Universet er et enormt rum fyldt med tåger, stjerne klynger, individuelle stjerner, planeter med deres satellitter, forskellige kometer, asteroider og i sidste ende et vakuum såvel som mørkt stof. Det er så enormt, at fuldstændigheden af svaret på spørgsmålet om, hvor stort det er, desværre er begrænset af vores nuværende niveau af teknologiudvikling. At forstå universets størrelse involverer imidlertid forståelse af flere nøglefaktorer. En af disse faktorer er for eksempel en forståelse af, hvordan kosmos opfører sig, samt en forståelse af, at det, vi ser, bare er det såkaldte "observerbare univers." Vi kan ikke finde ud af de sande dimensioner af universet, fordi vores evner ikke tillader os at se dets "kant".
Alt uden for det synlige univers er stadig et mysterium for os og er genstand for uendelig debat og debat blandt astrofysikere i alle striber. I dag vil vi forsøge at forklare med enkle ord, hvad videnskaben er nået frem til i øjeblikket med hensyn til at forstå universets dimensioner, og vi vil forsøge at besvare et af de mest brændende og komplekse spørgsmål om dets natur. Men lad os først se på de grundlæggende principper for, hvordan forskere bestemmer afstand i rummet.
Skinne
Den enkleste metode til bestemmelse af afstand i rummet er ved at bruge lys. Hvis vi dog tager højde for den måde, hvorpå lys bevæger sig i rummet, skal det forstås, at de objekter, som vi ser fra Jorden i rummet, ikke nødvendigvis vil se de samme ud. Faktisk, for at lys fra fjerne objekter kan nå vores planet, kan det tage titusinder, hundreder, tusinder eller endda titusinder af år.
Lysets hastighed er 300.000 kilometer i sekundet, men for plads til et så gigantisk rum er begrebet et sekund ikke en ideel værdi at måle. I astronomi er det sædvanligt at bruge udtrykket lysår til at bestemme afstand. Et lysår svarer stort set til en afstand på 9.460.730.472.580.800 meter og giver os ikke kun en idé om afstanden, men kan også fortælle, hvor lang tid det vil tage for et objekts lys at nå os.
Det enkleste eksempel på tids- og afstandsforskelle er solens lys. Den gennemsnitlige afstand fra os til solen er omkring 150.000.000 kilometer. Lad os sige, at du har det rigtige teleskop og øjenbeskyttelse til at observere solen. Hovedpunkterne er, at alt, hvad du vil se gennem et teleskop, faktisk skete med Solen for 8 minutter siden (dette er, hvor meget lys det tager at komme til Jorden). Lys fra Proxima Centauri? Vil kun nå os om fire år. Eller tag mindst en så stor stjerne som Betelgeuse, som snart er ved at blive en supernova. Selv hvis denne begivenhed skete nu, ville vi ikke vide om den før i midten af det 27. århundrede!
Salgsfremmende video:
Lys og dets egenskaber har spillet en nøglerolle i vores forståelse af, hvor enormt universet er. I øjeblikket tillader vores evner os at undersøge omkring 46 milliarder lysår i det observerbare univers. Hvordan? Alt takket være afstandskalaen, som fysikere og astronomer har brugt i astronomi.
Afstandsskala
Teleskoper er blot et af værktøjerne til måling af kosmiske afstande og er ikke altid i stand til at klare denne opgave: jo længere væk objektet er, den afstand, som vi vil måle, jo vanskeligere er det at gøre det. Radioteleskoper er store til at måle afstande og kun foretage observationer inden for vores solsystem. De er faktisk i stand til at levere meget nøjagtige data. Men man skal kun rette deres blik uden for solsystemet, da deres effektivitet reduceres kraftigt. I betragtning af alle disse problemer besluttede astronomer at ty til en anden metode til måling af afstand - parallax.
Hvad er Parallax? Lad os forklare med et simpelt eksempel. Luk først det ene øje og se på et eller andet objekt, og luk derefter det andet øje og se igen på det samme objekt. Læg mærke til en lille "ændring i position" af objektet? Denne "skift" kaldes parallax, en teknik der bruges til at bestemme afstand i rummet. Metoden fungerer godt, når det kommer til stjerner, der er relativt tæt på os - cirka inden for en radius på 100 lysår. Men når denne metode også bliver ineffektiv, tyr forskere til andre.
Den næste metode til bestemmelse af afstanden kaldes "hovedsekvensmetoden". Det er baseret på vores viden om, hvordan stjerner i en bestemt størrelse ændrer sig over tid. Videnskabsmænd bestemmer først lysstyrken og farven på en stjerne og sammenligner derefter indikatorerne med nærliggende stjerner med lignende egenskaber, hvorved der opnås en omtrentlig afstand baseret på disse data. Igen er denne metode meget begrænset og fungerer kun for stjerner, der hører til vores galakse, eller dem inden for en radius på 100.000 lysår.
Astronomer er afhængige af Cepheid-målemetoden for at se nærmere. Det er baseret på opdagelsen af den amerikanske astronom Henrietta Swan Leavitt, der opdagede forholdet mellem perioden med lysstyrkeændringen og lysets stjerne. Takket være disse metoder var mange astronomer i stand til at beregne afstanden til stjerner ikke kun inde i vores galakse, men også uden for den. I nogle tilfælde taler vi om afstande på 10 millioner lysår.
Og alligevel er vi endnu ikke kommet tæt på spørgsmålet om universets størrelse. Derfor henvender vi os til det ultimative måleværktøj baseret på princippet om rødskift (eller rødskift). Essensen af rødskift svarer til princippet om Doppler-effekten. Tænk på en jernbaneovergang. Har du nogensinde lagt mærke til, hvordan lyden af et togfløjte ændrer sig med afstanden, bliver stærkere, når du nærmer dig og bliver mere støjsvage, når du bevæger dig væk?
Lys fungerer på meget samme måde. Se på spektrogrammet ovenfor, se sorte streger? De angiver grænserne for absorption af farve ved kemiske elementer i og omkring lyskilden. Jo mere linierne flyttes til den røde del af spektret, jo længere er objektet fra os. Forskere bruger også disse spektrogrammer til at bestemme, hvor hurtigt et objekt bevæger sig væk fra os.
Så vi glat og kom til vores svar. Det meste af det rødskiftede lys kommer fra galakser, der er omkring 13,8 milliarder år gamle.
Alder er ikke den vigtigste ting
Hvis du efter at have læst er kommet til den konklusion, at radius for universet, vi observerer, kun er 13,8 milliarder lysår, så har du udeladt en vigtig detalje. Faktum er, at i løbet af disse 13,8 milliarder år efter Big Bang fortsatte universet med at ekspandere. Med andre ord betyder dette, at den virkelige størrelse af vores univers er meget større end angivet i vores originale målinger.
Derfor er det nødvendigt at tage højde for en anden indikator, nemlig hvor hurtigt universet har ekspanderet siden Big Bang, for at finde ud af, hvordan universet er reelt. Fysikere siger, at de endelig var i stand til at udlede de nødvendige tal og er sikre på, at det synlige universs radius i øjeblikket er omkring 46,5 milliarder lysår.
Det er sandt, at det også er værd at bemærke, at disse beregninger kun er baseret på, hvad vi selv kan se. Mere præcist er de i stand til at slå sig ud i rummet. Disse beregninger besvarer ikke spørgsmålet om universets ægte størrelse. Derudover undrer forskere sig over en vis uoverensstemmelse, hvorefter fjernere galakser i vores univers er for godt formet til at blive betragtet som, at de optrådte umiddelbart efter Big Bang. Det tog meget længere tid for dette udviklingsniveau.
Måske ser vi bare ikke alt?
Den ovenfor forklarede kendsgerning åbner en hel række nye problemer. Nogle forskere har forsøgt at beregne, hvor lang tid det vil tage, før disse fuldt dannede galakser udvikler sig. For eksempel konkluderede Oxford-forskere, at størrelsen på hele universet kunne være 250 gange størrelsen på det observerede.
Vi er faktisk i stand til at måle afstande til objekter i det observerbare univers, men hvad der ligger uden for denne grænse, ved vi ikke. Ingen siger selvfølgelig, at forskere ikke prøver at finde ud af det, men som nævnt ovenfor er vores evner begrænset af vores teknologiske fremskridt. Derudover skal man heller ikke straks bortse fra antagelsen om, at forskere måske aldrig kender hele universets reelle størrelse i betragtning af alle de faktorer, der er i vejen for at løse dette problem.
NIKOLAY KHIZHNYAK