Šviesa keliauja greičiausiai.
Ji tokia greita, jog milžiniškus atstumus
matuojame pagal tai, kiek šviesai užtrunka juos nukeliauti.
Per vienerius metus, šviesa nukeliauja apie 6 000 000 000 000 mylių –
atstumą, kurį vadiname 1 šviesmečiu.
Kad įsivaizduotumėte, koks tai atstumas,
Mėnulis, kurį Apollo astronautai pasiekė per 4 dienas,
nuo Žemės nutolęs tik vienos šviesos sekundės atstumu.
Tuo tarpu, arčiausiai Saulės esanti žvaigždė Kentauro Proksima
yra už 4,24 šviesmečio.
Paukščių takas yra nusidriekęs 100 000 šviesmečių.
Mums arčiausia galaktika, Andromeda,
nutolusi 2,5 milijonų šviesmečių.
Kosmosas yra beprotiškai didelis.
Bet iš kur mes žinome, koks atstumas yra iki žvaigždžių ir galaktikų?
Juk visgi, kai stebime dangų, matome plokščią, dviejų dimensijų vaizdą.
Jei tiesiog parodote pirštu į žvaigždę, negalite nustatyti koks iki jos atstumas,
taigi, kaip tai sužino astrofizikai?
Objektams, kurie yra labai arti,
galime naudoti trigonometrinio paralakso sąvoką.
Idėja gana paprasta.
Atlikime eksperimentą.
Ištieskite nykštį ir užmerkite kairę akį.
Tada atmerkite kairę akį ir užmerkite dešinę.
Atrodys, kad jūsų nykštys pajudėjo,
o tolimesni objektai fone liko savo vietose.
Tas pats principas pritaikomas žvelgiant į žvaigždes,
tačiau jos žymiai toliau, negu ištiestos rankos ilgis,
o Žemė nėra labai didelė,
todėl net su skirtingais teleskopais keliose pusiaujo vietose,
nesimatytų didelio poslinkio.
Vietoje to, mes stebime žvaigždės vietos pokytį per 6 mėnesius –
metų ilgio Žemės orbitos aplink Saulę pusiaukelės tašką.
Kai matuojame santykines žvaigždžių pozicijas vasarą
ir darkart žiemą, žiūrime lyg kita akimi.
Artimos žvaigždės atrodo pasislinkę nuo
tolimesnių žvaigždžių ir galaktikų fono.
Bet šis metodas tinka tik objektams, nutolusiems kelis tūkstančius šviesmečių.
Už mūsų galaktikos, atstumai tokie dideli,
jog paralaksas per mažas aptikti net jautriausiais instrumentais.
Todėl tenka pasitikėti kitokiu metodu –
standartinėmis žvakėmis.
Standartinės žvakės – tai objektai, kurių būdingas ryškis ar šviesumas
yra labai gerai žinomas.
Pavyzdžiui, jei žinote, kokio ryškumo yra jūsų elektros lemputė
ir paprašote draugo, kad su ta lempute jis eitų tolyn nuo jūsų,
žinote, kad šviesos kiekis iš jo
sumažės atstumo kvadratu.
Taigi palygindami gaunamos šviesos kiekį
su lemputei būdingu ryškumu,
galite nustatyti, kokiu atstumu yra nutolęs jūsų draugas.
Astronomijoje, lempute laikoma tam tikros rūšies žveigždė,
vadinama cefeidės kintamąja.
Šios žvaigždės yra nestabilios iš vidaus,
kaip nuolat išsipučiantis ir subliūkštantis balionas.
Pagal šių susitraukimų ir išsiplėtimų sukeliamas ryškio variacijas
galime apskaičiuoti jų ryškį, išmatuodami šio ciklo trukmę,
Ryškesnės žvaigždės keičiasi lėčiau.
Palyginę šių žvaigždžių šviesą
su tokiu būdu apskaičiuotu būdingu ryškiu,
galime nustatyti kokiu atstumu jos nutolę.
Deja, tai dar ne viskas.
Mes galime matyti atskiras žvaigždes nutolusias tik iki 40 000 000 šviesmečių,
vėliau jos tampa neįžvelgiamos.
Bet laimei turime dar vieną standartinės žvakės tipą:
žymiąją 1a tipo supernovą.
Supernovos – dideli žvaigždiniai sprogimai yra vienas iš žvaigždžių mirties būdų.
Šie sprogimai tokie ryškūs,
jog gali šviesumu nustelbti galaktikas, kuriose jie vyksta.
Todėl netgi jei galaktikoje nematome atskirų žvaigždžių,
vis tiek galime matyti supernovas joms vykstant.
1a tipo supernovas, pasirodo, galima naudoti kaip standartines žvakes,
nes ryškios supernovos nyksta lėčiau negu blankios.
Dėl šio mūsų suprantamo ryšio
tarp ryškio ir nykimo greičio,
galime šias supernovas naudoti atstumų iki kelių
milijardų šviesmečių tyrimui.
Kodėl svarbu matyti tokius tolimus objektus?
Prisiminkime, kokiu greičiu keliauja šviesa.
Pavyzdžiui, Saulės šviesai mus pasiekti užtrunka 8 minutes,
tai reiškia, kad šviesa, matoma dabar yra Saulės vaizdas prieš 8 minutes.
Kai žvelgiate į Didžiuosius Grįžulo Ratus,
matote, kaip jie atrodė prieš 80 metų.
O kaip tos neryškios galaktikos?
Jos yra už milijonų šviesmečių.
Užtruko milijonus metų, kol ta šviesa pasiekė mus.
Taigi, visata tam tikra prasme pati yra lyg laiko mašina.
Kuo toliau galime pažvelgti, tuo jaunesnę visatą tiriame.
Astrofizikai stengiasi atskleisti visatos istoriją
ir suprasti iš kur ir kodėl mes atsiradome.
Visata nuolat siunčia mums informaciją šviesos pavidalu.
Mums lieka tik ją iššifruoti.