Cât de mare este Universul? - O explicatie

Universul este unmare loc, și este greu să înțelegem dimensiunea imensă, având în vedere ideile noastre finite de distanță aici pe Pământ. Din această cauză, determinarea unui răspuns pentru exact „cât de mare” este dificilă. Totuși, încercarea de a afla dimensiunea imensă a universului implică câțiva factori cheie. Unul este să înțelegem câteva fapte cheie despre modul în care se comportă spațiul în timp ce ne dăm seama că ceea ce vedem este doar „universul observabil”. Este posibil să nu știm cu adevărat adevărata dimensiune arealunivers, pentru că, sincer, pur și simplu nu îl putem vedea.

Deci, ceea ce este dincolo de universul observabil rămâne un mister, deschizând astfel întrebări cu totul noi cu privire la ceea ce se află dincolo de câmpul nostru vizual - ceea ce se întâmplă să fie și subiectul multor cercetări ale astrofizicianului. Aici vom încerca să o descompunem în termeni simpli pentru a încerca să analizăm ceea ce este de fapt una dintre cele mai complexe întrebări ale științei. Dar mai întâi, câteva elemente de bază despre modul în care măsurăm distanța în spațiu.

Folosind lumina pentru a-l da seama

Cel mai simplu mod de a măsura distanța în spațiu este prin utilizarea luminii. Cu toate acestea, datorită modului în care călătorește lumina, este posibil să nu vă dați seama că, atunci când priviți spre ceruri, ceea ce vedeți nu este de fapt cum arată de fapt acel obiect chiar acum în spațiu. În schimb, a fost nevoie literalmente de ani, secole - chiar eoni - pentru ca lumina din acele obiecte îndepărtate să ajungă pe Pământ.

Lumina se deplasează cu o viteză de 186.000 de mile pe secundă, totuși pentru distanțe atât de mari de spațiu, a doua nu este o metodă excelentă de măsurare. Astronomii folosescan lumină în loc să vorbească la distanță. Un singur an lumină este echivalent cu aproximativ șase trilioane de mile și oferă nu numai o idee despre distanță, ci și timpul necesar pentru ca lumina de la obiect să ajungă la tine.

La o scară mult mai mică, aplicăm acest lucru propriului nostru soare. În medie, Soarele este la aproximativ 93 de milioane de mile depărtare. Dacă ai avut telescopul (și ochelarii) potriviti pentru a ne vedea soarele, de fapt vezi cum arăta acum opt minute. Proxima Centauri? Lumina aceea provine acum patru ani. Și, deși Betelgeuse se așteaptă să devină supernova în curând, dacă ar face-o astăzi, nu am ști până la mijlocul secolului 27 - nu este o glumă.

Lumina și proprietățile sale au jucat un rol crucial în învățarea cât de mare este universul nostru și chiar acum - din ceea ce putem spune - marginea universului observabil este la aproximativ 46 de miliarde de ani lumină de Pământul însuși. Dar cum am ajuns acolo? Printr-un proces, astronomii și fizicienii numesc „scara distanței cosmice”.

Scara cosmică de distanță

Telescoapele sunt doar o parte a descoperirii distanței cosmice, iar lucrurile devin mai complexe pe măsură ce ne propunem să măsurăm obiectele din ce în ce mai departe. Radiotelescoapele sunt bine pentru observațiile inițiale din interiorul sistemului nostru solar pentru a măsura distanța, oferind rezultate destul de precise, dar odată ce ieșiți din sistemul nostru solar, radiotelescoapele nu sunt practice. Din această cauză, astronomii apelează acum la ceva numit paralaxă.

O modalitate ușoară de a înțelege paralaxa este folosirea propriilor ochi. Aruncați o privire la un obiect acoperind un ochi și apoi acoperiți ochiul opus. Ați văzut obiectul „se mișcă?” Această schimbare se numește paralaxă și este utilizabilă pentru a calcula o distanță. Sistemul funcționează bine pentru vecinii noștri celesti cei mai apropiați, dar odată ce treceți de aproximativ 100 de ani lumină, schimbarea este atât de imperceptibilă încât este necesară o altă metodă.

Următoarea metodă se numește cevamontarea secvenței principale și se bazează pe cunoștințele noastre despre modul în care stelele cu o anumită dimensiune se schimbă în timp. Se uită la strălucirea și culoarea stelelor mai departe și le compară cu stele mai apropiate pentru a încerca să-i măsoare distanța. Dar, din nou, și asta are limite și va funcționa doar pentru stelele din propria noastră galaxie sau pentru acele la aproximativ 100.000 de ani lumină distanță.

Pentru a merge și mai departe, astronomii se bazează pe o metodă cunoscută sub numele deVariabile cefeide. Bazat pe descoperirea lui Henrietta Swan Leavitt din 1908, care dictează că un anumit tip de stea își variază strălucirea în timp. Aceste variații - fie rapide, fie lente - se referă la cât de strălucitoare sunt. Având în vedere acest lucru, astronomii au reușit să utilizeze conceptul principal de ajustare a secvenței pentru a estima distanțele - unele chiar până la 10 milioane de ani lumină distanță.

Dar încă nu suntem nici pe departe unde trebuie să fim pentru a ne da seama de distanțele mari ale universului nostru. Pentru aceasta, apelăm în cele din urmă la un concept cunoscut sub numele detura roșiecare ne conferă gama necesară pentru a măsura dimensiunea universului nostru. Redshift este foarte similar cu modul în care funcționează efectul Doppler. Imaginează-ți că stai la o trecere de cale ferată. Ai observat vreodată cum claxonul unui tren pare să se schimbe în tonalitate, creșterea se apropie și scade pe măsură ce se îndepărtează?

Lumina funcționează în mod similar. Uită-te la un spectrograf și ia act de liniile sale întunecate. Acest lucru este cauzat de culoarea absorbită de elementele din și din jurul sursei de lumină. Cu cât aceste linii sunt deplasate mai mult către porțiunile roșii ale spectrului - deci termenul - cu atât obiectul este mai îndepărtat. De asemenea, este o indicație a cât de repede se îndepărtează obiectul de noi.

Aici primim în cele din urmă răspunsul nostru. Cea mai redusă lumină provine de la galaxii care au o vechime de aproximativ 13,8 miliarde de ani.

Vârsta nu este totul

Deși ar putea fi ușor să ne gândim că marginea universului nostru observabil se află la numai 13,8 miliarde de ani lumină pe rază de Pământ, vă lipsește o parte importantă a poveștii. În timpul celor 13,8 miliarde de ani, universul a continuat să se extindă după Big Bang. Ceea ce înseamnă acest lucru este că dimensiunea reală a universului nostru este mult, mult mai mare decât măsurarea noastră inițială.

Descoperirea acestui lucru ia în considerare alte cercetări, inclusiv ceea ce știm despre cât de repede s-a extins universul de la Big Bang. Fizicienii au făcut exact acest lucru și acum cred că raza universului observabil este acum la aproximativ 46,5 miliarde de ani lumină distanță.

Cu toate acestea, merită menționat, de asemenea, că calculele noastre se bazează pe ceea ce este de fapt vizibil și văzut. Cele mai îndepărtate galaxii din universul nostru sunt prea bine formate pentru a fi apărute direct după Big Bang, ceea ce creează o enigmă complet nouă.

Si acum ce?

Poate că nu vedem totul

Această problemă încă inexplicabilă deschide un set complet nou de probleme. Unii au încercat să extrapoleze cât a durat acele galaxii îndepărtate prea bine formate pentru a se dezvolta, cum ar fi cercetătorii de la Universitatea Oxford din Regatul Unit care au estimat că întregul univers ar putea fi de 250 de ori mai mare decât universul nostru observabil. Încercați să vă înfășurați capul.

Cu toate acestea, unii cred într-o teorie și mai nebună care ar sugera că universul nostru ar putea fi unul dintre un număr infinit de alte universuri - acest lucru este cunoscut ca un multivers. Acest subiect în sine ar necesita un articol complet diferit dacă am vrea chiar să încercăm să zgâriem suprafața care înconjoară principiile de bază referitoare la teorie. Deci, deși putem măsura limitele universului observabil, nu avem nicio idee despre ce se află dincolo de el.

Desigur, asta nu înseamnă că oamenii de știință nu încearcă să-și dea seama. Cu alte cuvinte? Putem doar ghici cât de mare este universul și oamenii de știință s-ar putea să nu aibă niciodată un răspuns exact din cauza tuturor factorilor posibili în joc.