Βοήθεια για το Tele2, τιμολόγια, ερωτήσεις

Λεζάντα εικόνας Αυτό το αστέρι πέθανε μόλις 520 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη

Μια γιγάντια έκρηξη σουπερνόβα στην άκρη του παρατηρήσιμου σύμπαντος ήταν, προφανώς, το πιο μακρινό γεγονός που καταγράφηκε από το τηλεσκόπιο.

Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι ο θάνατος αυτού του άστρου, που φωτογραφήθηκε από το αμερικανικό τροχιακό παρατηρητήριο SWIFT, συνέβη μόλις 520 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, στην οποία γεννήθηκε το Σύμπαν μας.

Αυτό σημαίνει ότι το φως από το ετοιμοθάνατο αστέρι ταξίδεψε στη Γη για 13,14 δισεκατομμύρια χρόνια.

Τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης δημοσιεύονται στο επιστημονικό περιοδικό Astrophysical Journal.

Το φαινόμενο που ανακαλύφθηκε έχει λάβει την ονομασία GRB 090429B. Τα γράμματα GRB είναι συντομογραφία για τις λέξεις gamma-ray burst - μια έκρηξη ακτινοβολίας γάμμα - όπως οι αστρονόμοι ορίζουν τέτοια αντικείμενα.

Ακτινογραφία του σύμπαντος

Αυτές οι εκρήξεις ακτίνων γάμμα συνήθως συνοδεύουν εξαιρετικά βίαιες αστρικές διεργασίες, όπως το τέλος της ζωής των γιγάντιων αστεριών.

«Πιθανώς ήταν ένα τεράστιο αστέρι, με μάζα 30 φορές μεγαλύτερη από τον Ήλιο μας», είπε ο επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας, Δρ Antonino Cucchiara του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϋ.

«Ενώ δεν έχουμε επαρκή στοιχεία για να αποδώσουμε αυτό το αστέρι στα λεγόμενα αστέρια Πληθυσμού ΙΙΙ, δηλαδή στην πρώτη κιόλας γενιά άστρων που εμφανίστηκαν στο Σύμπαν μας», πιστεύει ο επιστήμονας, «αλλά σίγουρα παρατηρούμε ένα από τα τα πρώτα στάδια σχηματισμού αστεριών.» .

Αυτές οι εκλάμψεις συμβαίνουν σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα, αλλά η υστέρηση τους μερικές φορές διαρκεί για αρκετές ημέρες, γεγονός που καθιστά δυνατή την παρακολούθηση της εξέλιξης της διαδικασίας με άλλα τηλεσκόπια και τον προσδιορισμό της απόστασης από την έκρηξη ακτίνων γάμμα.

Ο δορυφόρος Swift, που εκτοξεύτηκε το 2004, έχει τη δυνατότητα γρήγορης, λιγότερο από ένα λεπτό, οπτικής αναγνώρισης και αναγνώρισης ακτίνων Χ εκρήξεων. Μεταξύ των ανακαλύψεών του είναι ισχυρές, μερικές φορές πολλαπλές εκρήξεις ακτίνων Χ σε μεταλάμψεις, καθώς και η ανίχνευση μεταλαμβανόμενων ακόμη και πριν από το τέλος της πραγματικής ακτινοβολίας γάμμα.

Αγώνας για την αρχαιότητα

Οι αστρονόμοι ανταγωνίζονται τώρα για το ποιος θα διορθώσει το πιο απομακρυσμένο, άρα και το πιο αρχαίο αντικείμενο στο σύμπαν.

Το διάσημο διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble διαθέτει πολύ πιο ισχυρά όργανα για την παρατήρηση τέτοιων απομακρυσμένων αντικειμένων, τα οποία επιβιβάστηκαν από Αμερικανούς αστροναύτες το 2009.

Πώς συμβαίνει μια έκρηξη ακτίνων γάμμα (GB);

Οι επιστήμονες της NASA που μελετούν εικόνες που τραβήχτηκαν από το τηλεσκόπιο Hubble έχουν ήδη παρατηρήσει γαλαξίες που βρίσκονται περίπου στην ίδια απόσταση από εμάς με το αντικείμενο ακτίνων γάμμα GRB 090429B.

Οι αστρονόμοι ενδιαφέρονται για αυτά τα εξαιρετικά μακρινά αστέρια και τα αστρικά σμήνη επειδή διευρύνουν την κατανόησή μας για το πώς εξελίχθηκε το σύμπαν.

Ιδιαίτερη προσοχή εφιστούν τα αστέρια της πρώτης γενιάς. Αυτές οι φωτεινές μπλε μεταβλητές προήλθαν από μοριακά σύννεφα που σχηματίστηκαν νωρίς λίγο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.

Αυτά τα τεράστια παλλόμενα αστέρια είχαν έναν πολύ σύντομο και ταραχώδη κύκλο ανάπτυξης - μόνο μερικά εκατομμύρια χρόνια, προκαλώντας βαριά στοιχεία κατά τη διάρκεια του θανάτου τους.

Η σκληρή υπεριώδης ακτινοβολία τους οδήγησε στον επαναιονισμό των γύρω νεφελωμάτων, τα οποία αποτελούνταν κυρίως από υδρογόνο, αφαιρώντας ηλεκτρόνια από τα άτομα, τα οποία με τη σειρά τους δημιούργησαν αυτό το εξαιρετικά σπάνιο διαγαλαξιακό πλάσμα που περιβάλλει την τρέχουσα γενιά αστεριών στον Γαλαξία μας.

Το GRB 090429B είναι απίθανο να είναι ένα από τα πρώτα αστέρια στο σύμπαν, λέει ο Δρ Kukkiara. Είναι πιθανό ότι ακόμη και πριν από αυτό υπήρχαν αρκετές γενιές αστεριών, για τις οποίες ακόμα δεν γνωρίζουμε τίποτα.

Βρετανοί και Ιταλοί μηχανικοί συμμετείχαν στη δημιουργία του τροχιακού τηλεσκοπίου Swift. Στο σκάφος υπάρχει μια βρετανική κάμερα ακτίνων Χ που καταγράφει εκρήξεις ακτίνων γάμμα, καθώς και στοιχεία ενός οπτικού τηλεσκοπίου υπεριώδους.

Η επιστήμη

Ένα ουράνιο αντικείμενο που ανακαλύφθηκε πρόσφατα διεκδικεί τον τίτλο του πιο απομακρυσμένου παρατηρούμενου διαστημικού αντικειμένου στο σύμπαν από εμάς, είπαν οι αστρονόμοι. Αυτό το αντικείμενο είναι ένας γαλαξίας MACS0647-JD, που βρίσκεται 13,3 δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη.

Το ίδιο το σύμπαν, σύμφωνα με τους επιστήμονες, είναι 13,7 δισεκατομμυρίων ετών, επομένως το φως από αυτόν τον γαλαξία που μπορούμε να δούμε σήμερα είναι το φως του από την αρχή του σχηματισμού του Κόσμου.

Οι επιστήμονες παρατηρούν αντικείμενο με διαστημικά τηλεσκόπια της NASA ΧαμπλΚαι "Spitzer", καθώς και αυτές οι παρατηρήσεις έγιναν δυνατές με τη βοήθεια ενός φυσικού κοσμικού «μεγεθυντικού φακού». Αυτός ο φακός είναι στην πραγματικότητα ένα τεράστιο σμήνος γαλαξιών, του οποίου η συνδυασμένη βαρύτητα παραμορφώνει το χωροχρόνο, παράγοντας το λεγόμενο βαρυτικό φακό. Όταν το φως από έναν μακρινό γαλαξία διέρχεται από έναν τέτοιο φακό στο δρόμο του προς τη Γη, ενισχύεται.

Δείτε πώς μοιάζει ένας βαρυτικός φακός:

«Φακοί σαν αυτόν μπορούν να μεγεθύνουν το φως ενός αντικειμένου τόσο πολύ που κανένα ανθρωπογενές τηλεσκόπιο δεν μπορεί να το κάνει., - μιλάει Marc Postman, αστρονόμος στο Επιστημονικό Ινστιτούτο του Διαστημικού Τηλεσκοπίου στη Βαλτιμόρη. - Χωρίς τέτοια μεγέθυνση, πρέπει κανείς να κάνει μια τιτάνια προσπάθεια για να δει έναν τόσο μακρινό γαλαξία».

Ο νέος μακρινός γαλαξίας είναι πολύ μικρός, πολύ μικρότερος από τον Γαλαξία μας.είπαν οι επιστήμονες. Αυτό το αντικείμενο, αν κρίνουμε από το φως που μας έχει κατέβει, είναι πολύ νέο, ήρθε σε μας από μια εποχή που το ίδιο το Σύμπαν βρισκόταν στο πιο πρώιμο στάδιο της ανάπτυξής του. Ήταν μόλις 420 εκατομμυρίων ετών, που είναι το 3 τοις εκατό της τρέχουσας ηλικίας της.

Ένας μικρός γαλαξίας έχει πλάτος μόνο 600 έτη φωτός, αλλά όπως γνωρίζετε, ο Γαλαξίας είναι πολύ μεγαλύτερος - πλάτος 150 χιλιάδες έτη φωτός. Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι ο MACS0647-JD τελικά συγχωνεύτηκε με άλλους μικρούς γαλαξίες για να σχηματίσει έναν μεγαλύτερο.

Κοσμική συγχώνευση γαλαξιών

«Αυτό το αντικείμενο είναι πιθανώς ένα από τα πολλά δομικά στοιχεία κάποιου μεγαλύτερου γαλαξία,λένε οι ερευνητές. - Μέσα στα επόμενα 13 δισεκατομμύρια χρόνια, θα μπορούσε να περάσει από δεκάδες, εκατοντάδες ή ακόμα και χιλιάδες συγχωνεύσεις με άλλους γαλαξίες ή θραύσματά τους».

Οι αστρονόμοι συνεχίζουν να παρατηρούν ακόμη πιο μακρινά αντικείμενα καθώς βελτιώνονται οι τεχνικές και τα όργανα παρατήρησής τους. Το προηγούμενο αντικείμενο που είχε τον τίτλο του πιο απομακρυσμένου παρατηρήσιμου γαλαξία ήταν ο γαλαξίας SXDF-NB1006-2, ο οποίος βρίσκεται σε απόσταση 12,91 δισεκατομμυρίων ετών φωτός από τη Γη. Αυτό το αντικείμενο φάνηκε με τηλεσκόπια SubaruΚαι "Κεκ"στη Χαβάη.

Το τροχιακό τηλεσκόπιο Hubble, που εκτοξεύτηκε το 1990, έχει γίνει το κύριο όργανο των γήινων, ωθώντας τα ορατά όρια του σύμπαντος. Οι τίτλοι «οι αστρονόμοι βρήκαν τον πιο μακρινό γαλαξία» έχουν γίνει γνωστοί στα μέσα ενημέρωσης και τις επιστημονικές δημοσιεύσεις, επειδή μπορείτε πραγματικά να βρείτε το πιο μακρινό αντικείμενο τουλάχιστον κάθε μέρα. Μπορεί να φαίνεται ότι τέτοιες ανακαλύψεις δεν φέρνουν μια ποιοτική ανακάλυψη: όσο πιο δυνατά βγάζουμε τα κιάλια έξω από την πόλη, τόσο πιο μακριά βλέπουμε.

Ωστόσο, αυτή η αναλογία δεν είναι απολύτως κατάλληλη εδώ. Παίρνοντας πιο δυνατά κιάλια, συνεχίζουμε να βλέπουμε ουσιαστικά τα ίδια αντικείμενα - χωράφια, ποτάμια, δάση, κτίρια. Όλα αυτά μεγαλώνουν, κινούνται, στέκονται και δεν πέφτουν σύμφωνα με τους γνωστούς μας νόμους εδώ και καιρό.

Η «άκρη» που είναι ορατή σήμερα περιέχει αντικείμενα που εξέπεμψαν φως μόνο εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Σε εκείνη την εποχή, το σύμπαν μόλις είχε αρχίσει να διαμορφώνεται. Επομένως, όταν ανακαλύπτουμε τους πιο μακρινούς γαλαξίες, προσπαθούμε να καταλάβουμε όχι «τι είναι επόμενο;», αλλά «πώς ξεκίνησαν όλα;».

Redshift

Παγκόσμιος χάρακας Redshift είναι ο λόγος του μεγέθους της μετατόπισης της φασματικής γραμμής προς την πλευρά του μεγάλου μήκους κύματος, προς το μήκος κύματος στο εργαστηριακό πλαίσιο αναφοράς.

Για αντικείμενα που εξέπεμψαν φως στην αυγή της γέννησης του Σύμπαντος, αυτή η μετατόπιση είναι πολλές φορές μεγαλύτερη από το ίδιο το μήκος κύματος

Το Σύμπαν διαστέλλεται συνεχώς και όσο πιο μακριά ένα αντικείμενο παρατηρείται σε μεγάλη κλίμακα, τόσο πιο γρήγορα απομακρύνεται από εμάς. Επομένως, το πιο βολικό μέτρο της απόστασης είναι η εκτίμηση του κοκκινίσματος ενός αντικειμένου που προκαλείται από το φαινόμενο Doppler. Μέχρι πρόσφατα, ο πιο μακρινός γαλαξίας αντιστοιχούσε στην ερυθρή μετατόπιση z=8,6. Γεννήθηκε 600 εκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang.

Η περίοδος από 150 έως 800 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη αναφέρεται στη λεγόμενη περίοδο επαναιονισμού, όταν τα πρώτα αστέρια και οι γαλαξίες ιονοποίησαν το διαγαλαξιακό αέριο.

Σε ένα άρθρο που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature, αστρονόμοι με επικεφαλής τον Richard Bowens του Πανεπιστημίου του Leiden αναφέρουν την ανακάλυψη ενός ακόμη πιο μακρινού γαλαξία με μετατόπιση προς το κόκκινο περίπου 10. Το UDFj-39546284 εντοπίστηκε το 2009, μόλις τρεις μήνες αφότου το Hubble είχε ευρεία έχει εγκατασταθεί γωνιακή κάμερα UDFj-39546284. Η αχνή κηλίδα που φαίνεται στη θέα του βάθους του ουρανού δεν είναι τίποτα άλλο παρά ένας συμπαγής γαλαξίας που αποτελείται από νεαρά μπλε αστέρια. Το φως που βλέπουμε από αυτό εκπέμπεται μόλις 480 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.

«Αυτές οι παρατηρήσεις μας δίνουν την καλύτερη ματιά στα παλαιότερα αντικείμενα που θα μπορούσαν να βρεθούν», είπε ο Richard Bowens.

Ο γαλαξίας του οποίου το φως έχει φτάσει σε εμάς είναι πολύ μικρός και νέος για να έχει σπειροειδή μορφή ή άλλα χαρακτηριστικά. Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι ο γαλαξίας κατοικήθηκε από αστέρια ηλικίας 100-200 εκατομμυρίων ετών. Σχηματίστηκαν από αέριο που συλλέχτηκε γύρω από συστάδες μυστηριώδους σκοτεινής ύλης.

Σύμφωνα με τους ερευνητές, στην παρατηρούμενη εποχή, το νεαρό Σύμπαν γνώρισε ένα είδος baby boom: στην περίοδο από 480 έως 650 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, ο αριθμός των αστεριών αυξήθηκε κατά μία τάξη μεγέθους. «Ο ξέφρενος ρυθμός με τον οποίο γεννήθηκαν τα αστέρια μας λέει ότι αν κοιτάξουμε λίγο παραπέρα, θα δούμε πολύ πιο δραματικές αλλαγές που συνέβησαν κατά τον σχηματισμό των πρώτων γαλαξιών», δήλωσε ο Garth Illingworth του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στη Σάντα Κρουζ.

Έχοντας περάσει τη γραμμή στο z=10, οι αστρονόμοι πλησίασαν την «άκρη της άκρης». Τα πρώτα 500 εκατομμύρια χρόνια (στο z από το 1000 έως το 10) μετά τη Μεγάλη Έκρηξη παραμένουν μια λευκή κηλίδα στο επί του παρόντος αποδεκτό ιεραρχικό μοντέλο σχηματισμού γαλαξιών - από αστρικά σμήνη έως ελλειπτικούς και σπειροειδείς γαλαξίες. Ο γαλαξίας UDFj-39546284 ανακαλύφθηκε στο πιο μακρινό εύρος υπερύθρων που μπορούν να παρατηρήσουν τα όργανα του τηλεσκοπίου Hubble. Για να εξετάσουν περαιτέρω τα πολύ πρώτα χρόνια του σύμπαντος, οι επιστήμονες ελπίζουν με τη βοήθεια του τηλεσκοπίου James Webb.

«Γυρίσαμε τον χρόνο πίσω, ήρθαμε πολύ κοντά στους πρώτους γαλαξίες, οι οποίοι πιστεύουμε ότι σχηματίστηκαν περίπου 200 με 300 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη», αναφέρει το RIA Novosti έναν από τους συγγραφείς του έργου, τον Garth Illingworth. Το μοναδικό αντικείμενο αποδείχθηκε ότι ήταν ο UDFj-39546284 - ένας μακρινός γαλαξίας ρεκόρ, ο οποίος διακρίθηκε από ένα σχετικά χαμηλό ρυθμό σχηματισμού άστρων. Μια σύγκριση των δεδομένων σχετικά με αυτό με πληροφορίες σχετικά με άλλους σχετικά πιο κοντινούς και «παλαιότερους» γαλαξίες έδειξε ότι ο ρυθμός σχηματισμού άστρων στους γαλαξίες έχει δεκαπλασιαστεί σε μόλις 170 εκατομμύρια χρόνια.

«Αυτή είναι εκπληκτική ανάπτυξη σε μια περίοδο που είναι μόνο το 1% της τρέχουσας ηλικίας του σύμπαντος», λέει ο Illingworth. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, αυτά τα δεδομένα συνάδουν με την ιεραρχική εικόνα του σχηματισμού των γαλαξιών, σύμφωνα με την οποία οι γαλαξίες αναπτύσσονται και συγχωνεύονται υπό την επίδραση της βαρύτητας της σκοτεινής ύλης. Ο γαλαξίας που βρήκαν οι επιστήμονες είναι πολύ μικρότερος και ελαφρύτερος από τους σύγχρονους σπειροειδείς γαλαξίες. Έτσι, ο γαλαξίας μας είναι περίπου 100 φορές πιο μαζικός.

Η αναζήτηση για όλο και πιο μακρινά διαστημικά αντικείμενα βοηθά τους αστρονόμους να κοιτάξουν στο μακρινό παρελθόν του σύμπαντος. Επειδή η ταχύτητα του φωτός είναι πεπερασμένη, βλέπουμε τους μακρινούς γαλαξίες όπως ήταν στο μακρινό παρελθόν. Οι αστρονόμοι παρατηρούν τον γαλαξία UDFj-39546284 όπως ήταν όταν το σύμπαν ήταν μόλις 480 εκατομμυρίων ετών.

Ο κύριος δείκτης της απόστασης από τους μακρινούς γαλαξίες είναι η ερυθρή μετατόπιση - η μετατόπιση των γραμμών στο φάσμα λόγω του φαινομένου Doppler. Όσο μεγαλύτερη είναι η ερυθρή μετατόπιση, τόσο πιο μακριά είναι το διαστημικό αντικείμενο, γιατί με την απόσταση, σύμφωνα με το νόμο του Hubble, αυξάνεται η ταχύτητα διαφυγής των γαλαξιών. Σύμφωνα με τους συγγραφείς της ανακάλυψης του πιο απομακρυσμένου γαλαξία, η μετατόπισή του στο κόκκινο μπορεί να είναι 10,3. Ωστόσο, αυτά τα δεδομένα δεν είναι οριστικά, αφού στο παρόν στάδιο ανάπτυξης της αστρονομίας, η ακριβής μέτρηση της μετατόπισης στο κόκκινο είναι εξαιρετικά δύσκολο έργο. «Μέχρι να μετρηθεί η ερυθρή μετατόπιση χρησιμοποιώντας φασματοσκοπικές μεθόδους, παραμένει απλώς υποψήφιος, αν και καλός υποψήφιος», σχολίασε την ανακάλυψη ο αστροφυσικός Σεργκέι Ποπόφ του Αστρονομικού Ινστιτούτου Sternberg.

Εάν οι δείκτες μετατόπισης προς το κόκκινο ενός ανοιχτού γαλαξία αποδειχθούν πραγματικά στην περιοχή 9 - 10, τότε το αντικείμενο θα αναγνωριστεί ως το αρχαιότερο στο Σύμπαν. Εν τω μεταξύ, αυτόν τον τίτλο κατείχε ο γαλαξίας UDFy-38135539, που βρίσκεται 13 δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη. Ανακαλύφθηκε τον Οκτώβριο του 2010 από αστρονόμους του Ευρωπαϊκού Νότιου Αστεροσκοπείου (ESO). Η ερυθρή μετατόπιση αυτού του γαλαξία αποδείχθηκε ότι ήταν 8,5549, και τον βλέπουμε όπως ήταν πριν από περίπου 600 εκατομμύρια χρόνια.

Η μελέτη των πιο μακρινών γαλαξιών μπορεί να μας δείξει αντικείμενα που απέχουν δισεκατομμύρια έτη φωτός, αλλά ακόμη και με τέλεια τεχνολογία, το διαστημικό χάσμα μεταξύ του πιο μακρινού γαλαξία και της Μεγάλης Έκρηξης θα παραμείνει τεράστιο.

Όταν κοιτάμε μέσα στο Σύμπαν, βλέπουμε φως παντού, σε όλες τις αποστάσεις που μόνο τα τηλεσκόπια μας μπορούν να δουν. Αλλά κάποια στιγμή θα βρεθούμε σε περιορισμούς. Ένα από αυτά υπερτίθεται από την κοσμική δομή που σχηματίζεται στο Σύμπαν: μπορούμε να δούμε αστέρια, γαλαξίες κ.λπ., μόνο εάν εκπέμπουν φως. Χωρίς αυτό, τα τηλεσκόπια μας δεν μπορούν να δουν τίποτα. Ένας άλλος περιορισμός κατά τη χρήση μορφών αστρονομίας που δεν περιορίζονται στο φως είναι ο περιορισμός του πόσο μέρος του σύμπαντος ήταν διαθέσιμο σε εμάς από τη Μεγάλη Έκρηξη. Αυτές οι δύο ποσότητες μπορεί να μην σχετίζονται μεταξύ τους, και σε αυτό το θέμα ο αναγνώστης μας κάνει μια ερώτηση:

Γιατί η μετατόπιση του ερυθρού CMB βρίσκεται στο εύρος των 1000, όταν η μεγαλύτερη μετατόπιση προς το κόκκινο από οποιονδήποτε γαλαξία έχουμε δει είναι 11;

Ολόκληρο το σύνολο των όσων γνωρίζουμε, βλέπουμε, παρατηρούμε και αλληλεπιδρούμε με αυτό ονομάζεται «παρατηρήσιμο Σύμπαν». Πιθανότατα υπάρχουν περισσότερες περιοχές του σύμπαντος πέρα ​​από αυτό, και με την πάροδο του χρόνου θα μπορούμε να βλέπουμε όλο και περισσότερες από αυτές τις περιοχές όταν το φως από μακρινά αντικείμενα φτάσει τελικά σε εμάς μετά από ένα κοσμικό ταξίδι δισεκατομμυρίων ετών. Μπορούμε να δούμε αυτό που βλέπουμε (και περισσότερο, όχι λιγότερο) χάρη σε έναν συνδυασμό τριών παραγόντων:

• Έχει περάσει ένας πεπερασμένος χρόνος από τη Μεγάλη Έκρηξη, 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια.


• Η ταχύτητα του φωτός, η μέγιστη ταχύτητα για οποιοδήποτε σήμα ή σωματίδιο που κινείται μέσα στο σύμπαν, είναι πεπερασμένη και σταθερή.


• Ο ίδιος ο ιστός του διαστήματος εκτείνεται και επεκτείνεται από τη Μεγάλη Έκρηξη.

Αυτό που βλέπουμε σήμερα είναι το αποτέλεσμα αυτών των τριών παραγόντων, μαζί με την αρχική κατανομή της ύλης και της ενέργειας, που λειτουργούν σύμφωνα με τους νόμους της φυσικής σε όλη την ιστορία του σύμπαντος. Αν θέλουμε να μάθουμε πώς ήταν το σύμπαν σε οποιαδήποτε πρώιμη χρονική στιγμή, το μόνο που έχουμε να κάνουμε είναι να παρατηρήσουμε τι είναι σήμερα, να μετρήσουμε όλες τις σχετικές παραμέτρους και να υπολογίσουμε πώς ήταν στο παρελθόν. Για να γίνει αυτό, θα χρειαστούμε πολλές παρατηρήσεις και μετρήσεις, αλλά οι εξισώσεις του Αϊνστάιν, αν και δύσκολες, είναι τουλάχιστον σαφείς. Η έξοδος έχει ως αποτέλεσμα δύο εξισώσεις, γνωστές ως εξισώσεις Friedmann, και το πρόβλημα της επίλυσής τους είναι αυτό που αντιμετωπίζει άμεσα κάθε σπουδαστής της κοσμολογίας. Αλλά, ειλικρινά, καταφέραμε να κάνουμε μερικές εκπληκτικές μετρήσεις των παραμέτρων του Σύμπαντος.

Κοιτάζοντας προς τον βόρειο πόλο του Γαλαξία μας, μπορούμε να κοιτάξουμε στα βάθη του διαστήματος. Εκατοντάδες χιλιάδες γαλαξίες επισημαίνονται σε αυτήν την εικόνα και κάθε pixel είναι ένας ξεχωριστός γαλαξίας.

Γνωρίζουμε πόσο γρήγορα επεκτείνεται σήμερα. Γνωρίζουμε πόσο πυκνή είναι η ύλη σε οποιαδήποτε κατεύθυνση κοιτάξουμε. Γνωρίζουμε πόσες δομές σχηματίζονται σε όλες τις κλίμακες, από σφαιρικά σμήνη έως νάνους γαλαξίες, από μεγάλους γαλαξίες έως τις ομάδες τους, τα σμήνη και τις νηματοειδείς δομές μεγάλης κλίμακας. Γνωρίζουμε πόση κανονική ύλη, σκοτεινή ύλη, σκοτεινή ενέργεια, καθώς και μικρότερα συστατικά, όπως τα νετρίνα, η ακτινοβολία, ακόμη και οι μαύρες τρύπες, βρίσκονται στο Σύμπαν. Και μόνο από αυτές τις πληροφορίες, με παρέκταση πίσω στο χρόνο, μπορούμε να υπολογίσουμε τόσο το μέγεθος του σύμπαντος όσο και το ρυθμό διαστολής του σε οποιοδήποτε σημείο της κοσμικής ιστορίας του.

Λογαριθμική γραφική παράσταση του μεγέθους του παρατηρήσιμου σύμπαντος σε σχέση με την ηλικία

Σήμερα, το παρατηρήσιμο σύμπαν μας εκτείνεται σε περίπου 46,1 δισεκατομμύρια έτη φωτός προς όλες τις κατευθύνσεις από την άποψή μας. Σε αυτή την απόσταση βρίσκεται το σημείο εκκίνησης ενός φανταστικού σωματιδίου που ξεκίνησε τη στιγμή της Μεγάλης Έκρηξης και, ταξιδεύοντας με την ταχύτητα του φωτός, θα έφτανε σε εμάς σήμερα, 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια αργότερα. Κατ' αρχήν, σε αυτή την απόσταση δημιουργήθηκαν όλα τα βαρυτικά κύματα που είχαν απομείνει από τον κοσμικό πληθωρισμό - η κατάσταση που προηγήθηκε της Μεγάλης Έκρηξης, δημιούργησε το Σύμπαν και παρείχε όλες τις αρχικές συνθήκες.

Τα βαρυτικά κύματα που δημιουργούνται από τον κοσμικό πληθωρισμό είναι το αρχαιότερο σήμα από όλα όσα η ανθρωπότητα θα μπορούσε, καταρχήν, να ανιχνεύσει. Γεννήθηκαν στο τέλος του κοσμικού πληθωρισμού και στην αρχή του καυτού Big Bang.

Αλλά υπάρχουν άλλα σήματα στο Σύμπαν. Όταν ήταν 380.000 ετών, η υπολειπόμενη ακτινοβολία από τη Μεγάλη Έκρηξη σταμάτησε να διασκορπίζει ελεύθερα φορτισμένα σωματίδια καθώς σχημάτιζαν ουδέτερα άτομα. Και αυτά τα φωτόνια, μετά το σχηματισμό των ατόμων, συνεχίζουν να παρουσιάζουν μετατόπιση προς το κόκκινο μαζί με τη διαστολή του Σύμπαντος, και μπορούν να φανούν σήμερα με μια κεραία μικροκυμάτων ή ραδιοφώνου / τηλεσκόπιο. Αλλά λόγω της ταχείας διαστολής του Σύμπαντος στα αρχικά του στάδια, η «επιφάνεια» που μας «λάμπει» με αυτό το υπολειπόμενο φως - το κοσμικό μικροκυματικό υπόβαθρο - απέχει μόλις 45,2 δισεκατομμύρια έτη φωτός. Η απόσταση από την αρχή του σύμπαντος μέχρι εκεί που βρισκόταν το σύμπαν 380.000 χρόνια αργότερα είναι 900 εκατομμύρια έτη φωτός!

Οι ψυχρές διακυμάνσεις (μπλε) στο CMB δεν είναι πιο κρύες αυτές καθαυτές, αλλά απλώς αντιπροσωπεύουν περιοχές αυξημένης βαρυτικής έλξης λόγω αυξημένης πυκνότητας ύλης. Οι θερμές (κόκκινες) περιοχές είναι πιο θερμές επειδή η ακτινοβολία σε αυτές τις περιοχές ζει σε ένα ρηχό πηγάδι βαρύτητας. Με την πάροδο του χρόνου, οι πυκνότερες περιοχές είναι πιο πιθανό να εξελιχθούν σε αστέρια, γαλαξίες και σμήνη, ενώ οι λιγότερο πυκνές περιοχές είναι λιγότερο πιθανό να το κάνουν.

Θα περάσει πολύς καιρός μέχρι να βρούμε τον πιο απομακρυσμένο από όλους τους γαλαξίες στο Σύμπαν που έχουμε ανακαλύψει. Παρόλο που οι προσομοιώσεις και οι υπολογισμοί δείχνουν ότι τα πρώτα αστέρια θα μπορούσαν να σχηματιστούν σε 50-100 εκατομμύρια χρόνια από την αρχή του Σύμπαντος και οι πρώτοι γαλαξίες σε 200 εκατομμύρια χρόνια, δεν έχουμε κοιτάξει ακόμη τόσο πίσω (αν και ελπίζουμε ότι μετά την εκτόξευση του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb τον επόμενο χρόνο, μπορούμε να το κάνουμε!). Σήμερα, το κοσμικό ρεκόρ κατέχει ο γαλαξίας που φαίνεται παρακάτω, ο οποίος υπήρχε όταν το σύμπαν ήταν 400 εκατομμυρίων ετών - αυτό είναι μόλις το 3% της τρέχουσας ηλικίας του. Ωστόσο, αυτός ο γαλαξίας, ο GN-z11, βρίσκεται μόλις 32 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά, περίπου 14 δισεκατομμύρια έτη φωτός από την «άκρη» του παρατηρήσιμου σύμπαντος.

Ο πιο μακρινός από όλους τους γαλαξίες που ανακαλύφθηκαν: GN-z11, φωτογραφία από την παρατήρηση GOODS-N που έγινε από το τηλεσκόπιο Hubble.

Ο λόγος για αυτό είναι ότι στην αρχή, ο ρυθμός επέκτασης μειώθηκε πολύ γρήγορα με την πάροδο του χρόνου. Μέχρι τη στιγμή που υπήρχε ο γαλαξίας Gz-11 όπως τον παρατηρούσαμε, το σύμπαν επεκτεινόταν 20 φορές πιο γρήγορα από ό,τι σήμερα. Όταν εκπέμπεται το CMB, το σύμπαν επεκτεινόταν 20.000 φορές πιο γρήγορα από ό,τι σήμερα. Την εποχή της Μεγάλης Έκρηξης, από όσο γνωρίζουμε, το σύμπαν διαστέλλονταν 1036 φορές πιο γρήγορα, ή 1.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 φορές πιο γρήγορα από σήμερα. Με την πάροδο του χρόνου, ο ρυθμός διαστολής του σύμπαντος έχει μειωθεί πολύ.

Και για εμάς είναι πολύ καλό! Η ισορροπία μεταξύ του πρωτογενούς ρυθμού διαστολής και της συνολικής ποσότητας ενέργειας στο σύμπαν σε όλες τις μορφές του διατηρείται τέλεια, μέχρι το λάθος των παρατηρήσεών μας. Εάν το σύμπαν είχε έστω και λίγη περισσότερη ύλη ή ακτινοβολία στα πρώτα του στάδια, θα είχε καταρρεύσει πριν από δισεκατομμύρια χρόνια και δεν θα ήμασταν εδώ. Αν υπήρχε πολύ λίγη ύλη ή ακτινοβολία στο σύμπαν από νωρίς, θα είχε επεκταθεί τόσο γρήγορα που τα σωματίδια δεν θα μπορούσαν να συναντηθούν μεταξύ τους για να σχηματίσουν ακόμη και άτομα, πόσο μάλλον πιο περίπλοκες δομές όπως γαλαξίες, αστέρια, πλανήτες και άνθρωποι.. Η κοσμική ιστορία που μας λέει το Σύμπαν είναι η ιστορία της εξαιρετικής ισορροπίας με την οποία υπάρχουμε.

Η περίπλοκη ισορροπία μεταξύ του ρυθμού διαστολής και της συνολικής πυκνότητας του σύμπαντος είναι τόσο λεπτή που ακόμη και μια απόκλιση 0,00000000001% προς οποιαδήποτε κατεύθυνση θα καθιστούσε το σύμπαν εντελώς ακατοίκητο για οποιαδήποτε ζωή, αστέρια ή ακόμα και πλανήτες σε οποιαδήποτε δεδομένη στιγμή.

Εάν οι καλύτερες τρέχουσες θεωρίες μας είναι σωστές, τότε οι πρώτοι αληθινοί γαλαξίες θα έπρεπε να έχουν σχηματιστεί μεταξύ 120 και 210 εκατομμυρίων ετών. Αυτό αντιστοιχεί σε μια απόσταση από εμάς από αυτούς 35-37 δισεκατομμύρια έτη φωτός και μια απόσταση από τον πιο μακρινό γαλαξία μέχρι την άκρη του παρατηρήσιμου σύμπαντος 9-11 δισεκατομμυρίων ετών φωτός σήμερα. Αυτό είναι εξαιρετικά μακριά, και μιλά για ένα εκπληκτικό γεγονός: το σύμπαν επεκτάθηκε εξαιρετικά γρήγορα στα πρώτα στάδια, και σήμερα διαστέλλεται πολύ πιο αργά. Το 1% της ηλικίας του Σύμπαντος ευθύνεται για το 20% της συνολικής διαστολής του!

Η ιστορία του σύμπαντος είναι γεμάτη φανταστικά γεγονότα, αλλά από τότε που τελείωσε ο πληθωρισμός και συνέβη το Big Bang, ο ρυθμός διαστολής έχει πέσει κατακόρυφα και επιβραδύνεται καθώς η πυκνότητα συνεχίζει να μειώνεται.

Η διαστολή του Σύμπαντος τεντώνει το μήκος κύματος του φωτός (και είναι υπεύθυνη για την ερυθρή μετατόπιση που βλέπουμε), και η μεγάλη ταχύτητα αυτής της διαστολής είναι υπεύθυνη για τη μεγάλη απόσταση μεταξύ του μικροκυματικού φόντου και του πιο μακρινού γαλαξία. Αλλά το μέγεθος του σύμπαντος σήμερα αποκαλύπτει κάτι άλλο εκπληκτικό: τα απίστευτα αποτελέσματα που έχουν συμβεί με την πάροδο του χρόνου. Με την πάροδο του χρόνου, το σύμπαν θα συνεχίσει να διαστέλλεται ολοένα και περισσότερο, και μέχρι να γίνει δεκαπλάσια της τρέχουσας ηλικίας του, οι αποστάσεις θα έχουν αυξηθεί τόσο πολύ που δεν θα μπορούμε πλέον να δούμε κανέναν γαλαξία εκτός από μέλη της τοπικής μας ομάδας , ακόμη και με τηλεσκόπιο αντίστοιχο του Hubble. Απολαύστε όλα όσα είναι ορατά σήμερα, τη μεγάλη ποικιλία αυτού που υπάρχει σε όλες τις κοσμικές κλίμακες. Δεν θα κρατήσει για πάντα!