Viditeľná časť vesmíru. Rozmery vesmíru: od Mliečnej dráhy po Metagalaxiu

Portál je informačným zdrojom, kde môžete získať veľa užitočných a zaujímavých poznatkov týkajúcich sa vesmíru. V prvom rade si povieme niečo o našom a iných Vesmíroch, o nebeských telesách, čiernych dierach a javoch v hlbinách vesmíru.

Súhrn všetkého, čo existuje, hmoty, jednotlivých častíc a priestoru medzi týmito časticami sa nazýva vesmír. Podľa vedcov a astrológov je vek vesmíru približne 14 miliárd rokov. Veľkosť viditeľnej časti vesmíru zaberá asi 14 miliárd svetelných rokov. A niektorí tvrdia, že vesmír sa rozprestiera na viac ako 90 miliárd svetelných rokov. Pre väčšie pohodlie je pri výpočte takýchto vzdialeností zvykom používať parsek. Jeden parsek sa rovná 3,2616 svetelným rokom, to znamená, že parsek je vzdialenosť, na ktorú je priemerný polomer obežnej dráhy Zeme pozorovaný pod uhlom jednej oblúkovej sekundy.

Vyzbrojení týmito indikátormi môžete vypočítať kozmickú vzdialenosť od jedného objektu k druhému. Napríklad vzdialenosť od našej planéty k Mesiacu je 300 000 km alebo 1 svetelná sekunda. V dôsledku toho sa táto vzdialenosť od Slnka zvyšuje na 8,31 svetelných minút.

Počas histórie sa ľudia pokúšali vyriešiť záhady súvisiace s vesmírom a vesmírom. V článkoch na portáli sa môžete dozvedieť nielen o vesmíre, ale aj o moderných vedeckých prístupoch k jeho štúdiu. Všetok materiál je založený na najpokročilejších teóriách a faktoch.

Treba poznamenať, že vesmír zahŕňa veľké množstvo rôznych objektov známych ľuďom. Najznámejšie z nich sú planéty, hviezdy, satelity, čierne diery, asteroidy a kométy. V súčasnosti sa najviac rozumie planétam, keďže na jednej z nich žijeme. Niektoré planéty majú svoje vlastné satelity. Takže Zem má svoj vlastný satelit - Mesiac. Okrem našej planéty sa ich okolo Slnka točí ešte 8.

Vo vesmíre je veľa hviezd, ale každá z nich je iná. Majú rôzne teploty, veľkosti a jas. Keďže všetky hviezdy sú odlišné, sú klasifikované takto:

Bieli trpaslíci;

Obri;

Supergianti;

neutrónové hviezdy;

kvazary;

Pulzary.

Najhustejšia látka, ktorú poznáme, je olovo. Na niektorých planétach môže byť hustota ich látky tisíckrát vyššia ako hustota olova, čo vedcom vyvoláva množstvo otázok.

Všetky planéty sa točia okolo Slnka, ale to tiež nestojí. Hviezdy sa môžu zhromažďovať do zhlukov, ktoré sa zase otáčajú okolo nám ešte neznámeho stredu. Tieto zhluky sa nazývajú galaxie. Naša galaxia sa nazýva Mliečna dráha. Všetky doteraz vykonané štúdie naznačujú, že väčšina hmoty, ktorú vytvárajú galaxie, je pre ľudí zatiaľ neviditeľná. Z tohto dôvodu sa nazývala temná hmota.

Za najzaujímavejšie sa považujú centrá galaxií. Niektorí astronómovia sa domnievajú, že možným stredom galaxie je čierna diera. Ide o jedinečný jav, ktorý vznikol ako výsledok vývoja hviezdy. Ale zatiaľ sú to všetko len teórie. Vykonávanie experimentov alebo štúdium takýchto javov zatiaľ nie je možné.

Vesmír obsahuje okrem galaxií aj hmloviny (medzihviezdne oblaky pozostávajúce z plynu, prachu a plazmy), kozmické mikrovlnné žiarenie pozadia, ktoré preniká celým priestorom Vesmíru a mnoho ďalších málo známych a dokonca všeobecne neznámych objektov.

Cirkulácia éteru vesmíru

Symetria a rovnováha materiálnych javov je hlavným princípom štrukturálnej organizácie a interakcie v prírode. Navyše vo všetkých formách: hviezdna plazma a hmota, svet a uvoľnené étery. Celá podstata takýchto javov spočíva v ich interakciách a premenách, z ktorých väčšinu predstavuje neviditeľný éter. Nazýva sa aj reliktné žiarenie. Ide o mikrovlnné žiarenie kozmického pozadia s teplotou 2,7 K. Existuje názor, že práve tento vibrujúci éter je základným základom všetkého, čo napĺňa vesmír. Anizotropia distribúcie éteru je spojená so smermi a intenzitou jeho pohybu v rôznych oblastiach neviditeľného a viditeľného priestoru. Celá náročnosť štúdia a výskumu je celkom porovnateľná s ťažkosťami štúdia turbulentných procesov v plynoch, plazme a kvapalinách hmoty.

Prečo mnohí vedci veria, že vesmír je multidimenzionálny?

Po vykonaní experimentov v laboratóriách a v samotnom vesmíre boli získané údaje, z ktorých možno predpokladať, že žijeme vo vesmíre, v ktorom polohu akéhokoľvek objektu možno charakterizovať časom a tromi priestorovými súradnicami. Z tohto dôvodu vzniká predpoklad, že vesmír je štvorrozmerný. Niektorí vedci, ktorí rozvíjajú teórie elementárnych častíc a kvantovej gravitácie, však môžu dospieť k záveru, že existencia veľkého množstva dimenzií je jednoducho nevyhnutná. Niektoré modely vesmíru nevylučujú až 11 dimenzií.

Malo by sa vziať do úvahy, že existencia multidimenzionálneho vesmíru je možná s vysokoenergetickými javmi - čiernymi dierami, veľkým treskom, výbuchmi. Aspoň to je jedna z myšlienok popredných kozmológov.

Rozširujúci sa model vesmíru je založený na všeobecnej teórii relativity. Bolo navrhnuté primerane vysvetliť štruktúru červeného posunu. Expanzia začala v rovnakom čase ako Veľký tresk. Jeho stav ilustruje povrch nafúknutej gumenej lopty, na ktorej boli nanesené bodky – extragalaktické predmety. Keď je takáto lopta nafúknutá, všetky jej body sa od seba vzdialia, bez ohľadu na polohu. Podľa teórie sa vesmír môže rozpínať donekonečna alebo sa zmenšovať.

Baryonická asymetria vesmíru

Výrazný nárast počtu elementárnych častíc v porovnaní s celým počtom antičastíc pozorovaných vo vesmíre sa nazýva baryónová asymetria. Baryóny zahŕňajú neutróny, protóny a niektoré ďalšie elementárne častice s krátkou životnosťou. Táto disproporcia nastala počas éry anihilácie, konkrétne tri sekundy po veľkom tresku. Až do tohto bodu počet baryónov a antibaryónov navzájom zodpovedal. Počas masovej anihilácie elementárnych antičastíc a častíc sa väčšina z nich spojila do párov a zanikla, čím sa vytvorilo elektromagnetické žiarenie.

Age of the Universe na stránke portálu

Moderní vedci sa domnievajú, že náš vesmír je približne 16 miliárd rokov starý. Podľa odhadov môže byť minimálny vek 12-15 miliárd rokov. Minimum je odpudzované najstaršími hviezdami v našej Galaxii. Jeho skutočný vek možno určiť iba pomocou Hubbleovho zákona, ale skutočný neznamená presný.

Horizont viditeľnosti

Guľa s polomerom rovným vzdialenosti, ktorú prejde svetlo počas celej existencie vesmíru, sa nazýva horizont jej viditeľnosti. Existencia horizontu je priamo úmerná expanzii a kontrakcii vesmíru. Podľa Friedmanovho kozmologického modelu sa vesmír začal rozpínať z jedinej vzdialenosti približne pred 15-20 miliardami rokov. Svetlo počas celého času prejde v rozpínajúcom sa vesmíre zvyškovú vzdialenosť, konkrétne 109 svetelných rokov. Z tohto dôvodu môže každý pozorovateľ v momente t0 po začatí procesu expanzie pozorovať len malú časť, ohraničenú guľou, ktorá má v tom momente polomer I. Tie telesá a objekty, ktoré sú v tomto momente za touto hranicou, sú, v zásade nepozorovateľné. Svetlo odrazené od nich jednoducho nestihne doraziť k pozorovateľovi. To nie je možné ani v prípade, že svetlo zhaslo, keď sa začal proces rozširovania.

Kvôli absorpcii a rozptylu v ranom vesmíre, vzhľadom na vysokú hustotu, sa fotóny nemohli šíriť voľným smerom. Preto je pozorovateľ schopný zaznamenať iba to žiarenie, ktoré sa objavilo v ére vesmíru transparentné pre žiarenie. Táto epocha je určená časom t»300 000 rokov, hustotou látky r»10-20 g/cm3 a momentom rekombinácie vodíka. Zo všetkého vyššie uvedeného vyplýva, že čím bližšie je zdroj v galaxii, tým väčšia bude preň hodnota červeného posunu.

Veľký tresk

Moment, keď vesmír začal, sa nazýva Veľký tresk. Tento koncept je založený na skutočnosti, že pôvodne existoval bod (bod singularity), v ktorom bola prítomná všetka energia a všetka hmota. Za základ charakteristiky sa považuje vysoká hustota hmoty. Čo sa stalo pred touto singularitou, nie je známe.

Neexistujú presné informácie o udalostiach a podmienkach, ktoré nastali v čase 5*10-44 sekúnd (moment konca 1. časového kvanta). Z fyzikálneho hľadiska tej doby možno len predpokladať, že vtedy bola teplota približne 1,3 x 1032 stupňov s hustotou hmoty približne 1096 kg/m3. Tieto hodnoty sú limitmi pre aplikáciu existujúcich nápadov. Objavujú sa v dôsledku vzťahu medzi gravitačnou konštantou, rýchlosťou svetla, Boltzmannovými a Planckovými konštantami a nazývajú sa „Planckove konštanty“.

Udalosti, ktoré sú spojené s 5*10-44 až 10-36 sekundami, odrážajú model „inflačného vesmíru“. Moment 10-36 sekúnd sa označuje ako model „horúceho vesmíru“.

V čase od 1-3 do 100-120 sekúnd vznikli jadrá hélia a malý počet jadier iných ľahkých chemických prvkov. Od tohto momentu sa v plyne začal ustanovovať pomer: vodík 78%, hélium 22%. Pred miliónom rokov začala teplota vo vesmíre klesať na 3000-45000 K a začala sa éra rekombinácií. Predtým voľné elektróny sa začali spájať s ľahkými protónmi a atómovými jadrami. Začali sa objavovať atómy hélia a vodíka a malý počet atómov lítia. Látka sa stala transparentnou a odpojilo sa od nej dodnes pozorované žiarenie.

Ďalšiu miliardu rokov existencie vesmíru charakterizoval pokles teploty z 3000-45000 K na 300 K. Vedci nazvali toto obdobie pre vesmír „dobou temna“, pretože ešte neexistovali žiadne zdroje elektromagnetického žiarenia. objavil. V tom istom období sa vplyvom gravitačných síl zahustila heterogenita zmesi počiatočných plynov. Po simulácii týchto procesov na počítači astronómovia zistili, že to nezvratne viedlo k objaveniu sa obrovských hviezd, ktoré miliónkrát presiahli hmotnosť Slnka. Keďže boli také masívne, tieto hviezdy sa zahriali na neuveriteľne vysoké teploty a vyvíjali sa v priebehu desiatok miliónov rokov, po ktorých explodovali ako supernovy. Zahriatím na vysoké teploty povrchy takýchto hviezd vytvorili silné prúdy ultrafialového žiarenia. Začalo sa tak obdobie reionizácie. Plazma, ktorá vznikla v dôsledku takýchto javov, začala vo svojich spektrálnych krátkovlnných rozsahoch silne rozptyľovať elektromagnetické žiarenie. V istom zmysle sa Vesmír začal ponárať do hustej hmly.

Tieto obrovské hviezdy sa stali prvými zdrojmi vo vesmíre chemických prvkov, ktoré sú oveľa ťažšie ako lítium. Začali vznikať vesmírne objekty 2. generácie, ktoré obsahovali jadrá týchto atómov. Tieto hviezdy začali vznikať zo zmesí ťažkých atómov. Došlo k opakovanému typu rekombinácie väčšiny atómov medzigalaktických a medzihviezdnych plynov, čo následne viedlo k novej transparentnosti priestoru pre elektromagnetické žiarenie. Vesmír sa stal presne tým, čo môžeme teraz pozorovať.

Pozorovateľná štruktúra vesmíru na webovom portáli

Pozorovaná časť je priestorovo nehomogénna. Väčšina zhlukov galaxií a jednotlivých galaxií tvorí jej bunkovú alebo voštinovú štruktúru. Stavajú bunkové steny, ktoré sú hrubé niekoľko megaparsekov. Tieto bunky sa nazývajú „dutiny“. Vyznačujú sa veľkou veľkosťou, desiatkami megaparsekov a zároveň neobsahujú látku s elektromagnetickým žiarením. Prázdnota predstavuje asi 50% celkového objemu vesmíru.

Vesmír je všetko, čo existuje. Vesmír je neobmedzený. Preto pri diskusii o veľkosti Vesmíru môžeme hovoriť len o veľkosti jeho pozorovateľnej časti – pozorovateľného Vesmíru.

Pozorovateľný vesmír je guľa so stredom na Zemi (miesto pozorovateľa), má dve veľkosti: 1. zdanlivá veľkosť - Hubbleov polomer - 13,75 miliardy svetelných rokov, 2. skutočná veľkosť - polomer horizontu častíc - 45,7 miliardy svetelných rokov .

Moderný model vesmíru sa nazýva aj model ΛCDM. Písmeno "Λ" znamená prítomnosť kozmologickej konštanty, ktorá vysvetľuje zrýchlené rozpínanie vesmíru. "CDM" znamená, že vesmír je naplnený chladnou temnou hmotou. Nedávne štúdie naznačujú, že Hubbleova konštanta je približne 71 (km/s)/Mpc, čo zodpovedá veku vesmíru 13,75 miliardy rokov. Keď poznáme vek vesmíru, môžeme odhadnúť veľkosť jeho pozorovateľnej oblasti.

Podľa teórie relativity sa informácie o žiadnom objekte nemôžu dostať k pozorovateľovi rýchlosťou väčšou ako je rýchlosť svetla (299 792 458 km/s). Ukazuje sa, pozorovateľ nevidí len objekt, ale jeho minulosť. Čím ďalej je od neho predmet, tým vzdialenejšia minulosť vyzerá. Napríklad pri pohľade na Mesiac vidíme, ako to bolo pred viac ako sekundou, Slnko - pred viac ako ôsmimi minútami, najbližšie hviezdy - roky, galaxie - pred miliónmi rokov atď. V Einsteinovom stacionárnom modeli vesmír nemá žiadne vekové obmedzenie, čo znamená, že jeho pozorovateľná oblasť tiež nie je ničím obmedzená. Pozorovateľ, vyzbrojený čoraz sofistikovanejšími astronomickými prístrojmi, bude pozorovať čoraz vzdialenejšie a starodávnejšie objekty.

Rozmery pozorovateľného vesmíru

Máme iný obraz s moderným modelom vesmíru. Vesmír má podľa nej vek, a teda aj hranicu pozorovania. To znamená, že od zrodu vesmíru žiadny fotón nemohol prejsť vzdialenosť väčšiu ako 13,75 miliardy svetelných rokov. Ukazuje sa, že môžeme povedať, že pozorovateľný vesmír je od pozorovateľa obmedzený na sférickú oblasť s polomerom 13,75 miliardy svetelných rokov. Nie je to však celkom pravda. Netreba zabúdať ani na rozširovanie priestoru Vesmíru. V čase, keď sa fotón dostane k pozorovateľovi, objekt, ktorý ho vyžaroval, bude od nás vzdialený už 45,7 miliardy svetelných rokov. Táto veľkosť je horizontom častíc, je to hranica pozorovateľného vesmíru.

Veľkosť pozorovateľného vesmíru je teda rozdelená na dva typy. Zdanlivá veľkosť, nazývaná aj Hubbleov polomer (13,75 miliardy svetelných rokov). A skutočná veľkosť, nazývaná horizont častíc (45,7 miliardy svetelných rokov).

Dôležité je, že oba tieto horizonty vôbec necharakterizujú skutočnú veľkosť Vesmíru. Po prvé, závisia od polohy pozorovateľa v priestore. Po druhé, časom sa menia. V prípade modelu ΛCDM sa horizont častíc rozširuje rýchlosťou väčšou ako Hubbleov horizont. Moderná veda neodpovedá na otázku, či sa tento trend v budúcnosti zmení. Ale ak predpokladáme, že vesmír sa stále zrýchľuje, potom všetky objekty, ktoré teraz vidíme, skôr či neskôr zmiznú z nášho „zorného poľa“.

V súčasnosti je najvzdialenejšie svetlo pozorované astronómami . Pri pohľade do nej vedci vidia vesmír taký, aký bol 380 tisíc rokov po Veľkom tresku. V tomto momente sa vesmír ochladil natoľko, že bol schopný vyžarovať voľné fotóny, ktoré sú dnes detekované pomocou rádioteleskopov. V tom čase vo vesmíre neboli žiadne hviezdy ani galaxie, ale iba súvislý oblak vodíka, hélia a zanedbateľné množstvo ďalších prvkov. Z nehomogenít pozorovaných v tomto oblaku sa následne vytvoria kopy galaxií. Ukazuje sa, že práve tie objekty, ktoré vzniknú z nehomogenít v kozmickom mikrovlnnom žiarení pozadia, sa nachádzajú najbližšie k horizontu častíc.

Skutočná veľkosť vesmíru

Takže sme sa rozhodli pre veľkosť pozorovateľného vesmíru. Ale čo skutočná veľkosť celého vesmíru? moderná veda nemá informácie o skutočnej veľkosti vesmíru a o tom, či má hranice. Väčšina vedcov však súhlasí s tým, že vesmír je neobmedzený.

Záver

Pozorovateľný vesmír má zdanlivú a skutočnú hranicu, ktorá sa nazýva Hubbleov polomer (13,75 miliardy svetelných rokov) a polomer častíc (45,7 miliardy svetelných rokov). Tieto hranice úplne závisia od polohy pozorovateľa v priestore a časom sa rozširujú. Ak sa polomer Hubbleovho teleskopu rozširuje striktne rýchlosťou svetla, potom sa expanzia horizontu častíc zrýchli. Otázka, či jeho zrýchľovanie časticového horizontu bude pokračovať a či ho nahradí kompresia, zostáva otvorená.

Každý z nás sa aspoň raz zamyslel nad tým, v akom obrovskom svete žijeme. Naša planéta je šialené množstvo miest, dedín, ciest, lesov, riek. Väčšina ľudí ani polovicu z toho za svoj život neuvidí. Je ťažké si predstaviť obrovský rozsah planéty, ale je tu ešte ťažšia úloha. Veľkosť vesmíru je niečo, čo si možno ani ten najrozvinutejší rozum nedokáže predstaviť. Pokúsme sa zistiť, čo si o tom myslí moderná veda.

Základný koncept

Vesmír je všetko, čo nás obklopuje, o čom vieme a hádame, čo bolo, je a bude. Ak znížime intenzitu romantizmu, tak tento pojem definuje vo vede všetko, čo fyzicky existuje, s prihliadnutím na časové hľadisko a zákonitosti, ktorými sa riadi fungovanie, prepojenie všetkých prvkov a pod.

Prirodzene, je dosť ťažké predstaviť si skutočnú veľkosť vesmíru. Vo vede je táto problematika široko diskutovaná a zatiaľ neexistuje konsenzus. Astronómovia sa vo svojich predpokladoch opierajú o existujúce teórie o formovaní sveta, ako ho poznáme, ako aj o údaje získané ako výsledok pozorovania.

Metagalaxia

Rôzne hypotézy definujú vesmír ako bezrozmerný alebo nevýslovne obrovský priestor, o ktorom väčšinou vieme len málo. Pre jasnosť a možnosť diskusie o oblasti dostupnej na štúdium bol zavedený koncept Metagalaxy. Tento termín sa vzťahuje na časť vesmíru, ktorú je možné pozorovať astronomickými metódami. Vďaka zdokonaľovaniu techniky a poznatkov sa neustále zvyšuje. Metagalaxia je súčasťou takzvaného pozorovateľného Vesmíru – priestoru, v ktorom sa hmote za obdobie svojej existencie podarilo dosiahnuť súčasnú polohu. Pokiaľ ide o pochopenie veľkosti vesmíru, väčšina ľudí hovorí o Metagalaxii. Súčasná úroveň technologického rozvoja umožňuje pozorovať objekty nachádzajúce sa vo vzdialenosti až 15 miliárd svetelných rokov od Zeme. Čas, ako vidno, nehrá pri určovaní tohto parametra menšiu úlohu ako priestor.

Vek a veľkosť

Podľa niektorých modelov vesmíru sa nikdy neobjavil, ale existuje navždy. Teória veľkého tresku, ktorá dnes dominuje, však dáva nášmu svetu „východiskový bod“. Podľa astronómov je vek vesmíru približne 13,7 miliardy rokov. Ak sa vrátite v čase, môžete sa vrátiť k Veľkému tresku. Bez ohľadu na to, či je veľkosť vesmíru nekonečná, jeho pozorovateľná časť má hranice, pretože rýchlosť svetla je konečná. Zahŕňa všetky miesta, ktoré môžu ovplyvniť pozorovateľa na Zemi od Veľkého tresku. Veľkosť pozorovateľného vesmíru sa zväčšuje v dôsledku jeho neustáleho rozpínania. Podľa posledných odhadov zaberá priestor 93 miliárd svetelných rokov.

veľa

Pozrime sa, aký je vesmír. Rozmery vesmíru, vyjadrené tvrdými číslami, sú, samozrejme, úžasné, no ťažko pochopiteľné. Pre mnohých bude ľahšie pochopiť rozsah sveta okolo nás, ak budú vedieť, koľko systémov, ako je Slnečná sústava, sa do neho zmestí.

Naša hviezda a jej okolité planéty sú len malou časťou Mliečnej dráhy. Podľa astronómov obsahuje galaxia približne 100 miliárd hviezd. Niektorí z nich už objavili exoplanéty. Nie je to len veľkosť vesmíru, čo je pozoruhodné, ale priestor, ktorý zaberá jeho nevýznamná časť, Mliečna dráha, vzbudzuje rešpekt. Svetlu trvá cesta cez našu galaxiu stotisíc rokov!

Miestna skupina

Extragalaktická astronómia, ktorá sa začala rozvíjať po objavoch Edwina Hubblea, popisuje mnohé štruktúry podobné Mliečnej dráhe. Jeho najbližšími susedmi sú hmlovina Andromeda a Veľký a Malý Magellanov mrak. Spolu s niekoľkými ďalšími „satelitmi“ tvoria miestnu skupinu galaxií. Od susedného podobného útvaru ho delí približne 3 milióny svetelných rokov. Je dokonca strašidelné predstaviť si, koľko času by trvalo modernému lietadlu prekonať takú vzdialenosť!

Pozorované

Všetky miestne skupiny oddeľuje široká oblasť. Metagalaxia zahŕňa niekoľko miliárd štruktúr podobných Mliečnej dráhe. Veľkosť vesmíru je skutočne úžasná. Trvá 2 milióny rokov, kým svetelný lúč prekoná vzdialenosť z Mliečnej dráhy do hmloviny Andromeda.

Čím ďalej sa od nás kúsok vesmíru nachádza, tým menej vieme o jeho súčasnom stave. Keďže rýchlosť svetla je konečná, vedci môžu získať informácie len o minulosti takýchto objektov. Z rovnakých dôvodov, ako už bolo spomenuté, je oblasť vesmíru dostupná pre astronomický výskum obmedzená.

Iné svety

To však nie sú všetky úžasné informácie, ktoré charakterizujú Vesmír. Rozmery vonkajšieho priestoru zjavne výrazne presahujú metagalaxiu a pozorovateľnú časť. Teória inflácie zavádza taký pojem ako Multivesmír. Pozostáva z mnohých svetov, pravdepodobne vytvorených súčasne, navzájom sa nepretínajúcich a vyvíjajúcich sa samostatne. Súčasná úroveň technologického rozvoja nedáva nádej na poznanie takýchto susedných Vesmírov. Jedným z dôvodov je rovnaká konečnosť rýchlosti svetla.

Rýchly pokrok vo vesmírnej vede mení naše chápanie toho, aký veľký je vesmír. Súčasný stav astronómie, jej konštitutívne teórie a výpočty vedcov sú pre nezasvätených ťažko pochopiteľné. Aj povrchné štúdium problematiky však ukazuje, aký obrovský je svet, ktorého sme súčasťou a ako málo o ňom ešte vieme.

Priemer Mesiaca je 3000 km, Zem je 12800 km, Slnko je 1,4 milióna kilometrov, pričom vzdialenosť od Slnka k Zemi je 150 miliónov km. Priemer Jupitera, najväčšej planéty našej slnečnej sústavy, je 150 tisíc km. Nie nadarmo sa hovorí, že Jupiter by mohol byť na videu hviezda, vedľa sa nachádza Jupiter pracovné hviezda, jej veľkosť () je ešte menšia ako Jupiter. Mimochodom, odkedy sme sa dotkli Jupitera, možno ste nepočuli, ale Jupiter sa neotáča okolo Slnka. Faktom je, že hmotnosť Jupitera je taká veľká, že stred rotácie Jupitera a Slnka sa nachádza mimo Slnka, takže Slnko aj Jupiter rotujú spolu okolo spoločného stredu rotácie.

Podľa niektorých výpočtov je v našej galaxii, ktorá sa nazýva Mliečna dráha, 400 miliárd hviezd. Toto je ďaleko od najväčšej galaxie v susednej Andromede, ktorá má viac ako bilión hviezd.

Ako je uvedené vo videu o 4:35, o niekoľko miliárd rokov sa naša Mliečna dráha zrazí s Andromedou. Podľa niektorých výpočtov pomocou akejkoľvek nám známej technológie, dokonca vylepšenej v budúcnosti, nebudeme schopní dosiahnuť iné galaxie, pretože sa od nás neustále vzďaľujú. Pomôcť nám môže iba teleportácia. Toto je zlá správa.

Dobrou správou je, že vy a ja sme sa narodili v šťastnom čase, keď vedci vidia iné galaxie a môžu teoretizovať o veľkom tresku a iných javoch. Ak by sme sa narodili oveľa neskôr, keď by sa všetky galaxie rozptýlili ďaleko od seba, potom by sme s najväčšou pravdepodobnosťou neboli schopní zistiť, ako vesmír vznikol, či existovali iné galaxie, či došlo k Veľkému tresku, atď. Verili by sme, že naša Mliečna dráha (v tom čase zjednotená s Andromedou) je jediná a jedinečná v celom vesmíre. Máme však šťastie a niečo vieme. Možno.

Vráťme sa k číslam. Naša malá Mliečna dráha obsahuje až 400 miliárd hviezd, susedná Andromeda ich má viac ako bilión a celkovo je takýchto galaxií v pozorovateľnom vesmíre viac ako 100 miliárd a mnohé z nich obsahujú niekoľko biliónov hviezd. Môže sa to zdať neuveriteľné, že vo vesmíre je toľko hviezd, ale Američania nejako vzali a namierili svoj mohutný Hubbleov teleskop na úplne prázdny priestor na našej oblohe. Potom, čo ho niekoľko dní sledovali, dostali túto fotografiu:

V úplne prázdnej oblasti našej oblohy našli 10 tisíc galaxií (nie hviezd), z ktorých každá obsahuje miliardy a bilióny hviezd. Tu je tento štvorec na našej oblohe pre mierku.

A my nevieme, čo sa deje mimo pozorovateľného vesmíru. Veľkosť vesmíru, ktorý vidíme, je asi 91,5 miliardy svetelných rokov. Čo bude ďalej, nie je známe. Možno je celý náš vesmír len bublinou vo víriacom oceáne multivesmírov. V ktorých môžu dokonca platiť iné fyzikálne zákony, napríklad Archimedov zákon nefunguje a súčet uhlov sa nerovná 360 stupňom.

Užite si to. Rozmery vesmíru na videu:

17:45 23/06/2016

👁 916

Mierku priestoru je ťažké si predstaviť a ešte ťažšie presne určiť. Ale vďaka dômyselným odhadom fyzikov si myslíme, že máme dobrú predstavu o tom, aký veľký je vesmír. „Poďme sa prejsť,“ znelo pozvanie amerického astronóma Harlowa Shapleyho pre publikum vo Washingtone, D.C., v roku 1920. Spolu so svojím kolegom Heberom Curtisom sa zúčastnil takzvanej Veľkej debaty o mieri vesmíru.

Shapley veril, že naša galaxia má priemer 300 000. To je trikrát viac, ako sa teraz predpokladá, ale na tú dobu boli merania celkom dobré. Vypočítal najmä všeobecne správne proporcionálne vzdialenosti v rámci Mliečnej dráhy – napríklad našu polohu voči stredu.

Na začiatku 20. storočia sa však mnohým Shapleyho súčasníkom zdalo 300 000 svetelných rokov ako nejaké absurdne veľké číslo. A predstava, že ostatní ako Mliečna dráha – ktorí boli v nej viditeľní – boli rovnako veľkí, sa vôbec nebrala vážne.

A sám Shapley veril, že Mliečna dráha by mala byť špeciálna. "Aj keď sú špirály znázornené, nie sú porovnateľné vo veľkosti s naším hviezdnym systémom," povedal svojim poslucháčom.

Curtis nesúhlasil. Myslel si a správne, že vo vesmíre je veľa iných galaxií, rozptýlených ako tá naša. Ale jeho východiskovým bodom bol predpoklad, že Mliečna dráha je oveľa menšia, ako Shapley vypočítal. Podľa Curtisových výpočtov mala Mliečna dráha priemer iba 30 000 svetelných rokov – čiže trikrát menší, ako ukazujú moderné výpočty.

Trikrát viac, trikrát menej – hovoríme o takých obrovských vzdialenostiach, že je celkom pochopiteľné, že astronómovia, ktorí sa nad touto témou zamýšľali pred sto rokmi, sa mohli tak mýliť.

Dnes sme si celkom istí, že Mliečna dráha je niekde medzi 100 000 a 150 000 svetelnými rokmi. Pozorovateľný vesmír je, samozrejme, oveľa, oveľa väčší. Predpokladá sa, že má priemer 93 miliárd svetelných rokov. Ale prečo taká dôvera? Ako môžete vôbec niečo také merať pomocou ?

Odkedy Kopernik vyhlásil, že Zem nie je stred, vždy sme sa snažili prepísať naše predstavy o tom, čo je vesmír – a najmä aký môže byť veľký. Dokonca aj dnes, ako uvidíme, zhromažďujeme nové dôkazy, že celý vesmír môže byť oveľa väčší, ako sme si nedávno mysleli.

Caitlin Casey, astronómka z Texaskej univerzity v Austine, študuje vesmír. Hovorí, že astronómovia vyvinuli súbor sofistikovaných nástrojov a meracích systémov na výpočet nielen vzdialenosti od Zeme k iným telesám v našej slnečnej sústave, ale aj medzier medzi galaxiami a dokonca až na samý koniec pozorovateľného vesmíru.

Kroky na meranie tohto všetkého prechádzajú cez vzdialenostnú škálu astronómie. Prvý stupeň tejto škály je pomerne jednoduchý a v súčasnosti sa spolieha na moderné technológie.

"Môžeme jednoducho odraziť rádiové vlny od blízkych v slnečnej sústave, ako a, a zmerať čas, ktorý trvá, kým sa tieto vlny vrátia na Zem," hovorí Casey. "Merania tak budú veľmi presné."

Veľké rádioteleskopy, ako je ten v Portoriku, dokážu túto prácu – ale dokážu aj viac. Arecibo napríklad dokáže odhaliť a dokonca zobraziť ľudí, ktorí lietajú okolo našej slnečnej sústavy, v závislosti od toho, ako sa rádiové vlny odrážajú od povrchu asteroidu.

Ale používanie rádiových vĺn na meranie vzdialeností za našou slnečnou sústavou je nepraktické. Ďalším krokom v tejto kozmickej škále je meranie paralaxy. Robíme to neustále bez toho, aby sme si to uvedomovali. Ľudia, podobne ako mnohé zvieratá, intuitívne chápu vzdialenosť medzi sebou a predmetmi vďaka tomu, že máme dve oči.

Ak podržíte pred sebou nejaký predmet – napríklad ruku – a pozriete sa naň jedným okom otvoreným a potom prepnete na druhé oko, uvidíte, že sa vaša ruka mierne pohne. Toto sa nazýva paralaxa. Rozdiel medzi týmito dvoma pozorovaniami možno použiť na určenie vzdialenosti k objektu.

Náš mozog to robí prirodzene s informáciami z oboch očí a astronómovia robia to isté s blízkymi hviezdami, len používajú iný zmysel: teleskopy.

Predstavte si dve oči plávajúce vo vesmíre na oboch stranách nášho Slnka. Vďaka obežnej dráhe Zeme máme tieto oči a pomocou tejto metódy môžeme pozorovať posun hviezd vzhľadom na objekty v pozadí.

„Polohy hviezd na oblohe meriame napríklad v januári a potom počkáme šesť mesiacov a zmeriame polohy tých istých hviezd v júli, keď sme na druhej strane Slnka,“ hovorí Casey.

Existuje však prah, za ktorým sú objekty už tak ďaleko - asi 100 svetelných rokov - že pozorovaný posun je príliš malý na to, aby poskytol užitočný výpočet. V tejto vzdialenosti budeme stále ďaleko od okraja našej vlastnej galaxie.

Ďalším krokom je inštalácia hlavnej sekvencie. Opiera sa o naše znalosti o tom, ako sa hviezdy určitej veľkosti - známe ako hviezdy hlavnej postupnosti - vyvíjajú v priebehu času.

Po prvé, menia farbu a starnutím sa stávajú červenšie. Presným meraním ich farby a jasu a ich porovnaním s tým, čo je známe o vzdialenosti hviezd hlavnej postupnosti, meranej trigonometrickou paralaxou, môžeme odhadnúť polohu týchto vzdialenejších hviezd.

Princípom týchto výpočtov je, že hviezdy rovnakej hmotnosti a veku by sa nám zdali rovnako jasné, keby boli od nás v rovnakej vzdialenosti. Ale keďže to tak často nie je, môžeme použiť rozdiel v meraniach, aby sme zistili, ako ďaleko v skutočnosti sú.

Hviezdy hlavnej postupnosti používané na túto analýzu sa považujú za jeden z typov „štandardných sviec“ – telies, ktorých veľkosť (alebo jas) môžeme vypočítať matematicky. Tieto sviečky sú rozptýlené po celom vesmíre a predvídateľne osvetľujú vesmír. Ale hviezdy hlavnej postupnosti nie sú jedinými príkladmi.

Toto pochopenie toho, ako jas súvisí so vzdialenosťou, nám umožňuje pochopiť vzdialenosti k ešte vzdialenejším objektom - ako sú hviezdy v iných galaxiách. Prístup hlavnej sekvencie už nebude fungovať, pretože svetlo z týchto hviezd - ktoré sú vzdialené milióny svetelných rokov, ak nie viac - je ťažké presne analyzovať.

V roku 1908 však vedkyňa Henrietta Swan Leavittová z Harvardu urobila fantastický objav, ktorý nám pomohol zmerať tieto obrovské vzdialenosti. Swan Leavitt si uvedomil, že existuje špeciálna trieda hviezd - .

"Všimla si, že určitý typ hviezd časom mení svoju jasnosť a táto zmena jasu pri pulzovaní týchto hviezd priamo súvisí s tým, ako jasné sú od prírody," hovorí Casey.

Inými slovami, jasnejšia hviezda cefeíd bude „pulzovať“ pomalšie (počas mnohých dní) ako slabšia cefeida. Keďže astronómovia dokážu pomerne ľahko zmerať pulz Cefeídy, vedia povedať, aká jasná je hviezda. Potom pozorovaním toho, ako jasný sa nám javí, môžu vypočítať jeho vzdialenosť.

Tento princíp je podobný prístupu hlavnej sekvencie v tom, že kľúčom je jas. Dôležité však je, že vzdialenosť sa dá merať rôznymi spôsobmi. A čím viac spôsobov, ako merať vzdialenosti, tým lepšie dokážeme pochopiť skutočný rozsah nášho kozmického dvora.

Práve objav takýchto hviezd v našej galaxii presvedčil Harlowa Shapleyho o jej veľkých rozmeroch.

Začiatkom 20. rokov objavil Edwin Hubble cefeidu v najbližšej z nich a dospel k záveru, že je vzdialená len milión svetelných rokov.

Dnes náš najlepší odhad je, že táto galaxia je vzdialená 2,54 milióna svetelných rokov. Hubble sa preto mýlil. To však nijako neuberá na jeho zásluhách. Pretože sa stále snažíme vypočítať vzdialenosť do Andromedy. 2,54 milióna rokov – toto číslo je v podstate výsledkom relatívne nedávnych výpočtov.

Dokonca aj teraz je ťažké si predstaviť rozsah vesmíru. Vieme to odhadnúť a veľmi dobre, ale v skutočnosti je veľmi ťažké presne vypočítať vzdialenosti medzi galaxiami. Vesmír je neuveriteľne veľký. A neobmedzuje sa len na našu galaxiu.

Hubble tiež meral jasnosť explodujúceho typu 1A. Možno ich vidieť v dosť vzdialených galaxiách vzdialených miliardy svetelných rokov. Pretože sa jas týchto výpočtov dá vypočítať, môžeme určiť, ako ďaleko sú, rovnako ako sme to urobili s cefeidami. Supernovy typu 1A a cefeidy sú príkladmi toho, čo astronómovia nazývajú štandardné sviečky.

Existuje ďalšia vlastnosť vesmíru, ktorá nám môže pomôcť merať skutočne veľké vzdialenosti. Toto je červený posun.

Ak ste niekedy počuli sirénu sanitky alebo policajného auta, ako sa okolo vás prehnalo, určite poznáte Dopplerov efekt. Keď sa sanitka priblíži, siréna zaznie prenikavo, a keď sa vzdiali, siréna opäť stíchne.

To isté sa deje so svetelnými vlnami, len v malom rozsahu. Túto zmenu môžeme zistiť analýzou svetelného spektra vzdialených telies. V tomto spektre budú tmavé čiary, pretože jednotlivé farby sú absorbované prvkami vo svetelnom zdroji a okolo neho - napríklad povrchmi hviezd.

Čím ďalej sú objekty od nás, tým ďalej smerom k červenému koncu spektra sa tieto čiary posunú. A to nielen preto, že predmety sú od nás ďaleko, ale aj preto, že sa od nás v priebehu času v dôsledku rozpínania vesmíru vzďaľujú. A pozorovanie červeného posunu svetla zo vzdialených galaxií nám v skutočnosti poskytuje dôkaz, že vesmír sa skutočne rozpína.