Kako dočarati stvarne dimenzije kosmosa?

Kroz najveći deo svoje evolucije i istorije mi ljudi nismo bili u situcijama koje bi od nas zahtevale da pokušamo da dočaramo dimenzije kosmičkih razmera. Uglavnom smo se zadovoljavali shvatanjem veličina i udaljenosti koje su se mogle meriti stopama, laktovima, metrima i kilometrima. Ali s eksplozijom nauke u poslednjih nekoliko vekova to se naglo promenilo.

Ako bismo ikada merili kosmos, to bi izgledalo ovako

 

Danas do nas svakodnevno stižu informacije o otkrićima nebeskih tela koja su udaljena stotinama, ili čak milijardama svetlosnih godina. U takvoj situaciji nameće se pitanje možemo li i kako da predočimo stvarne razmere svemira, barem onog vidljivog.

Mlečni put

Krenimo od naše galaksije. Ako zamislimo da je Sunce veliko poput penija, dakle negde između 5 i 10 dinara, najbliža zvezda Alfa Kentauri bila bi udaljena oko 563 kilometra, malo manje od dužine puta Beograd-Niš.

Svaki pokušaj da predočimo udaljenosti veće od ove ubrzo postaje problematičan. Na primer, razmera Mlečnog puta bila bi 12 miliona kilometara, što je 30 puta više od razdaljine između Zemlje i Meseca. Takve nadljudske dimenzije vrlo je teško i zamisliti. Ali definisanje astronomskih mernih jedinica poput svetlosne godine, parseka ili crvenog pomaka pomaže nam da dobijemo barem neke prepostavke o njima.

Pre svega treba istaći da niko ne zna tačno koliko je svemir velik. Mogao bi biti beskonačan, ali mogao bi i da ima granice, što zapravo znači da bismo putujući pravolinijski u jednom smeru konačno završili na mestu s kojeg smo krenuli kao da smo putovali po površini kugle. Naučnici još ne mogu da se slože oko toga kakav oblik ima svemir, međutim jednu stvar možemo da izračunamo prilično precizno – koliko daleko možemo da vidimo. Svetlost putuje ograničenom brzinom, a budući da je svemir star oko 13,7 milijardi godina, logično je zaključiti da su najudaljenija mesta koja možemo videti od nas udaljena 13,7 milijardi svetlosnih godina. Ali to nije tačno. Naime, svemir se stalno širi. Ova ekspanzija može da se odvija bilo kojom brzinom, čak i većom od brzine svetlosti. To ipak znači da su najudaljeniji objekti koje danas možemo da vidimo nekad bili mnogo bliže. Zahvaljujući ovoj ekspanziji mi zapravo možemo da vidimo objekte koji su danas od nas udaljeni više od 46 milijardi svetlosnih godina. Mada se Zemlja ne nalazi u središtu svemira, ona je u centru njegovog vidljivog dela koji oblikuje kuglu veličine od oko 93 milijarde svetlosnih godina.

Hablovi snimci udaljenih galaksija

NASA-in teleskop Habl je snimio najudaljenije dosad otkrivene galaksije u vidljivom svemiru. Astronomi su ovu fotografiju snimili tako što su Habl okrenuli prema malenom delu neba na nekoliko meseci i hvatali svaki sićušan foton koji je stigao. Na snimku se vidi oko 10.000 galaksija. Budući da je svetlost do nas putovala jako dugo, mi zapravo vidimo kako su izgledale pre nekih 13 milijardi godina, nedugo nakon Velikog praska. One su danas od nas udaljene oko 30 milijardi svetlosnih godina.

Budući da se svemir stalno širi, naučnici su smislili bolji način za iskazivanje najvećih udaljenosti. Naime, što je neka galaksija udaljenija, to je njena brzina udaljavanja veća. Kako se galaksija udaljava od nas, talasne dužine njene svetlosti se izdužuju pa nastaje tzv. crveni pomak – kraće talasne dužine plave boje postaju duže, odnosno pomiču se prema crvenom delu spektra. Slično se događa kada se kola hitne pomoći udaljavaju od nas – zvuk sirene postaje niži. Prema tom sastavu merenja za galaksije možemo reći da imaju crveni pomak od 7,9. Naučnici poslednjih godina sve češće koriste i jedinicu za udaljenost koja se zove parsek (pc), a koja u stručnim krugovima sve više istiskuje svetlosnu godinu i postaje osnovna jedinica za merenje udaljenosti u svemiru. Jedan parsek iznosi 3,26 svetlosnih godina. Definiran je kao udaljenost na kojoj bi zvezda imala paralaksu od jedne lučne sekunde. To je, dakle, udaljenost s koje se poluprečnik Zemljine orbite vidi pod uglom od jedne sekunde.

Najdalja galaksija ikad viđena

U središtu slike vidi se galaksija koja se smatra najudaljenijim objektom u svemiru koji je ikada zabeležen. Snimio ju je Habl, a ovako je izgledala samo 480 miliona godina nakon velikog praska. Procenjuje se da je njen crveni pomak oko 10, što znači da je udaljena oko 31,5 milijardi svetlosnih godina. Iz fotografije se može videti da je u vreme mladog svemira bila prilično usamljena. Slika svemira starog 650 miliona godina prilično je drugačija. U tom razdoblju Naučnici su uspeli da snimiti više od 60 galaksija. To znači da su mnoge galaksije značajno narasle za “samo” 200 miliona godina, što je u kozmičkom vremenu tek tren oka.

Najveća udaljenost

Najudaljeniji izvor svetlosti u svemiru koji smo do danas uspeli da registrujemo je tzv. kosmičko pozadinsko mikrovalno zračenje. To su fotoni koji su do nas putovali gotovo od samog početka stvaranja. Nedugo posle Velikog praska svemir je bio premalen da bi svetlost mogla da otputuje daleko pre nego što će je čestice raspršiti ili apsorbovati. Ali negde oko 380 miliona godina posle Velikog praska postao je dovoljno veliki da omogući slobodno putovanje svetlosti – postao je proziran. Tako je nastalo zračenje koje je krajnju ivicu ili neproziran zid koji ograđuje ono što danas možemo videti.

Kako se svemir kroz 13,7 milijardi godina širio, svetlost u njemu se jako razvukla. Mada je pozadinsko zračenje nastalo u vreme kada je temperatura svemira bila viša od 3000°C, ono danas ima temperaturu od samo 2,73 K, odnosno -270,3°C. Ta je temperatura vrlo jednolika, a varijacije koje se vide na slici iznose tek 1:100.000.

Dalje od pozadinskog mikrotalasnog zračenja danas ne možemo da vidimo. Ali naši horizonti bi mogli da se prošire kada bismo uspeli da izgradimo dovoljno osetljive detektore neutrina. Naime, neutrini, za razliku od fotona svetlosti, gotovo nesmetano prolaze kroz materiju pa čestice u ranom svemiru nisu mogle ni da ih rasprše niti da ih apsorbuju.