Illustration Credit: NASA and the European Space Agency.
Mūsų stebima Visata
Kai tamsią naktį (toli nuo miesto šviesų) mes žvelgiame į giedrą dangų, mes matome nuo žvaigždžių sklindančias šviesas iš tolimų Visatos vietų. Kuo toliau šviesos šaltinis, tuo daugiau reikia laiko, kad šviesa mus pasiektų. Kai žvelgiame į Mėnulį, saulės šviesa, kurią jis atspindi (Mėnulis negamina savo šviesos, kaip tai daro Saulė) pasiekia mūsų akis per 1,3 sekundę. Mes matome jį tokį , koks jis buvo prieš 1,3 sekundę. Jei kas nors Mėnulyje nukreiptų galingą žalią lazerį į mus, o po to perjunginėtų skirtingas spalvas kas 1,3 sekundės, mes visada matytume ankstesnę spalvą. Mūsų savos žvaigždės (Saulės) šviesa, įveikusi 149, 597, 887 km atstumą tarp Saulės ir mūsų planetos, šviesos greičiu (299 792 km/s) pasiekia mūsų planetą Žemę per 8,5 minutes. Jei šiuo momentu pranyktų Saulė, mes tai sužinotume tik po 8,5 minučių. Kai saulėtą dieną jūsų odą šildo Saulės spinduliai, prisiminkite, kad tik prieš 8,5 minutes jie paliko Saulę. Mes matome objekto praeitį. Kuo toliau yra objektas, tuo toliau žiūrime atgal į praeitį.
Artimiausia žvaigždė po mūsų Saulės yra Kentauro Proksima , nuo Žemės nutolusi per 40 trilijonų kilometrų (atstumas 270 000 kartų didesnis nei nuo Žemės iki Saulės). Astronomai atstumus tarp žvaigždžių matuoja šviesmečiais. Kentauro Proksima yra maždaug 4,2 šviesmečių nutolusi nuo Žemės. Tai atstumas, kurį šviesa nukeliauja per metus, skriedama 299 792 km/s greičiu. Šviesa nuo Saulės iki Žemės keliauja apie 8,5 minutes, tačiau šviesa iš Kentauro Proksimos mūsų planetą pasiekia per 4,2 metus, kas reiškia, kad mes matome ją tokią, kokia ji buvo prieš 4,2 metus.
Paukščių tako galaktika . Illustration Credit: “Atlas Image [or Atlas Image mosaic] obtained as part of the Two Micron All Sky Survey (2MASS), a joint project of the University of Massachusetts and the Infrared Processing and Analysis Center/California Institute of Technology, funded by the National Aeronautics and Space Administration and the National Science Foundation.“
Mūsų sava – Paukščių tako galaktika – yra 100 000 šviesmečių ilgio (tai reiškia, kad šviesai nukeliauti nuo vieno mūsų galaktikos galo iki kito, prireiktų šimto tūkstančių metų). Vien tik mūsų galaktikoje yra nuo 200 iki 400 milijardų žvaigždžių. Artimiausia mūsų kaimynė, esanti už mūsų Paukščių Tako galaktikos yra Andromedos galaktika, nutolusi 2,6 mln. šviesmečių. Todėl mes ją matome tokią, kokia ji buvo mūsų ankstyviausiems protėviams pasirodant Žemėje, nes šviesa, kurią matome šiuo metu, pradėjo kelionę nuo Andromedos galaktikos prieš 2,6 mln. metų.
Mūsų Saulė yra tik viena iš 200 / 400 milijardų Paukščių Tako žvaigždžių, o Paukščių Takas priklauso galaktikų grupei, vadinamai – “Vietine galaktikų grupe“, kuriai priklauso trys didelės spiralinės galaktikos: Paukščių Tako, Andromedos ir Trikampio galaktikos, taip pat apie 50 nykštukinių galaktikų. “Vietinė galaktikų grupė“ priklauso Mergelės galaktikų spiečiui, kuriame yra 1200–2000 galaktikų. Pats “Mergelės galaktikų spiečius“ yra tik vienas narys – „Vietinio super-spiečiaus“.
Vietinis galaktikų super-spiečius, kurį sudaro tūkstančiai galaktikų, įskaitant Paukščių Taką, yra maždaug 110 milijonų šviesmečių skersmens, tačiau net šis milžiniškas super-spiečius yra praktiškai niekas, palyginti su “Laniakėjos super-spiečiumi“, kuriam priklauso maždaug 100 000 galaktikų. Atstumas nuo vieno šio super-spiečiaus galo iki kito galo yra daugiau nei 500 milijonų šviesmečių, o tai tikrai parodo, kokia didžiulė yra erdvė.
Šis super-spiečius vis dar nėra toks milžiniškas, kai palyginame ji su kažkuo kitu: Stebima Visata. Vien tik mūsų stebimoje Visatoje yra mažiausiai 2 trilijonai galaktikų įvairiuose evoliucijos raidos etapuose. Bendrame vaizde Visata atrodo kaip platus kosminis voratinklis.
Viena iš svarbiausių Visatos savybių yra jos amžius, kuris pagal įvairius aspektus šiandien apibrėžiamas kaip 13,7 mlrd. metų. Kadangi mes taip pat žinome, kad šviesos fotonai juda apibrėžtu greičiu (299 792 km/s), tai reiškia, kad šviesos spindulys, atsiradęs ankstyvaisiais Visatos gimimo laikais, šiandien nukeliavo tam tikrą ribotą atstumą. Kadangi niekas Visatoje negali judėti greičiau nei šviesos greitis, 13,7 mlrd. šviesmečių yra tolimiausias atstumas, kurį mes galime matyti. Astronomai ant Žemės per savo teleskopus stebi Visatą 13.7 milijardų šviesmečių spinduliu (Hablo spinduliu). Tai yra stebima Visata – sferinis apskritimas, kurio centras yra stebėtojas. Kosmologijoje stebima Visata yra tai, ką teoriškai galima pamatyti iš Žemės. Tai yra šviesa ar kiti signalai, kurie nuo kosmologinės ekspansijos pradžios turėjo pakankamai laiko pasiekti Žemę iš savo kilmės šaltinio. Tačiau Visata nesustoja plėstis ir dėl šios priežasties tolimiausi kosminiai kūnai, kurių skleidžiama šviesa pradėjo kelionę link mūsų prieš 13 milijardų metų, dėl Visatos plėtimosi šiuo metu yra nutolę 45 mlrd. šviesmečių atstumu nuo mūsų (taip yra nes šviesos fotonai, kurie paliko šiuos kosminius kūnus, juda link mūsų, tuo metu kai patys kosminiai kūnai dėl pastovios Visatos plėtros nuo mūsų tolsta). Ši (45 mlrd. šviesmečių) riba yra vadinama – “kosmologiniu horizontu“. Mūsų stebimos Visatos plotis yra 93 milijardai šviesmečių.
Hablo kosminis teleskopas. Illustration Credit: NASA
Mūsų stebima Visata tėra tik labai maža dalis Visatos, kurią galime stebėti. Už mūsų stebimos Visatos ribos esantys kosminiai objektai yra mums nematomi, nes nuo jų sklindanti šviesa (dėl riboto šviesos greičio) tiesiog neturėjo pakankamai laiko mus pasiekti. Viršijus tam tikrą atstumą, galaktikos išnyksta, žvaigždės mirksi ir nematoma jokių signalų iš tolimosios Visatos. Be to, plečiantis Visatai, šviesa, keliaujanti link mūsų iš tolimų šaltinių, patiria procesą, vadinamą Doplerio poslinkiu (efektu) , kuris ištempia šviesą į ilgesnius bangos ilgius. Esant pakankamai dideliam poslinkiui, šviesa tampa nebematoma žmogaus akiai.
Už mūsų stebimos Visatos ribos egzistuojanti Visatos dalis yra daugybę kartų didesnė už mūsų stebimą ir ji turėtų atrodyti taip pat, kaip ta dalis, kurią galime šiuo metu stebėti. Tai žinome stebėdami kosminį mikrobangų foną ir didelės apimties Visatos struktūrą.
Bėgant laikui, šviesa iš kai kurių kosminių objektų šiuo metu esančių už mūsų matomumo ribos, kuri šiuo metu yra per toli nuo mūsų, kad mes galėtume ją pamatyti, pasivys Žemės gyventojus. Tačiau ateities Žemės gyventojai matys tuos objektus tokius, kokie jie buvo labai tolimoje praeityje, ir niekada neišvys jų tokių, kokie jie yra šiandien. Iš visų tų galaktikų, kurias kada nors pamatys, trilijonai jų liks amžinai nepasiekiamos, net šviesos greičiu. Dėl spartėjančio Visatos plėtimosi, kosmoso regionai pakankamai nutolę nuo Žemės, tolsta nuo mūsų greičiau nei šviesos greitis (vienintelis dalykas, kuris yra mūsų Visatoje greitesnis už šviesos greitį yra pats Visatos erdės plėtimasis), kas reiškia, kad šviesa iš šių kosmoso regionų niekada negalės mūsų pasiekti. Kiekvienais metais vis daugiau kosmoso regionų patenka už mūsų kosminio horizonto ribos ir pranyksta iš mūsų akiračio mums nematomoje Visatoje. Mūsų šiuo metu stebimos Visatos horizontas pamažu traukiasi. Laikui bėgant visos galaktikos, kurios nėra prigludusios veikiant gravitasijai prie mūsų, maždaug 70 galaktikų, pradings iš mūsų akiračio į nepastebimos Visatos juodąją bedugnę. Mes nieko dėl to negalime padaryti.
Mes gyvename tokiu metu , kai Visata vis dar yra nuostabi panorama. Jei fizikai teisūs (ir atrodo, kad jie yra) – ilgainiui, ilgai, ilgai net po to, kai po keturių milijardų metų Paukščių Takas susidurs su Andromedos galaktiką, liksime vienišas galaktikų spiečius be galo tamsioje, tuščioje erdvėje. Jei sąmoninga gyvybė egzistuos tuo metu ant kurios nors planetos (nesvarbu kurioje Visatos vietoje), ji negalės pamatyti beveik nieko, išskyrus juodą dangų, jau nekalbant, kad nuvykti kur nors kitur.
Ketvirtąją dalį skaitykite – čia
.
Dievų kapinės 