-

Skala odległości we Wszechświecie

Trudno jest odpowiedzieć w jakiej odległości znajduje się bardzo odległa galaktyka, gdyż Wszechświat cały czas się rozszerza. Wszystko zależy od Twojego punktu widzenia.

The separation of galaxies
Powyżej przedstawiony jest problem zdefiniowania odległości w rozszerzającym się Wszechświecie:Dwie galaktyki leżą blisko siebie (leżą w odległości 2 miliardów lat świetlnych od siebie), gdy Wszechświat ma tylko 1 miliard lat. Pierwsza galatyka emituje puls światła. Druga galaktyka otrzymuje ten puls dopiero, gdy Wszechświat ma 14 miliardów lat. W tym czasie galatyki są rozdzielone odległością 26 miliardów lat świetlnych; puls światła wędrował przez 13 miliardów lat; widok jaki otrzymują ludzie w drugiej galaktyce to obraz pierwszej galaktyki, gdy ta miała jedynie 1 miliard lat i gdy obie były w odległości jedynie około 2 miliardów lat świetlnych.

Istnieją cztery różne skale, najczęściej używane w kosmologii:

(1) Odległość na podstawie jasności (Luminosity Distance) - DL
W rozszerzającym się Wszechświecie odleglejsze galatyki znacznie słabiej świecą, niż możnaby tego oczekiwać, ponieważ długość fotonów (fali) światła ulega wydłużeniu, a także biegną one w coraz większej przestrzeni. Z tego powodu potrzeba ogromnych teleskopów, aby móc dostrzec bardzo odległe galaktyki. Najsłabiej świecące galaktyki widoczne Kosmicznym Teleskopem Hubble'a (HST) świecą tak słabo, jakby znajdowały się w odległości około 350 miliardów lat świetlnych, chociaż są znacznie bliższe.

Odległość na podstawie jasności (DL) nie jest realistycznym odwzorowaniem odległości, ale jest użyteczne w określeniu w jakim stopniu jest osłabione światło pochodzące od bardzo odległych galaktyk.

(2) Odległość w oparciu o średnicę kątową (Angular Diameter Distance) - DA
W rozszerzjącym się Wszechświecie widzimy galaktyki blisko brzegu widocznej części Wszechświata takimi, jakie były blisko 14 miliardów lat temu, ponieważ dotarcie światłu do nas zabrało blisko 14 miliardów lat. W chwili emisji światła, które dziś odbieramy, galaktyki nie tylko były bardzo młode, ale również znajdowały się znacznie bliżej nas.

Najsłabiej widoczne galaktyki, jakie dostrzegliśmy dzięki Kosmicznemu Teleskopowi Hubble'a (HST) były odległe od nas o zaledwie kilka miliardów lat świetlnych, gdy emitowały swoje światło. To oznacza, że bardzo odległe galaktyki wyglądają na znacznie większe, niż to możnaby normalnie oczekiwać, gdyby były 3 miliardy lat świetlnych od nas (chociaż są również bardzo słabe - zobacz: Odległośc na podstawie jasności DL).

Odległość w oparciu o średnicę kątową (DA) jest dobrym wskaźnikiem, jak daleko od nas znajdowała się galaktyka, gdy wyemitowała światło, które w chwili obecnej widzimy.

(3) Odległość na podstawie "współruchu" (Comoving Distance) - DC
Odległość na podstawie "współruchu" jest skalą odległości, która roszerza się wraz z Wszechświatem. Mówi nam ona gdzie galaktyki znajdują się w chwili obecnej, nawet pomimo tego, że nasz widok odległych części Wszechświata odpowiada ich wyglądowi, gdy Wszechświat był znacznie mniejszy i młodszy. Przy tej skali brzeg obserwowalnego Wszechswiata znajduje się około 47 miliardów lat świetlnych od nas, chociaż najdalsze galaktyki widoczne Kosmicznym Teleskopem Hubble'a są oddalone o 32 miliardy lat świetlnych.

Odległość na podstawie "współruchu" (DC) jest przeciwieństwem Odległości w oparciu o średnicę kątową (DA), gdyż mówi nam, gdzie znajdują się teraz galaktyki raczej niż gdzie były, gdy wyemitowały światło, które obecnie widzimy.

(4) Odległośc w oparciu o czas biegu światła (Light Travel Time Distance) - DLT
Odległośc w oparciu o czas biegu światła reprezentuje czas, jaki zabrało światłu z odległych galaktyk na dotarcie do nas. O tej skali właśnie mówi się, podając, że widzialny Wszechświat ma promień 14 miliardów lat świetlnych - jest to po prostu stwierdzenie, że Wszechświat ma około 14 miliardów lat, a światło od najdalszych źródeł nie miało czasu, aby do nas dotrzeć

Odległośc w oparciu o czas biegu światła jest zarówno miarą czasu jak i odległości. Jest użyteczna głównie dlatego, że mówi nam jak stary jest widok galaktyki, którą widzimy.


Dla małych odległości (poniżej około 2 miliardów lat świetlnych) wszystkie cztery skale odległości zbiegaja się i stają się takie same i dlatego jest znacznie prościej zdefiniować odległości do galaktyk w "lokalnym" Wszechświecie.

Poniżej- wykres wszystkich czterech skal odległości w zależności od przesunięcia ku czerwieni. Przesunięcie ku czerwieni jest miarą prędkości, którą powoduje rozszerzanie się Wszechświata - galaktyka o większym przesunięciu ku czerwieni będzie znajdowała się dalej, niż inna galaktyka o mniejszym przesunięciu.Najodleglejsze galaktyki widoczne Teleskopem Hubble'a posiadają przesunięcia ku czerwieni 10, podczas gdy najodleglejsze protogalaktyki we Wszechświecie miałyby przesuniecie około 15. Brzeg widocznej części Wszechświata posiada przesunięcie ku czerwieni równe nieskończoności. Dla porównania, za pomocą typowego, przenośnego teleskopu nie dostrzeżemy zbyt wiele powyżej przesunięcia 0.1 (około 1.3 miliarda lat świetlnych).

Skale odległości we Wszechświecie

Odległość na podstawie jasności (DL) pokazuje czemu tak trudno dostrzec odległe galaktyki- bardzo młoda i odległa galaktyka o przesunięciu 15 wyglądałaby, jakby się znajdowała 560 miliardów lat świetlnych od nas, podczas gdy Odległość w oparciu o średnicę kątową (DA)sugerowałaby, że w rzeczywistości ta odległość wynosiła około 2.2 miliarda lat świetlnych, gdy galaktyka wyemitowała światło, które odbieramy. Odległośc w oparciu o czas biegu światła(DLT) mówi nam, że światło wędrowało z galaktyki do nas 13.6 miliarda lat. Odległość na podstawie "współruchu"(DC) mówi nam z kolei, że ta sama galaktyka w chwili obecnej znajduje się 35 miliardów lat świetlnych stąd.

Poznana część Wszechświata Powrót do strony Widzialny Wszechświat

Hipoteza ewolucji Wszechświata


-