Вселената е огромно пространство, изпълнено с мъглявини, звездни клъстери, отделни звезди, планети със своите спътници, различни комети, астероиди и в крайна сметка вакуум, както и тъмна материя. Тя е толкова огромна, че пълнотата на отговора на въпроса колко е голяма, за съжаление, е ограничена от сегашното ни ниво на технологично развитие. Въпреки това, разбирането на размера на Вселената включва разбиране на няколко ключови фактора. Един от тези фактори, например, е разбирането за това как се държи космосът, както и разбирането, че това, което виждаме, е просто така наречената „наблюдаема вселена“. Не можем да открием истинските измерения на Вселената, защото нашите възможности не ни позволяват да видим нейния „ръб“.
Всичко извън видимата Вселена все още е загадка за нас и е обект на безкрайни дебати и дебати сред астрофизиците от всички ивици. Днес ще се опитаме да обясним с прости думи до какво е стигнала науката към настоящия момент по отношение на разбирането на измеренията на Вселената и ще се опитаме да отговорим на един от най-горещите и сложни въпроси за нейната същност. Но първо, нека разгледаме основните принципи как учените определят разстоянието в космоса.
блясък
Най-простият метод за определяне на разстоянието в пространството е чрез използване на светлина. Ако обаче вземем предвид начина, по който светлината пътува в космоса, тогава трябва да се разбере, че онези обекти, които виждаме от Земята в космоса, не е задължително да изглеждат еднакво. Всъщност, за да може светлината от отдалечени обекти да достигне до нашата планета, може да са необходими десетки, стотици, хиляди или дори десетки хиляди години.
Скоростта на светлината е 300 000 километра в секунда, но за пространството, за такова гигантско пространство, концепцията за секунда не е идеална стойност за измерване. В астрономията е обичайно да се използва терминът светлинна година за определяне на разстоянието. Една светлинна година е приблизително еквивалентна на разстояние 9,460,730,472,580,800 метра и ни дава не само представа за разстоянието, но и може да каже колко време ще отнеме светлината на обект, за да достигне до нас.
Най-простият пример за разликите във времето и разстоянието е светлината на Слънцето. Средното разстояние от нас до Слънцето е около 150 000 000 километра. Да речем, че имате правилния телескоп и защита на очите за наблюдение на Слънцето. Долната линия е, че всичко, което ще видите чрез телескоп, всъщност се е случило със Слънцето преди 8 минути (това е колко светлина е необходима, за да стигнете до Земята). Светлина на Проксима Кентавър? Ще стигне до нас само след четири години. Или вземете поне такава голяма звезда като Бетелгейзе, която скоро ще се превърне в свръхнова. Дори ако това събитие се случи сега, ние нямаше да знаем за него чак до средата на 27 век!
Промоционално видео:
Светлината и нейните свойства са изиграли ключова роля за разбирането ни колко огромна е Вселената. В момента възможностите ни позволяват да разгледаме около 46 милиарда светлинни години от наблюдаваната вселена. Как? Всичко благодарение на скалата на разстоянието, използвана от физиците и астрономите в астрономията.
Мащаб на разстояние
Телескопите са само един от инструментите за измерване на космически разстояния и не винаги са в състояние да се справят с тази задача: колкото по-далеч е даден обект, толкова разстоянието, до което искаме да измерваме, толкова по-трудно е да го направим. Радио телескопите са чудесни за измерване на разстояния и извършване на наблюдения само в рамките на нашата слънчева система. Те наистина са в състояние да предоставят много точни данни. Но човек трябва само да насочи погледа си извън Слънчевата система, тъй като тяхната ефективност рязко намалява. С оглед на всички тези проблеми астрономите решиха да прибегнат до друг метод за измерване на разстоянието - паралакс.
Какво е Parallax? Нека да обясним с прост пример. Първо затворете едното око и погледнете някой обект, а след това затворете другото око и погледнете отново същия обект. Забелязвате лека „промяна в позицията“на обекта? Тази "смяна" се нарича паралакс, техника, използвана за определяне на разстоянието в пространството. Методът работи чудесно, когато става дума за звезди, които са сравнително близо до нас - приблизително в радиус от 100 светлинни години. Но когато този метод също стане неефективен, учените прибягват до други.
Следващият метод за определяне на разстоянието се нарича "метод на основната последователност". Тя се основава на нашите знания как звездите с определен размер се променят с течение на времето. Учените първо определят яркостта и цвета на една звезда, а след това сравняват показателите с близки звезди със сходни характеристики, извеждайки приблизително разстояние въз основа на тези данни. Отново този метод е много ограничен и работи само за звезди, които принадлежат към нашата галактика, или такива в радиус от 100 000 светлинни години.
Астрономите разчитат на метода за измерване на Цефеид, за да търсят по-нататък. Тя се основава на откритието на американската астроном Хенриета Суон Леавит, която откри връзката между периода на промяна на яркостта и светимостта на звезда. Благодарение на този метод много астрономи успяха да изчислят разстоянието до звездите не само вътре в нашата галактика, но и извън нея. В някои случаи говорим за разстояния от 10 милиона светлинни години.
И въпреки това все още не сме се доближили до въпроса за размера на Вселената. Затова се обръщаме към върховия инструмент за измерване, основан на принципа на червено изместване (или червено изместване). Същността на червеното изместване е подобна на принципа на ефекта на Доплер. Помислете за жп прелез. Винаги забелязвате ли как звукът на свирка на влак се променя с разстояние, засилвайки се, когато се приближавате и става по-тих, когато се отдалечавате?
Светлината работи по почти същия начин. Погледнете спектрограмата по-горе, вижте черни линии? Те посочват границите на абсорбция на цвета от химически елементи в и около източника на светлина. Колкото повече линиите се изместват към червената част на спектъра, толкова по-далеч обектът е от нас. Учените също използват тези спектрограми, за да определят колко бързо даден обект се отдалечава от нас.
Така гладко и стигнахме до нашия отговор. По-голямата част от червената изместена светлина идва от галактики на възраст около 13,8 милиарда години.
Възрастта не е основното
Ако след като прочетете, стигнете до извода, че радиусът на Вселената, която наблюдаваме, е само 13,8 милиарда светлинни години, значи сте изоставили една важна подробност. Факт е, че през тези 13,8 милиарда години след Големия взрив Вселената продължава да се разширява. С други думи, това означава, че реалният размер на нашата Вселена е много по-голям, отколкото е посочено в нашите първоначални измервания.
Следователно, за да разберете реалните размери на Вселената, е необходимо да се вземе предвид друг показател, а именно колко бързо се е разширила Вселената след Големия взрив. Физиците казват, че най-накрая са успели да извлекат необходимите числа и са уверени, че радиусът на видимата Вселена в момента е около 46,5 милиарда светлинни години.
Вярно е, също така си струва да се отбележи, че тези изчисления се основават само на това, което ние самите можем да видим. По-точно, те са в състояние да разберат в дълбините на космоса. Тези изчисления не отговарят на въпроса за истинския размер на Вселената. Освен това учените се чудят на някакво разминаване, според което по-далечните галактики в нашата Вселена са твърде добре оформени, за да се счита, че са се появили веднага след Големия взрив. Отне много повече време за това ниво на развитие.
Може би просто не виждаме всичко?
Посоченият по-горе необясним факт отваря цяла поредица от нови проблеми. Някои учени са се опитали да изчислят колко време ще отнеме тези напълно формирани галактики. Например, учените от Оксфорд заключиха, че размерът на цялата Вселена може да бъде 250 пъти по-голям от наблюдаваната.
Наистина сме в състояние да измерим разстоянията до обектите в наблюдаваната вселена, но какво не се намира отвъд тази граница, ние не знаем. Разбира се, никой не казва, че учените не се опитват да го разберат, но, както бе споменато по-горе, възможностите ни са ограничени от нивото на технологичния ни прогрес. Освен това не бива веднага да се отхвърля предположението, че учените никога не могат да знаят реалния размер на цялата Вселена, като се имат предвид всички фактори, които са в пътя на решаването на този въпрос.
НИКОЛАЙ ХИЖНЯК