κρατήσετε ένα αντικείμενο μπροστά σας - το χέρι σας, για παράδειγμα - και το κοιτάξετε με το ένα μάτι ανοιχτό και μετά μεταβείτε στο άλλο μάτι, θα δείτε το χέρι σας να κινείται ελαφρά. Αυτό ονομάζεται παράλλαξη. Η διαφορά μεταξύ αυτών των δύο παρατηρήσεων μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της απόστασης από το αντικείμενο.

Ο εγκέφαλός μας το κάνει αυτό φυσικά με πληροφορίες και από τα δύο μάτια, και οι αστρονόμοι κάνουν το ίδιο με κοντινά αστέρια, μόνο που χρησιμοποιούν μια διαφορετική αίσθηση: τα τηλεσκόπια.

Φανταστείτε δύο μάτια να επιπλέουν στο διάστημα, εκατέρωθεν του Ήλιου μας. Χάρη στην τροχιά της Γης, έχουμε αυτά τα μάτια και μπορούμε να παρατηρήσουμε τη μετατόπιση των αστεριών σε σχέση με αντικείμενα στο βάθος χρησιμοποιώντας αυτή τη μέθοδο.

«Μετράμε τις θέσεις των αστεριών στον ουρανό, ας πούμε, τον Ιανουάριο, και μετά περιμένουμε έξι μήνες και μετράμε τις θέσεις των ίδιων αστεριών τον Ιούλιο, όταν βρισκόμαστε στην άλλη πλευρά του Ήλιου», λέει ο Casey.

Ωστόσο, υπάρχει ένα όριο πέρα ​​από το οποίο τα αντικείμενα βρίσκονται ήδη τόσο μακριά - περίπου 100 έτη φωτός - που η παρατηρούμενη μετατόπιση είναι πολύ μικρή για να παρέχει έναν χρήσιμο υπολογισμό. Σε αυτή την απόσταση θα είμαστε ακόμα μακριά από την άκρη του δικού μας γαλαξία.

Το επόμενο βήμα είναι η εγκατάσταση της κύριας ακολουθίας. Βασίζεται στη γνώση μας για το πώς τα αστέρια ενός συγκεκριμένου μεγέθους - γνωστά ως αστέρια της κύριας ακολουθίας - εξελίσσονται με την πάροδο του χρόνου.

Πρώτον, αλλάζουν χρώμα, γίνονται πιο κόκκινα καθώς γερνούν. Μετρώντας με ακρίβεια το χρώμα και τη φωτεινότητά τους, και στη συνέχεια συγκρίνοντάς το με αυτό που είναι γνωστό για την απόσταση από τα αστέρια της κύριας ακολουθίας, όπως μετράται με την τριγωνομετρική παράλλαξη, μπορούμε να εκτιμήσουμε τη θέση αυτών των πιο απομακρυσμένων αστέρων.

Η αρχή πίσω από αυτούς τους υπολογισμούς είναι ότι αστέρια ίδιας μάζας και ηλικίας θα μας φαινόταν εξίσου φωτεινά αν βρίσκονταν στην ίδια απόσταση από εμάς. Αλλά επειδή συχνά δεν συμβαίνει αυτό, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τη διαφορά στις μετρήσεις για να καταλάβουμε πόσο μακριά είναι πραγματικά.

Τα αστέρια της κύριας ακολουθίας που χρησιμοποιούνται για αυτήν την ανάλυση θεωρούνται ένας από τους τύπους "τυποποιημένων κεριών" - σώματα των οποίων το μέγεθος (ή φωτεινότητα) μπορούμε να υπολογίσουμε μαθηματικά. Αυτά τα κεριά είναι διάσπαρτα σε όλο το διάστημα και αναμενόμενα φωτίζουν το Σύμπαν. Αλλά τα αστέρια της κύριας ακολουθίας δεν είναι τα μόνα παραδείγματα.

Αυτή η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο η φωτεινότητα σχετίζεται με την απόσταση μας επιτρέπει να κατανοήσουμε τις αποστάσεις από ακόμα πιο μακρινά αντικείμενα - όπως τα αστέρια σε άλλους γαλαξίες. Η προσέγγιση της κύριας ακολουθίας δεν θα λειτουργεί πλέον επειδή το φως από αυτά τα αστέρια - τα οποία απέχουν εκατομμύρια έτη φωτός, αν όχι περισσότερα - είναι δύσκολο να αναλυθεί με ακρίβεια.

Αλλά το 1908, μια επιστήμονας με το όνομα Henrietta Swan Leavitt από το Χάρβαρντ έκανε μια φανταστική ανακάλυψη που μας βοήθησε να μετρήσουμε αυτές τις κολοσσιαίες αποστάσεις. Ο Swan Leavitt συνειδητοποίησε ότι υπήρχε μια ειδική κατηγορία αστέρων - .

«Παρατήρησε ότι ένας συγκεκριμένος τύπος αστεριού αλλάζει τη φωτεινότητά του με την πάροδο του χρόνου και αυτή η αλλαγή στη φωτεινότητα, στον παλμό αυτών των άστρων, σχετίζεται άμεσα με το πόσο φωτεινά είναι από τη φύση τους», λέει ο Κέισι.

Με άλλα λόγια, περισσότερα φωτεινό αστέριΤο μάθημα των Κηφείδων θα «παλμίσει» πιο αργά (σε πολλές ημέρες) από ένα πιο αδύναμο Κηφείδη. Επειδή οι αστρονόμοι μπορούν πολύ εύκολα να μετρήσουν τον παλμό του Κηφείδη, μπορούν να πουν πόσο φωτεινό είναι το αστέρι. Στη συνέχεια, παρατηρώντας πόσο φωτεινό μας φαίνεται, μπορούν να υπολογίσουν την απόστασή του.

Αυτή η αρχή είναι παρόμοια με την προσέγγιση της κύριας ακολουθίας στο ότι η φωτεινότητα είναι το κλειδί. Ωστόσο, το σημαντικό είναι ότι η απόσταση μπορεί να μετρηθεί με διάφορους τρόπους. Και όσο περισσότερους τρόπους έχουμε για να μετρήσουμε τις αποστάσεις, τόσο καλύτερα μπορούμε να καταλάβουμε αληθινή κλίμακατις κοσμικές αυλές μας.

Ήταν η ανακάλυψη τέτοιων αστεριών στον δικό μας γαλαξία που έπεισε τον Χάρλοου Σάπλεϊ για το μεγάλο του μέγεθος.

Στις αρχές της δεκαετίας του 1920, ο Έντουιν Χαμπλ ανακάλυψε έναν Κηφεΐδα στο πλησιέστερο και κατέληξε στο συμπέρασμα ότι ήταν μόλις ένα εκατομμύριο έτη φωτός μακριά.

Σήμερα, σύμφωνα με το δικό μας καλύτερες εκτιμήσεις, αυτός ο γαλαξίας απέχει 2,54 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά. Επομένως, το Hubble έκανε λάθος. Αλλά αυτό σε καμία περίπτωση δεν μειώνει τα πλεονεκτήματά του. Γιατί ακόμα προσπαθούμε να υπολογίσουμε την απόσταση από την Ανδρομέδα. 2,54 εκατομμύρια χρόνια - αυτός ο αριθμός είναι ουσιαστικά το αποτέλεσμα σχετικά πρόσφατων υπολογισμών.

Ακόμη και τώρα, η κλίμακα του Σύμπαντος είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς. Μπορούμε να το εκτιμήσουμε, και πολύ καλά, αλλά, στην πραγματικότητα, είναι πολύ δύσκολο να υπολογίσουμε με ακρίβεια τις αποστάσεις μεταξύ των γαλαξιών. Το σύμπαν είναι απίστευτα μεγάλο. Και δεν περιορίζεται στον γαλαξία μας.

Το Hubble μέτρησε επίσης τη φωτεινότητα του εκρηκτικού τύπου 1Α. Μπορούν να φανούν σε αρκετά μακρινούς γαλαξίες, δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά. Επειδή η φωτεινότητα αυτών των υπολογισμών μπορεί να υπολογιστεί, μπορούμε να προσδιορίσουμε πόσο μακριά βρίσκονται, ακριβώς όπως κάναμε με τους Κηφείδες. Οι σουπερνόβα τύπου 1Α και οι Κηφείδες είναι παραδείγματα αυτού που οι αστρονόμοι αποκαλούν τυπικά κεριά.

Υπάρχει ένα άλλο χαρακτηριστικό του Σύμπαντος που μπορεί να μας βοηθήσει να μετρήσουμε πραγματικά μεγάλες αποστάσεις. Αυτό είναι μετατόπιση στο κόκκινο.

Αν έχετε ακούσει ποτέ τη σειρήνα ενός ασθενοφόρου ή ενός αστυνομικού αυτοκινήτου να περνάει βιαστικά δίπλα σας, είστε εξοικειωμένοι με το φαινόμενο Doppler. Όταν πλησιάζει το ασθενοφόρο, η σειρήνα ακούγεται πιο δυνατά και όταν απομακρύνεται, η σειρήνα σβήνει ξανά.

Το ίδιο συμβαίνει και με τα ελαφρά κύματα, μόνο σε μικρή κλίμακα. Μπορούμε να ανιχνεύσουμε αυτήν την αλλαγή αναλύοντας το φάσμα φωτός των μακρινών σωμάτων. Θα υπάρχουν σκούρες γραμμές σε αυτό το φάσμα επειδή μεμονωμένα χρώματα απορροφώνται από στοιχεία μέσα και γύρω από την πηγή φωτός - για παράδειγμα, τις επιφάνειες των αστεριών.

Όσο περισσότερα αντικείμενα είναι από εμάς, τόσο πιο μακριά προς το κόκκινο άκρο του φάσματος θα μετατοπιστούν αυτές οι γραμμές. Και αυτό δεν συμβαίνει μόνο επειδή τα αντικείμενα βρίσκονται μακριά από εμάς, αλλά επειδή επίσης απομακρύνονται από εμάς με την πάροδο του χρόνου, λόγω της διαστολής του Σύμπαντος. Και η παρατήρηση της ερυθρής μετατόπισης του φωτός από μακρινούς γαλαξίες μας παρέχει στην πραγματικότητα στοιχεία ότι το Σύμπαν πράγματι διαστέλλεται.