Alam semesta adalah ruang besar yang dipenuhi nebula, gugus bintang, bintang individu, planet dengan satelitnya, pelbagai komet, asteroid dan, akhirnya, kekosongan, dan juga benda gelap. Ini sangat besar sehingga kelengkapan jawapan kepada persoalan seberapa besarnya, sayangnya, dibatasi oleh tahap perkembangan teknologi kita sekarang. Walau bagaimanapun, memahami ukuran alam semesta melibatkan memahami beberapa faktor utama. Salah satu faktor ini, misalnya, adalah pemahaman tentang bagaimana tingkah laku kosmos, dan juga pemahaman bahawa apa yang kita lihat hanyalah apa yang disebut "alam semesta yang dapat dilihat." Kita tidak dapat mengetahui dimensi alam semesta yang sebenarnya, kerana kemampuan kita tidak memungkinkan kita melihat "kelebihan" -nya.
Segala sesuatu di luar Alam Semesta yang kelihatan masih menjadi misteri bagi kita dan menjadi topik perbahasan dan perbahasan yang tidak berkesudahan di kalangan ahli astrofizik dari semua lapisan. Hari ini kita akan cuba menjelaskan dengan kata-kata sederhana apa yang telah dicapai sains sekarang dari segi memahami ukuran Alam Semesta, dan kita akan berusaha menjawab salah satu persoalan yang paling membakar dan rumit mengenai sifatnya. Tetapi pertama, mari kita lihat prinsip asas bagaimana saintis menentukan jarak di angkasa.
Bersinar
Kaedah paling mudah untuk menentukan jarak di angkasa adalah dengan menggunakan cahaya. Walau bagaimanapun, jika kita mengambil kira cara cahaya bergerak di angkasa, maka harus difahami bahawa benda-benda yang kita lihat dari Bumi di angkasa tidak semestinya sama. Sesungguhnya, agar cahaya dari objek yang jauh sampai ke planet kita, mungkin memerlukan puluhan, ratusan, ribuan, atau bahkan puluhan ribu tahun.
Kelajuan cahaya adalah 300.000 kilometer sesaat, tetapi untuk ruang, untuk ruang raksasa seperti itu, konsep sesaat bukanlah nilai yang ideal untuk diukur. Dalam astronomi, adalah kebiasaan menggunakan istilah tahun cahaya untuk menentukan jarak. Satu tahun cahaya kira-kira bersamaan dengan jarak 9,460,730,472,580,800 meter dan memberi kita bukan sahaja idea tentang jarak, tetapi juga dapat memberitahu berapa lama masa yang diperlukan untuk cahaya objek sampai ke kita.
Contoh perbezaan masa dan jarak yang paling mudah adalah cahaya Matahari. Jarak purata dari kita ke Matahari adalah sekitar 150,000,000 kilometer. Katakan anda mempunyai teleskop dan pelindung mata yang tepat untuk memerhatikan Matahari. Intinya adalah bahawa semua yang anda akan lihat melalui teleskop sebenarnya berlaku pada Matahari 8 minit yang lalu (ini adalah berapa banyak cahaya yang diperlukan untuk sampai ke Bumi). Cahaya Proxima Centauri? Akan sampai kepada kami hanya dalam empat tahun. Atau ambil sekurang-kurangnya bintang besar seperti Betelgeuse, yang akan segera menjadi supernova. Walaupun peristiwa ini berlaku sekarang, kita tidak akan tahu mengenainya sehingga pertengahan abad ke-27!
Video promosi:
Cahaya dan sifatnya telah memainkan peranan penting dalam pemahaman kita tentang betapa besarnya alam semesta ini. Pada masa ini, kemampuan kita membolehkan kita melihat sekitar 46 bilion tahun cahaya alam semesta yang dapat dilihat. Bagaimana? Semua terima kasih kepada skala jarak yang digunakan oleh ahli fizik dan ahli astronomi dalam astronomi.
Skala jarak
Teleskop hanyalah salah satu alat untuk mengukur jarak kosmik dan tidak selalu dapat mengatasi tugas ini: semakin jauh objek, jarak yang ingin kita ukur, semakin sukar untuk melakukannya. Teleskop radio sangat bagus untuk mengukur jarak dan membuat pemerhatian hanya dalam sistem suria kita. Mereka memang mampu memberikan data yang sangat tepat. Tetapi seseorang hanya harus mengarahkan pandangan mereka ke luar tata surya, kerana keberkesanannya berkurang dengan ketara. Memandangkan semua masalah ini, para astronom memutuskan untuk menggunakan kaedah lain untuk mengukur jarak - paralaks.
Apa itu Parallax? Mari kita jelaskan dengan contoh yang mudah. Mula-mula tutup sebelah mata dan lihat beberapa objek, kemudian tutup mata yang lain dan lihat semula objek yang sama. Perhatikan sedikit "perubahan kedudukan" objek? "Pergeseran" ini disebut paralaks, teknik yang digunakan untuk menentukan jarak di angkasa. Kaedah ini berfungsi dengan baik ketika melihat bintang-bintang yang dekat dengan kita - kira-kira dalam lingkungan 100 tahun cahaya. Tetapi apabila kaedah ini juga tidak berkesan, para saintis menggunakan kaedah lain.
Kaedah seterusnya untuk menentukan jarak disebut "kaedah urutan utama". Ini berdasarkan pengetahuan kita tentang bagaimana bintang dengan ukuran tertentu berubah dari masa ke masa. Para saintis terlebih dahulu menentukan kecerahan dan warna bintang, dan kemudian membandingkan penunjuk dengan bintang berdekatan dengan ciri-ciri serupa, memperoleh jarak anggaran berdasarkan data ini. Sekali lagi, kaedah ini sangat terhad dan hanya berfungsi untuk bintang-bintang yang tergolong dalam galaksi kita, atau yang berada dalam radius 100,000 tahun cahaya.
Ahli astronomi bergantung pada kaedah pengukuran Cepheid untuk melihat lebih jauh. Ini berdasarkan penemuan ahli astronomi Amerika, Henrietta Swan Leavitt, yang menemui hubungan antara tempoh perubahan kecerahan dan kilauan bintang. Berkat kaedah ini, banyak ahli astronomi dapat mengira jarak ke bintang tidak hanya di dalam galaksi kita, tetapi juga di luarnya. Dalam beberapa kes, kita bercakap mengenai jarak 10 juta tahun cahaya.
Namun kita belum mendekati persoalan tentang ukuran alam semesta. Oleh itu, kita beralih kepada alat pengukuran utama berdasarkan prinsip redshift (atau redshift). Intipati pergeseran merah serupa dengan prinsip kesan Doppler. Fikirkan jalan keretapi. Pernah perhatikan bagaimana bunyi wisel kereta berubah dengan jarak, semakin kuat ketika anda menghampiri dan semakin senyap semasa anda bergerak?
Cahaya berfungsi dengan cara yang hampir sama. Lihat spektrogram di atas, lihat garis hitam? Mereka menunjukkan had penyerapan warna oleh unsur kimia di dalam dan di sekitar sumber cahaya. Semakin banyak garis dialihkan ke bahagian spektrum merah, semakin jauh objek dari kita. Para saintis juga menggunakan spektrogram ini untuk menentukan seberapa cepat objek menjauh dari kita.
Oleh itu, kami lancar dan mendapat jawapan kami. Sebilangan besar cahaya yang dipindahkan berasal dari galaksi yang berusia sekitar 13.8 bilion tahun.
Umur bukanlah perkara utama
Sekiranya setelah membaca anda sampai pada kesimpulan bahawa jejari alam semesta yang kita amati hanya 13.8 bilion tahun cahaya, maka anda telah meninggalkan satu butiran penting. Kenyataannya adalah bahawa selama 13.8 bilion tahun setelah Big Bang, alam semesta terus berkembang. Dengan kata lain, ini bermaksud bahawa ukuran sebenar Alam Semesta kita jauh lebih besar daripada yang ditunjukkan dalam ukuran asal kita.
Oleh itu, untuk mengetahui ukuran sebenar Alam Semesta, perlu mengambil kira petunjuk lain, iaitu, seberapa cepat Alam Semesta berkembang sejak Big Bang. Ahli fizik mengatakan bahawa mereka akhirnya dapat memperoleh nombor yang diperlukan dan yakin bahawa radius alam semesta yang dapat dilihat pada masa ini adalah sekitar 46.5 bilion tahun cahaya.
Benar, juga perlu diperhatikan bahawa pengiraan ini hanya berdasarkan apa yang dapat kita lihat sendiri. Lebih tepat lagi, mereka dapat melihat kedalaman ruang. Pengiraan ini tidak menjawab persoalan ukuran sebenar alam semesta. Di samping itu, para saintis tertanya-tanya tentang beberapa perbezaan, yang mana galaksi yang lebih jauh di alam semesta kita terbentuk dengan baik untuk dipertimbangkan bahawa ia muncul sejurus selepas Big Bang. Memerlukan masa yang lebih lama untuk tahap pembangunan ini.
Mungkin kita tidak melihat semuanya?
Fakta yang tidak dapat dijelaskan di atas membuka banyak masalah baru. Beberapa saintis telah berusaha untuk mengira berapa lama galaksi yang terbentuk sepenuhnya untuk berkembang. Sebagai contoh, saintis Oxford menyimpulkan bahawa ukuran keseluruhan alam semesta boleh menjadi 250 kali lebih besar daripada ukuran yang diperhatikan.
Kita memang dapat mengukur jarak ke objek dalam alam semesta yang dapat dilihat, tetapi apa yang berada di luar batas ini, kita tidak tahu. Sudah tentu, tidak ada yang mengatakan bahawa saintis tidak berusaha untuk mengetahuinya, tetapi, seperti yang disebutkan di atas, kemampuan kita dibatasi oleh tahap kemajuan teknologi kita. Di samping itu, seseorang juga tidak harus segera membuang anggapan bahawa para saintis tidak akan pernah mengetahui ukuran sebenar seluruh alam semesta, memandangkan semua faktor yang menjadi jalan penyelesaian masalah ini.
NIKOLAY KHIZHNYAK
