Het universum is een enorme ruimte gevuld met nevels, sterclusters, individuele sterren, planeten met hun satellieten, verschillende kometen, asteroïden en uiteindelijk een vacuüm, evenals donkere materie. Het is zo enorm dat de volledigheid van het antwoord op de vraag hoe groot het is, helaas wordt beperkt door ons huidige niveau van technologische ontwikkeling. Om de grootte van het universum te begrijpen, moet u echter verschillende sleutelfactoren begrijpen. Een van deze factoren is bijvoorbeeld een goed begrip van hoe de kosmos zich gedraagt, evenals een begrip dat wat we zien slechts het zogenaamde 'waarneembare universum' is. We kunnen de ware dimensies van het universum niet achterhalen, omdat onze capaciteiten ons niet toelaten de "rand" ervan te zien.
Alles buiten het zichtbare universum is nog steeds een mysterie voor ons en is het onderwerp van eindeloze discussies en debatten onder astrofysici van alle niveaus. Vandaag zullen we proberen in eenvoudige bewoordingen uit te leggen waar de wetenschap op dit moment toe is gekomen in termen van begrip van de dimensies van het heelal, en we zullen proberen een van de meest brandende en complexe vragen over zijn aard te beantwoorden. Maar laten we eerst eens kijken naar de basisprincipes van hoe wetenschappers afstand in de ruimte bepalen.
Schijnen
De eenvoudigste methode om afstand in de ruimte te bepalen, is door licht te gebruiken. Als we echter rekening houden met de manier waarop licht door de ruimte reist, moet het duidelijk zijn dat die objecten die we vanaf de aarde in de ruimte zien, er niet noodzakelijk hetzelfde uit zullen zien. Inderdaad, om licht van verre objecten onze planeet te laten bereiken, kan het tientallen, honderden, duizenden of zelfs tienduizenden jaren duren.
De lichtsnelheid is 300.000 kilometer per seconde, maar voor de ruimte, voor zo'n gigantische ruimte, is het concept van een seconde geen ideale meetwaarde. In de astronomie is het gebruikelijk om de term lichtjaar te gebruiken om afstand te bepalen. Een lichtjaar is ongeveer gelijk aan een afstand van 9.460.730.472.580.800 meter en geeft ons niet alleen een idee van de afstand, maar kan ook aangeven hoe lang het duurt voordat het licht van een object ons bereikt.
Het eenvoudigste voorbeeld van tijd- en afstandsverschillen is het licht van de zon. De gemiddelde afstand van ons tot de zon is ongeveer 150.000.000 kilometer. Stel dat u de juiste telescoop en oogbescherming heeft om de zon te observeren. Het komt erop neer dat alles wat je door een telescoop ziet, 8 minuten geleden met de zon is gebeurd (dit is hoeveel licht er nodig is om de aarde te bereiken). Licht van Proxima Centauri? Zal ons pas over vier jaar bereiken. Of neem in ieder geval zo'n grote ster als Betelgeuze, die binnenkort een supernova gaat worden. Zelfs als deze gebeurtenis nu zou plaatsvinden, zouden we er pas in het midden van de 27e eeuw van weten!
Promotie video:
Licht en zijn eigenschappen hebben een sleutelrol gespeeld in ons begrip van hoe groot het universum is. Op dit moment stellen onze capaciteiten ons in staat om naar ongeveer 46 miljard lichtjaar van het waarneembare universum te kijken. Hoe? Allemaal dankzij de afstandsschaal die door natuurkundigen en astronomen in de astronomie wordt gebruikt.
Afstandsschaal
Telescopen zijn slechts een van de instrumenten om kosmische afstanden te meten en kunnen deze taak niet altijd aan: hoe verder het object zich bevindt, de afstand waarop we willen meten, hoe moeilijker het is om het te doen. Radiotelescopen zijn alleen geweldig om afstanden te meten en waarnemingen te doen binnen ons zonnestelsel. Ze zijn inderdaad in staat om zeer nauwkeurige gegevens te verstrekken. Maar je hoeft je blik alleen maar naar buiten het zonnestelsel te richten, omdat hun effectiviteit sterk afneemt. Gezien al deze problemen besloten astronomen hun toevlucht te nemen tot een andere methode om afstand te meten: parallax.
Wat is Parallax? Laten we het uitleggen met een eenvoudig voorbeeld. Sluit eerst een oog en kijk naar een voorwerp, en sluit dan het andere oog en kijk opnieuw naar hetzelfde voorwerp. Merk een kleine "verandering in positie" van het object op? Deze "verschuiving" wordt parallax genoemd, een techniek die wordt gebruikt om afstand in de ruimte te bepalen. De methode werkt geweldig als het gaat om sterren die relatief dicht bij ons staan - ongeveer binnen een straal van 100 lichtjaar. Maar wanneer deze methode ook ondoelmatig wordt, nemen wetenschappers hun toevlucht tot anderen.
De volgende methode voor het bepalen van de afstand wordt de "hoofdreeksmethode" genoemd. Het is gebaseerd op onze kennis van hoe sterren van een bepaalde grootte in de loop van de tijd veranderen. Wetenschappers bepalen eerst de helderheid en kleur van een ster en vergelijken vervolgens de indicatoren met nabije sterren met vergelijkbare kenmerken, waarbij ze op basis van deze gegevens een geschatte afstand afleiden. Nogmaals, deze methode is zeer beperkt en werkt alleen voor sterren die tot onze melkweg behoren, of die binnen een straal van 100.000 lichtjaar.
Astronomen vertrouwen op de meetmethode van Cephe om verder te kijken. Het is gebaseerd op de ontdekking van de Amerikaanse astronoom Henrietta Swan Leavitt, die het verband ontdekte tussen de periode van de verandering in helderheid en de helderheid van een ster. Dankzij deze methode konden veel astronomen de afstanden tot sterren berekenen, niet alleen in ons melkwegstelsel, maar ook daarbuiten. In sommige gevallen hebben we het over afstanden van 10 miljoen lichtjaar.
En toch zijn we nog niet in de buurt van de vraag naar de grootte van het universum. Daarom wenden we ons tot het ultieme meetinstrument gebaseerd op het principe van roodverschuiving (of roodverschuiving). De essentie van roodverschuiving is vergelijkbaar met het principe van het Doppler-effect. Denk aan een spoorwegovergang. Heb je ooit opgemerkt hoe het geluid van een treinfluit verandert met de afstand, sterker wordt naarmate je dichterbij komt en stiller wordt naarmate je weggaat?
Licht werkt op vrijwel dezelfde manier. Kijk naar het spectrogram hierboven, zie zwarte lijnen? Ze geven de grenzen aan van de absorptie van kleur door chemische elementen in en rond de lichtbron. Hoe meer de lijnen naar het rode deel van het spectrum worden verschoven, hoe verder het object van ons verwijderd is. Wetenschappers gebruiken deze spectrogrammen ook om te bepalen hoe snel een object van ons af beweegt.
Dus we vlot en kwamen tot ons antwoord. Het meeste roodverschoven licht is afkomstig van sterrenstelsels die ongeveer 13,8 miljard jaar oud zijn.
Leeftijd is niet het belangrijkste
Als je na lezing tot de conclusie bent gekomen dat de straal van het universum die we waarnemen slechts 13,8 miljard lichtjaar is, dan heb je één belangrijk detail weggelaten. Feit is dat gedurende deze 13,8 miljard jaar na de oerknal het universum zich bleef uitbreiden. Met andere woorden, dit betekent dat de werkelijke grootte van ons universum veel groter is dan aangegeven in onze oorspronkelijke metingen.
Om de werkelijke grootte van het universum te achterhalen, moet daarom rekening worden gehouden met een andere indicator, namelijk hoe snel het universum is uitgebreid sinds de oerknal. Natuurkundigen zeggen dat ze eindelijk de benodigde getallen hebben kunnen afleiden en er vertrouwen in hebben dat de straal van het zichtbare heelal op dit moment ongeveer 46,5 miljard lichtjaar is.
Het is waar dat het ook vermeldenswaard is dat deze berekeningen alleen zijn gebaseerd op wat we zelf kunnen zien. Om precies te zijn, ze kunnen onderscheiden in de diepten van de ruimte. Deze berekeningen geven geen antwoord op de vraag naar de ware grootte van het universum. Bovendien vragen wetenschappers zich af over een of andere discrepantie, volgens welke de verder weg gelegen sterrenstelsels in ons universum te goed gevormd zijn om te kunnen beschouwen dat ze onmiddellijk na de oerknal verschenen. Het duurde veel langer voor dit ontwikkelingsniveau.
Misschien zien we gewoon niet alles?
Het hierboven genoemde onverklaarbare feit opent een hele reeks nieuwe problemen. Sommige wetenschappers hebben geprobeerd te berekenen hoe lang het zou duren voordat deze volledig gevormde sterrenstelsels zich ontwikkelden. Wetenschappers uit Oxford concludeerden bijvoorbeeld dat de grootte van het hele universum 250 keer de grootte van het waargenomen universum zou kunnen zijn.
We zijn inderdaad in staat om afstanden tot objecten in het waarneembare universum te meten, maar wat er buiten deze grens ligt, weten we niet. Natuurlijk zegt niemand dat wetenschappers er niet achter proberen te komen, maar, zoals hierboven vermeld, worden onze mogelijkheden beperkt door ons niveau van technologische vooruitgang. Bovendien moet men ook niet onmiddellijk de veronderstelling terzijde schuiven dat wetenschappers misschien nooit de werkelijke grootte van het hele universum weten, gezien alle factoren die een oplossing van dit probleem in de weg staan.
NIKOLAY KHIZHNYAK
