Ostatnia aktualizacja artykułu: 16.3.2001

 

MIEJSCE NA TWOJĄ REKLAMĘ !


POMIARY KOSMICZNYCH ODLEGŁOŚCI

Czy nigdy nie zastanawiałe(a)ś się jak ci naukowcy mierzą te różne odległości do galaktyk ? Bo mnie zawsze, ale teraz postaram się podzielić z Tobą tą wiedzą, która wbrew pozorom jest bardzo prosta.

Na początku mierzenie odległości nie udawało się ludziom, aż do roku 1839. Wtedy to po raz pierwszy zmierzono dokładnie odległość do obiektu. Dziś astronomowie mogą określać odległości w różne sposoby, jest ich sporo. Kiedy II Wojna Światowa się skończyła odległość Księżyca zmierzono niezwykle precyzyjnymi i nowoczesnymi sposobami, odległość do Księżyca znamy już co do centymetra dzięki specjalnej wiązce laserowej która dolatując do powierzchni Księżyca odbija się od niej i powraca na Ziemię, naukowcy mają czas przybycia wiązki laserowej z powrotem na ziemię i wzorami obliczają dokładną odległość do Księżyca. Również podobnie mierzy się odległość do Słońca z tym że nie wiązką lasera tylko impulsami radarowymi. Odległości do planet, z wyjątkiem Plutona, zostały określone przez sondy, które wysłały sygnały radarowe. Jednak co zrobić kiedy chcemy określić odległość do pobliskiej gwiazdy, (najbliższa gwiazda Proxima Centauri jest od nas oddalona o 4,3 roku świetlnego, a galaktyki....). Metodą pomiaru dla bliższych gwiazd jest triangulacja znana również w geodezji. Polega ona na tym, że astronom wybiera sobie gwiazdę, która jest bliska (na podstawie obserwacji określa się czy gwiazda jest blisko czy daleko) i mierzy jej dokładną pozycję względem innych bardziej odległych gwiazd. Następnie dokładnie 6 miesięcy później, gdy Ziemia jest dokładnie na przeciwległym krańcu orbity okołosłonecznej pozycja gwiazdy jest mierzona ponownie. Będzie się na pewno wydawało, że gwiazda jest przemieszczona względem tła. Roczna paralaksa jest to połowa kąta o który przemieściła się gwiazda. Za pomocą trygonometrii można obliczyć odległość do gwiazdy, ponieważ średnicę orbity Ziemi już dokładnie znamy. Jednak tu pojawia się kolejny problem, ponieważ wynik będzie ogromną liczbą więc trzeba ,,przerzucić" wynik na lata świetlne, wtedy liczba zmniejszy się znacznie. Astronomowie znaleźli jeszcze inne sposoby mierzenia odległości, bardziej uniwersalnych i dokładniejszych niż metoda paralaksy. Przy dalszych odległościach obiektów (mam tu na myśli galaktyki) wykorzystuje się gwiazdy zmienne lub cefeidy. Są to gwiazdy, które w regularny sposób zmieniają swoją jasność, powtarzając ten sam wzór zmienności w każdym ustalonym okresie trwającym dni lub miesiące. Przydatność cefeid dla pomiarów jest o tyle przydatna, iż ich jasność absolutna oraz okres zmienności pozostają w ścisłym związku. Jeśli więc zmierzymy okres cefeidy to poznamy jej jasność absolutną a następnie odległość do niej. Cefeidy odkryto w niektórych pobliskich galaktykach i stąd wiemy jaka jest odległość do niech. Co jednak zrobić gdy w danej galaktyce nie wykryto żadnej cefeidy? Jest jeszcze inna metoda pomiaru odległości. Jedną z konsekwencji Wielkiego Wybuchu jest oddalanie się od siebie galaktyk, naukowcy wiedzą, że im dalej galaktyka się znajduje to ma większą prędkość oddalania się. Astronomowie odkryli to dzięki przesunięciu ku czerwieni charakterystycznych linii w widmie galaktyk: wszystkie linie z widzialnej części widma są przesunięte ku czerwieni, linie z czerwonej części widma przesunięte są do podczerwieni itd. Dzieje się tak ponieważ grzbiety i doliny fal promieniowania elektromagnetycznego docierają do nas tym rzadziej im większa jest prędkość oddalania się danej galaktyki. Weźmy na przykład wyraźną, podwójną, linię sodu wytwarzaną w nieruchomym źródle światła: grzbiety fali docierają do Ziemi 500 bilionów razy na sekundę, tymczasem docierającym z galaktyki oddalającej się z 1/10 prędkością światła kązdy kolejny grzbiet fali ma większą drogę do przebycia niż poprzedni. Dlatego docierają do nas tylko około 450 bilionów razy na sekundę i rejestrujemy to światło jako docierające do nas z mniejszą częstotliwością i większą długość fali - doznaje więc ono podczerwienia. Odwrotnie by było gdyby z tą samą prędkością grzbiety fali docierałyby z prędkością 550 bilionów razy na sekundę i obserwowalibyśmy przesunięcie linii w kierunku niebieskiego końca widma. Mierząc przesunięcia ku czerwieni, astronom może określić prędkość ucieczki galaktyki, a ponieważ wiemy, że im dalej znajduje się dana galaktyka tym szybciej się porusza, może określić ich odległość. Jest to jednak możliwe tylko wtedy gdy wiemy jak dokładnie wzrasta prędkość wraz z odległościa. Teraz są co do tego małe spory, stosunek prędkości do odległości nazywany jest przez astronomów stałą Hubble'a znany jest jednak obecnie niezbyt dokładnie bo z dokładnością do czynnika 2, czyli zawiera się między 15 a 30 km/s na I mln. lat świetlnych.

To chyba wszystko.

Autor: Krzysztof Gaudy
e-mail: gaudy3@poczta.onet.pl