Universumet är ett enormt utrymme fylt med nebulosor, stjärnkluster, enskilda stjärnor, planeter med deras satelliter, olika kometer, asteroider och, i slutändan, ett vakuum, såväl som mörk materia. Det är så enormt att fullständigheten av svaret på frågan om hur stor den är, tyvärr begränsas av vår nuvarande tekniska utveckling. Men att förstå universums storlek innebär att man förstår flera viktiga faktorer. En av dessa faktorer är till exempel en förståelse av hur kosmos uppför sig, samt en förståelse av att det vi ser bara är det så kallade "observerbara universum." Vi kan inte ta reda på de verkliga dimensionerna av universum, eftersom våra kapaciteter inte tillåter oss att se dess "kant".
Allt utanför det synliga universum är fortfarande ett mysterium för oss och är föremål för oändlig debatt och debatt bland astrofysiker i alla ränder. Idag kommer vi att försöka förklara med enkla ord vad vetenskapen har kommit till i nuet när det gäller att förstå universums dimensioner, och vi kommer att försöka svara på en av de mest brinnande och komplexa frågorna om dess natur. Men låt oss först titta på de grundläggande principerna för hur forskare bestämmer avstånd i rymden.
Glans
Den enklaste metoden för att bestämma avstånd i rymden är att använda ljus. Men om vi tar hänsyn till hur ljus sträcker sig i rymden, bör det förstås att de föremål som vi ser från jorden i rymden inte nödvändigtvis kommer att se desamma ut. För att ljus från avlägsna föremål ska nå vår planet kan det faktiskt ta tiotals, hundratals, tusentals eller till och med tiotusentals år.
Ljushastigheten är 300 000 kilometer per sekund, men för rymden, för ett sådant gigantiskt utrymme, är begreppet en sekund inte ett idealiskt värde att mäta. I astronomi är det vanligt att använda termen ljusår för att bestämma avstånd. Ett ljusår motsvarar ungefär ett avstånd på 9 460 730 472 580 800 meter och ger oss inte bara en uppfattning om avståndet utan kan också säga hur lång tid det kommer att ta för ett ljus att nå oss.
Det enklaste exemplet på tids- och distansskillnader är solens ljus. Det genomsnittliga avståndet från oss till solen är cirka 150 000 000 kilometer. Låt oss säga att du har rätt teleskop och ögonskydd för att observera solen. Sammanfattningen är att allt du ser genom ett teleskop faktiskt hände med solen för 8 minuter sedan (det är hur mycket ljus det tar för att komma till jorden). Ljus från Proxima Centauri? Kommer att nå oss bara om fyra år. Eller ta åtminstone en så stor stjärna som Betelgeuse, som snart kommer att bli en supernova. Även om denna händelse inträffade nu, skulle vi inte veta om den förrän mitten av 27-talet!
Kampanjvideo:
Ljus och dess egenskaper har spelat en nyckelroll i vår förståelse av hur enormt universum är. För närvarande tillåter våra förmågor oss att undersöka cirka 46 miljarder ljusår i det observerbara universum. Hur? Allt tack vare distansskalan som används av fysiker och astronomer inom astronomi.
Distansskala
Teleskop är bara ett av verktygen för att mäta kosmiska avstånd och kan inte alltid hantera denna uppgift: ju längre bort ett objekt är, avståndet till vilket vi vill mäta, desto svårare är det att göra det. Radioteleskop är bra för att mäta avstånd och göra observationer endast i vårt solsystem. De kan verkligen tillhandahålla mycket exakta uppgifter. Men man måste bara rikta blicken utanför solsystemet, eftersom deras effektivitet minskas kraftigt. Med tanke på alla dessa problem beslutade astronomer att ta till sig en annan metod för att mäta avstånd - parallax.
Vad är Parallax? Låt oss förklara med ett enkelt exempel. Stäng först det ena ögat och titta på något objekt, och stäng sedan det andra ögat och titta igen på samma objekt. Lägg märke till en liten "förändring i position" för objektet? Denna "skift" kallas parallax, en teknik som används för att bestämma avståndet i rymden. Metoden fungerar bra när det gäller stjärnor som är relativt nära oss - ungefär inom en radie av 100 ljusår. Men när denna metod också blir ineffektiv, tillgriper forskare till andra.
Nästa metod för att bestämma avståndet kallas "huvudsekvensmetoden". Det är baserat på vår kunskap om hur stjärnor av en viss storlek förändras över tiden. Forskare bestämmer först en stjärns ljusstyrka och färg och jämför sedan indikatorerna med stjärnor i närheten med liknande egenskaper, och härleds ett ungefärligt avstånd baserat på dessa data. Återigen är denna metod mycket begränsad och fungerar bara för stjärnor som tillhör vår galax, eller de inom en radie av 100 000 ljusår.
Astronomer litar på Cepheid-mätmetoden för att titta vidare. Det är baserat på upptäckten av den amerikanska astronomen Henrietta Swan Leavitt, som upptäckte förhållandet mellan perioden med ljusförändring och en stjärns ljusstyrka. Tack vare dessa metoder kunde många astronomer beräkna avståndet till stjärnor inte bara inuti vår galax utan också utanför den. I vissa fall talar vi om avstånd på 10 miljoner ljusår.
Och ändå har vi ännu inte kommit nära frågan om universums storlek. Därför vänder vi oss till det ultimata mätverktyget baserat på principen om redshift (eller redshift). Kärnan i rödförskjutning liknar principen om Doppler-effekten. Tänk på en järnvägskorsning. Har du någonsin lagt märke till hur ljudet från ett tågflöde ändras med avståndet, blir starkare när du närmar dig och blir tystare när du flyttar bort?
Ljus fungerar på ungefär samma sätt. Titta på spektrogrammet ovan, se svarta linjer? De anger gränserna för absorption av färg av kemiska element i och runt ljuskällan. Ju mer linjerna flyttas till den röda delen av spektrumet, desto längre är objektet från oss. Forskare använder också dessa spektrogram för att avgöra hur snabbt ett objekt rör sig bort från oss.
Så vi smidigt och kom till vårt svar. Det mesta av det rödsskiftade ljuset kommer från galaxer som är ungefär 13,8 miljarder år gamla.
Ålder är inte huvudsaken
Om du efter att ha läst har kommit till slutsatsen att radien för universum vi observerar endast är 13,8 miljarder ljusår, har du lämnat en viktig detalj. Faktum är att under dessa 13,8 miljarder år efter Big Bang fortsatte universum att expandera. Med andra ord betyder detta att den verkliga storleken på vårt universum är mycket större än vad som anges i våra ursprungliga mätningar.
För att ta reda på universums verkliga storlek är det därför nödvändigt att ta hänsyn till en annan indikator, nämligen hur snabbt universum har expanderat sedan Big Bang. Fysiker säger att de äntligen kunde hämta de nödvändiga siffrorna och är övertygade om att det synliga universums radie just nu är ungefär 46,5 miljarder ljusår.
Det är riktigt också värt att notera att dessa beräkningar bara bygger på vad vi själva kan se. Mer exakt kan de klara sig i rymdens djup. Dessa beräkningar besvarar inte frågan om universums verkliga storlek. Dessutom undrar forskare om viss skillnad, enligt vilken de mer avlägsna galaxerna i vårt universum är för välformade för att anses att de dök upp omedelbart efter Big Bang. Det tog mycket längre tid för denna utvecklingsnivå.
Kanske ser vi bara inte allt?
Det oförklarliga faktum som nämns ovan öppnar upp en hel serie nya problem. Vissa forskare har försökt beräkna hur lång tid det skulle ta för dessa fullbildade galaxer att utvecklas. Exempelvis drog Oxford-forskare att hela universumets storlek kunde vara 250 gånger storleken på den observerade.
Vi kan verkligen mäta avstånd till föremål inom det observerbara universum, men vad som ligger utanför denna gräns vet vi inte. Naturligtvis säger ingen att forskare inte försöker ta reda på det, men som nämnts ovan begränsas våra kapaciteter av vår tekniska utveckling. Dessutom bör man inte omedelbart bortse från antagandet att forskare aldrig känner till hela universums verkliga storlek, med tanke på alla faktorer som är i vägen för att lösa denna fråga.
NIKOLAY KHIZHNYAK