Κοσμική Διαστολή
Αν η Ακτινοβολία ενός Γαλαξία χρειάσθηκε 13,4 δισεκατομμύρια έτη
για να φθάσει στην Γη, από τότε,
ο Χωρόχρονος έχει επεκταθεί και ο Γαλαξίας
(ή ό,τι έχει απομείνει από αυτόν)
βρίσκεται σε απόσταση
32 δισεκατομμύρια έτη φωτός.
Και δεδομένου ότι ο Χωρόχρονος μέσα στον οποίο διασχίζει το φως διαστέλλεται
και το φως πρέπει ακόμα να κινείται με την ταχύτητα του φωτός,
πρέπει να χάσει ενέργεια.
Αυτό γίνεται με ελάττωση της συχνότητας του (γιατί E=h*f), ενώ το μήκος κύματος γίνεται μεγαλύτερο. Έτσι το φως είναι πιο κόκκινο. Για να το καταλάβετε καλύτερα φανταστείτε ότι κρατάτε ένα λαστιχάκι ανάμεσα στα χέρια σας.
Σε κάποιο σημείο, κάποιος ρίχνει ένα μυρμήγκι πάνω του. Το μυρμήγκι περπατά με 1 cm/δευτερόλεπτο – ούτε πιο γρήγορα, ούτε πιο αργά.
Αλλά ενώ περπατάει, τεντώνετε το λάστιχο, οπότε όταν το μυρμήγκι
τελικά δαγκώσει τον αντίχειρά σας 13,4 δευτερόλεπτα αργότερα,
το σημείο όπου ξεκίνησε το μυρμήγκι είναι τώρα 32 cm μακριά από τον αντίχειρά σας.
- Ένα Κοσμικό Φαινόμενο είναι πιθανά το εκπληκτικότερο χαρακτηριστικό του Σύμπαντος.
Εισαγωγή[]
Η Κοσμική Διαστολή ανακαλύφθηκε τη δεκαετία του 1920 από τον Edwin Hubble.
Τα αστρονομικά αντικείμενα, όχι μόνο κινούνται υπό την επήρεια της Βαρυτικής Επίδρασης των γειτόνων τους, αλλά η, πολύ μεγάλης κλίμακας, δομή του Σύμπαντος εκτείνεται ακόμη περισσότερο από την Κοσμική Διαστολή.
Ένα δημοφιλές ανάλογο για την Κοσμική Διαστολή αποτελεί η απομάκρυνση μεταξύ τους κάποιων σταφίδων που έχουν εμφυτευθεί σε ένα πολύ μεγάλο κέικ που φουσκώνει. Αν επιλέξουμε μια σταφίδα ως αντιπρόσωπο του Γαλαξία μας, βρίσκουμε ότι όλες οι άλλες σταφίδες/Γαλαξίες απομακρύνονται από τη δική μας προς όλες τις κατευθύνσεις.
Ως αποτέλεσμα, το Σύμπαν έχει διασταλεί από την πολύ θερμή και πυκνή κοσμική σούπα που δημιουργήθηκε κατά το Big Bang, στην πολύ ψυχρότερη και αραιότερη συλλογή Γαλαξιών και Σμήνη Γαλαξιών που παρατηρούμε σήμερα.
Η ερυθρή μετατόπιση[]
Επιταχυνόμενη Διαστολή του Σύμπαντος
Η ακτινοβολία που εκπέμφθηκε από τους Αστέρες και τα αέρια των μακρινών Γαλαξιών, έχει επίσης διασταλεί σε μεγαλύτερα μήκη κύματος κατά το ταξίδι του προς τη Γη. Το φαινόμενο αυτό της μετατόπισης του μήκους κύματος δίνεται από τον τύπο της ερυθρής μετατόπισης
- z = (λobs - λ0 ) /λ0
όπου:
- λobs είναι το μήκος κύματος που βλέπουμε στη Γη και
- λ0 είναι το μήκος κύματος που εξέπεμψε η πηγή.
Για παράδειγμα, τα διεγερμένα άτομα υδρογόνου, εκπέμπουν κατά μια μετάβασή τους προς τη θεμελιώδη στάθμη, την λεγόμενη ακτινοβολία άλφα Lyman που έχει μήκος κύματος λ0 = 121.6 nm. Η μετάβαση αυτή παρατηρείται στους μακρινούς γαλαξίες και χρησιμοποιήθηκε για να διαπιστώσουμε τον γαλαξία που κατέχει το σημερινό ρεκόρ της ερυθρής μετατόπισης με την τιμή z = 10. Η τιμή αυτή του z αντιστοιχεί σε μια παρατηρούμενη τιμή μήκους κύματος για τη μετάβαση Lyman άλφα ίση με λobs = 1337.6 nm.
Η ερυθρή μετατόπιση περιγράφει όμως μόνο την μεταβολή της κλίμακας του Σύμπαντος, και δεν μας λέει την απόσταση ή την ηλικία του Σύμπαντος όταν το φως αυτό πραγματικά εκπέμφθηκε. Αν ξέραμε τόσο την απόσταση όσο και την ερυθρή μετατόπιση για μια σειρά από πολλά αστρονομικά αντικείμενα, θα μπορούσαμε να αρχίσουμε να χαρτογραφούμε την κοσμική διαστολή.
Κηφείδες[]
Μια κύρια μέθοδος για τη μέτρηση εξωγαλαξιακών αποστάσεων είναι να χρησιμοποιήσουμε "πρότυπα κηρία" όπως είναι οι μεταβλητοί Αστέρες των Κηφείδων. Η λαμπρότητα ενός μεταβλητού Κηφείδα μεταβάλλεται περιοδικά με τον χρόνο, με την λαμπρότητα να είναι ανάλογη προς την περίοδο.
Η απόσταση ενός Κηφείδα μπορεί να καθοριστεί μετρώντας πρώτα την περίοδό του ώστε να βρούμε την λαμπρότητά του, και ύστερα να την συγκρίνουμε με την παρατηρούμενη ένταση της ακτινοβολίας για να βρούμε την απόστασή του.
Νόμος Hubble[]
Έτσι, ερυθρές μετατοπίσεις και αποστάσεις διαφόρων αντικειμένων που ακολουθούν την "ροή Hubble" (αυτά βρίσκονται σε μια περιοχή έξω από τα όρια των βαρυτικών αλληλεπιδράσεων του δικού μας σμήνους γαλαξιών), έχουν χαρτογραφηθεί, αποκαλύπτοντας το νόμο του Hubble:
- d = (cz/H0 )
όπου:
- c είναι η ταχύτητα του φωτός και
- H0 = 72 ± 8 km s-1 ανά megaparsec (Mpc) είναι η τιμή της σταθεράς του Hubble. (1 Mpc ισούται με 3,26 εκατομμύρια έτη φωτός.)
Πριν από το 1998 αυτή η γραμμική σχέση μεταξύ απόστασης και ερυθρής μετατόπισης είχε διαπιστωθεί για Γαλαξίες μέχρι απόστασης περίπου 1000 Mpc, πράγμα που αντιστοιχεί σε ερυθρή μετατόπιση της τάξης του 0,24.
Η επέκταση σε μεγαλύτερες ερυθρές μετατοπίσεις ήταν αμφισβητούμενη, αλλά κάνοντας υποθέσεις για την ενεργειακή πυκνότητα και την πίεση στο Σύμπαν, η Γενική Σχετικότητα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να συνδέσει τις ερυθρές μετατοπίσεις με τις αντίστοιχες αποστάσεις.
Η ακριβής μέτρηση των αποστάσεων είναι μια από τις πιο δύσκολες εργασίες στην Αστρονομία, και η σχέση απόστασης-ερυθρής μετατόπισης δεν είχε ελεγχθεί ότι ισχύει για μεγαλύτερες ερυθρές μετατοπίσεις. Επιπλέον, στηριζόμενοι στις καλύτερες πληροφορίες της εποχής, αναμέναμε ότι η διαστολή του Σύμπαντος θα επιβραδυνόταν υπό την επίδραση της βαρυτικής ελκτικής δύναμης - αλλά αυτό δεν είχε επιβεβαιωθεί ακόμη τότε από τις παρατηρήσεις.
Τρείς Τρόποι Διαστολής[]
Επιβραδυνόμενη Διαστολή του Σύμπαντος
Καταγράφοντας την ακτινοβολία από τους μακρυνούς υπερκαινοφανείς, προσδιορίζουν οι επιστήμονες το ολικό σχήμα του Σύμπαντος, τη γεωμετρία του, τη φύση του καθώς και το χρονικό της διαστολής του.
Παρατηρώντας δηλαδή τις μετατοπίσεις των ορατών φασματικών γραμμών τους προς το ερυθρό, μπόρεσαν να δείξουν τον τρόπο που οι Γαλαξίες απομακρύνονται συνεχώς.
Η κοσμική διαστολή μπορεί να συμβαίνει με τρείς τρόπους. H ηλικία του Σύμπαντος είναι μεγαλύτερη για ένα επιταχυνόμενο Σύμπαν, ενώ μικρότερη για ένα επιβραδυνόμενο Σύμπαν.
Υποσημειώσεις[]
Εσωτερική Αρθρογραφία[]
Βιβλιογραφία[]
Ιστογραφία[]
- Ομώνυμο άρθρο στην Βικιπαίδεια
- Ομώνυμο άρθρο στην Livepedia
- Ομώνυμο άρθρο στην Astronomia
- Άρθρο στο Physics4u
- Άρθρο στο Physics4u
 Κίνδυνοι Χρήσης
|
|---|
|
Αν και θα βρείτε εξακριβωμένες πληροφορίες "Οι πληροφορίες αυτές μπορεί πρόσφατα Πρέπει να λάβετε υπ' όψη ότι Επίσης, |
- Μην κάνετε χρήση του περιεχομένου της παρούσας εγκυκλοπαίδειας
αν διαφωνείτε με όσα αναγράφονται σε αυτήν
- Όχι, στις διαφημίσεις που περιέχουν απαράδεκτο περιεχόμενο (άσεμνες εικόνες, ροζ αγγελίες κλπ.)