Visata yra didžiulė erdvė, užpildyta ūkų, žvaigždžių spiečių, atskirų žvaigždžių, planetų su jų palydovais, įvairių kometų, asteroidų ir galiausiai vakuumo, taip pat tamsiosios medžiagos. Jis yra toks didžiulis, kad atsakymo į klausimą, koks jis yra, išsamumą, deja, riboja dabartinis mūsų technologijų išsivystymo lygis. Vis dėlto norint suprasti Visatos dydį, reikia suprasti kelis pagrindinius veiksnius. Pavyzdžiui, vienas iš šių veiksnių yra supratimas apie tai, kaip elgiasi kosmosas, taip pat supratimas, kad tai, ką mes matome, yra tik vadinamoji „stebima visata“. Negalime sužinoti tikrųjų Visatos matmenų, nes mūsų galimybės neleidžia pamatyti jos „krašto“.
Viskas, kas yra už matomos Visatos ribų, mums vis dar yra paslaptis ir yra begalinių diskusijų ir diskusijų tarp visų juostų astrofizikų objektas. Šiandien pabandysime paprastais žodžiais paaiškinti, koks mokslas atėjo iki šios dienos, kad suprastume Visatos dimensijas, ir bandysime atsakyti į vieną labiausiai deginančių ir sudėtingiausių klausimų apie jo prigimtį. Bet pirmiausia pažvelkime į pagrindinius principus, kaip mokslininkai nustato atstumą erdvėje.
- „Salik.biz“
Šviesti
Paprasčiausias atstumo erdvėje nustatymo metodas yra šviesos naudojimas. Tačiau jei atsižvelgsime į šviesos judėjimo erdvėje būdą, reikėtų suprasti, kad tie objektai, kuriuos matome iš Žemės erdvėje, nebūtinai atrodys vienodi. Iš tiesų, norint, kad šviesa iš tolimų objektų pasiektų mūsų planetą, gali prireikti dešimtys, šimtai, tūkstančiai ar net dešimtys tūkstančių metų.
Šviesos greitis yra 300 000 kilometrų per sekundę, tačiau tokiai gigantiškai erdvei kosmoso sekundės koncepcija nėra ideali vertybė. Astronomijoje atstumui nustatyti įprasta naudoti terminą šviesos metai. Vieni šviesmečiai maždaug atitinka 9,460,730,472,580,800 metrų atstumą ir suteikia mums ne tik atstumo supratimą, bet ir gali pasakyti, kiek laiko užtruks, kol objektas mus pasieks.
Paprasčiausias laiko ir atstumo skirtumų pavyzdys yra Saulės šviesa. Vidutinis atstumas nuo mūsų iki Saulės yra apie 150 000 000 kilometrų. Tarkime, kad turite tinkamą teleskopą ir akių apsaugą Saulės stebėjimui. Esmė ta, kad viskas, ką pamatysite per teleskopą, iš tikrųjų nutiko Saulėtei prieš 8 minutes (tai yra kiek šviesos reikia norint patekti į Žemę). Kentauro „Proxima“šviesa? Pasieks mus tik po ketverių metų. Arba pasiimk bent tokią didelę žvaigždę kaip Betelgeuse, kuri netrukus taps supernova. Net jei šis įvykis įvyktų dabar, mes apie jį nežinotume iki 27-ojo amžiaus vidurio!
Reklaminis vaizdo įrašas:
Šviesa ir jos savybės suvaidino pagrindinį vaidmenį suprantant, kokia didžiulė visata. Šiuo metu mūsų galimybės leidžia pažvelgti į maždaug 46 milijardus stebimų Visatos šviesmečių. Kaip? Viskas dėka fizikų ir astronomijos astronomijos naudojamų atstumų skalės.
Atstumo skalė
Teleskopai yra tik viena iš priemonių kosminiams atstumams matuoti ir ne visada sugeba susidoroti su šia užduotimi: kuo toliau objektas, tuo atstumą mes norime išmatuoti, tuo sunkiau jį atlikti. Radijo teleskopai puikiai tinka matuoti atstumus ir stebėti tik mūsų saulės sistemoje. Jie iš tikrųjų geba pateikti labai tikslius duomenis. Jų žvilgsnį tereikia nukreipti už Saulės sistemos ribų, nes jų efektyvumas smarkiai sumažėja. Atsižvelgdami į visas šias problemas, astronomai nusprendė pasirinkti kitą atstumo matavimo metodą - paralaksą.
Kas yra „Parallax“? Paaiškinkime paprastu pavyzdžiu. Pirmiausia užmerkite vieną akį ir pažiūrėkite į kokį nors daiktą, o tada užmerkite kitą akį ir vėl pažiūrėkite į tą patį objektą. Pastebite nedidelį objekto „padėties pasikeitimą“? Šis „poslinkis“vadinamas paralaksu, metodu, naudojamu atstumui erdvėje nustatyti. Šis metodas puikiai tinka, kai kalbame apie žvaigždes, kurios yra palyginti arti mūsų - maždaug 100 šviesmečių spinduliu. Tačiau kai šis metodas taip pat tampa neveiksmingas, mokslininkai griebiasi kitų.
Kitas atstumo nustatymo metodas vadinamas „pagrindinės sekos metodu“. Tai pagrįsta mūsų žiniomis, kaip laikui bėgant keičiasi tam tikro dydžio žvaigždės. Pirmiausia mokslininkai nustato žvaigždės ryškumą ir spalvą, o tada palygina rodiklius su šalia esančiomis žvaigždėmis, turinčiomis panašias charakteristikas, pagal šiuos duomenis apskaičiuodami apytikslį atstumą. Vėlgi, šis metodas yra labai ribotas ir veikia tik žvaigždėms, priklausančioms mūsų galaktikai, arba toms, kurios yra 100 000 šviesos metų spinduliu.
Astronomai, norėdami pažvelgti toliau, remiasi „Cepheid“matavimo metodu. Jis paremtas amerikiečių astronomo Henrietta Swan Leavitt atradimu, kuris atrado ryšį tarp ryškumo pokyčio laikotarpio ir žvaigždės ryškumo. Šio metodo dėka daugelis astronomų sugebėjo apskaičiuoti atstumus iki žvaigždžių ne tik mūsų galaktikos viduje, bet ir už jos ribų. Kai kuriais atvejais mes kalbame apie 10 milijonų šviesmečių atstumą.
Ir vis dėlto mes dar nepriartėjome prie Visatos dydžio klausimo. Todėl mes kreipiamės į aukščiausią matavimo įrankį, pagrįstą raudonojo poslinkio (arba raudonojo poslinkio) principu. Raudonojo poslinkio esmė yra panaši į Doplerio efekto principą. Pagalvokite apie geležinkelio pervažą. Ar kada pastebėjote, kaip traukinio švilpuko garsas keičiasi atsižvelgiant į atstumą, artėjant tampa stipresnis, o tolstant - vis tyliau?
Šviesa veikia panašiai. Pažvelkite į aukščiau esančią spektrogramą, matote juodas linijas? Jie nurodo cheminių elementų spalvos absorbcijos ribas šviesos šaltinyje ir aplink jį. Kuo daugiau linijų pasislenka į raudonąją spektro dalį, tuo toliau objektas yra nuo mūsų. Mokslininkai taip pat naudoja šias spektrogramas, kad nustatytų, kaip greitai objektas tolsta nuo mūsų.
Taigi sklandžiai ir gavome savo atsakymą. Didžioji dalis raudonai perkeltos šviesos sklinda iš galaktikų, kurios yra maždaug 13,8 milijardo metų.
Amžius nėra pagrindinis dalykas
Jei perskaitę padarėte išvadą, kad mūsų stebimos visatos spindulys yra tik 13,8 milijardo šviesmečių, tuomet jūs palikote vieną svarbią detalę. Faktas yra tas, kad per šiuos 13,8 milijardo metų po Didžiojo sprogimo Visata toliau plėtėsi. Kitaip tariant, tai reiškia, kad tikrasis mūsų Visatos dydis yra daug didesnis, nei nurodyta mūsų pradiniuose matavimuose.
Todėl norint sužinoti tikrąjį Visatos dydį, būtina atsižvelgti į kitą rodiklį, būtent, kaip greitai Visata išsiplėtė po Didžiojo sprogimo. Fizikai sako, kad jie pagaliau sugebėjo išvesti reikiamus skaičius ir yra įsitikinę, kad šiuo metu matomos visatos spindulys yra apie 46,5 milijardo šviesos metų.
Tiesa, taip pat verta paminėti, kad šie skaičiavimai grindžiami tik tuo, ką mes patys galime pamatyti. Tiksliau, jie sugeba išsiaiškinti kosmoso gelmėse. Šie skaičiavimai neatsako į klausimą apie tikrąjį Visatos dydį. Be to, mokslininkai stebisi tam tikru neatitikimu, pagal kurį labiau nutolusios galaktikos mūsų Visatoje yra per gerai suformuotos, kad būtų galima manyti, kad jos atsirado iškart po Didžiojo sprogimo. Tokiam išsivystymo lygiui prireikė daug daugiau laiko.
Galbūt mes visko nematome?
Aukščiau paminėtas nepaaiškinamas faktas atveria daugybę naujų problemų. Kai kurie mokslininkai bandė apskaičiuoti, kiek laiko prireiktų šioms visiškai susiformavusioms galaktikoms išsivystyti. Pavyzdžiui, Oksfordo mokslininkai padarė išvadą, kad visos visatos dydis gali būti 250 kartų didesnis už stebimos dydį.
Mes iš tikrųjų sugebame išmatuoti atstumus iki stebimos visatos objektų, bet kas yra už šios ribos, mes nežinome. Žinoma, niekas nesako, kad mokslininkai nemėgina to išsiaiškinti, tačiau, kaip minėta pirmiau, mūsų galimybes riboja mūsų technologinės pažangos lygis. Be to, nereikėtų iš karto atsisakyti prielaidos, kad mokslininkai niekada negali žinoti tikrojo visos visatos dydžio, atsižvelgiant į visus veiksnius, kurie trukdo išspręsti šią problemą.
NIKOLAY KHIZHNYAK