L'universo è un enorme spazio pieno di nebulose, ammassi stellari, singole stelle, pianeti con i loro satelliti, varie comete, asteroidi e, in definitiva, un vuoto, oltre a materia oscura. È così enorme che la completezza della risposta alla domanda su quanto sia grande, purtroppo, è limitata dal nostro attuale livello di sviluppo tecnologico. Tuttavia, la comprensione delle dimensioni dell'universo implica la comprensione di diversi fattori chiave. Uno di questi fattori, ad esempio, è la comprensione di come si comporta il cosmo, così come la comprensione che ciò che vediamo è solo il cosiddetto "universo osservabile". Non possiamo scoprire le vere dimensioni dell'Universo, perché le nostre capacità non ci permettono di vedere il suo "confine".
Tutto al di fuori dell'Universo visibile è ancora un mistero per noi ed è oggetto di infiniti dibattiti e dibattiti tra astrofisici di ogni genere. Oggi proveremo a spiegare con parole semplici a che cosa è arrivata la scienza nel momento presente in termini di comprensione delle dimensioni dell'Universo, e proveremo a rispondere a una delle domande più scottanti e complesse sulla sua natura. Ma prima, diamo un'occhiata ai principi di base su come gli scienziati determinano la distanza nello spazio.
Splendere
Il metodo più semplice per determinare la distanza nello spazio è usare la luce. Tuttavia, se prendiamo in considerazione il modo in cui la luce viaggia nello spazio, allora dovrebbe essere chiaro che quegli oggetti che vediamo dalla Terra nello spazio non avranno necessariamente lo stesso aspetto. Infatti, affinché la luce proveniente da oggetti distanti raggiunga il nostro pianeta, possono essere necessarie decine, centinaia, migliaia o addirittura decine di migliaia di anni.
La velocità della luce è di 300.000 chilometri al secondo, ma per lo spazio, per uno spazio così gigantesco, il concetto di secondo non è un valore ideale da misurare. In astronomia, è consuetudine usare il termine anno luce per determinare la distanza. Un anno luce equivale all'incirca a una distanza di 9.460.730.472.580.800 metri e ci dà non solo un'idea della distanza, ma può anche dire quanto tempo impiegherà la luce di un oggetto a raggiungerci.
L'esempio più semplice di differenze di tempo e distanza è la luce del sole. La distanza media da noi al Sole è di circa 150.000.000 di chilometri. Supponiamo che tu abbia il telescopio e la protezione per gli occhi giusti per osservare il sole. La linea di fondo è che tutto ciò che vedrai attraverso un telescopio è effettivamente accaduto al Sole 8 minuti fa (questa è la quantità di luce necessaria per arrivare sulla Terra). Luce di Proxima Centauri? Ci raggiungerà solo tra quattro anni. Oppure prendi almeno una stella così grande come Betelgeuse, che presto diventerà una supernova. Anche se questo evento accadesse ora, non lo sapremmo fino alla metà del 27 ° secolo!
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La luce e le sue proprietà hanno svolto un ruolo chiave nella nostra comprensione di quanto sia enorme l'universo. Al momento, le nostre capacità ci consentono di esaminare circa 46 miliardi di anni luce dell'universo osservabile. Come? Tutto grazie alla scala delle distanze utilizzata da fisici e astronomi in astronomia.
Scala delle distanze
I telescopi sono solo uno degli strumenti per misurare le distanze cosmiche e non sempre sono in grado di far fronte a questo compito: più un oggetto è lontano, la distanza a cui vogliamo misurare, più è difficile farlo. I radiotelescopi sono ottimi per misurare le distanze e fare osservazioni solo all'interno del nostro sistema solare. Sono infatti in grado di fornire dati molto accurati. Ma basta dirigere lo sguardo fuori dal sistema solare, poiché la loro efficacia è drasticamente ridotta. Alla luce di tutti questi problemi, gli astronomi hanno deciso di ricorrere a un altro metodo di misurazione della distanza: la parallasse.
Cos'è Parallax? Spieghiamo con un semplice esempio. Prima chiudi un occhio e guarda un oggetto, quindi chiudi l'altro occhio e guarda di nuovo lo stesso oggetto. Notate un leggero "cambiamento di posizione" dell'oggetto? Questo "spostamento" è chiamato parallasse, una tecnica usata per determinare la distanza nello spazio. Il metodo funziona alla grande quando si tratta di stelle che sono relativamente vicine a noi, approssimativamente entro un raggio di 100 anni luce. Ma quando anche questo metodo diventa inefficace, gli scienziati ricorrono ad altri.
Il metodo successivo per determinare la distanza è chiamato "metodo della sequenza principale". Si basa sulla nostra conoscenza di come le stelle di una certa dimensione cambiano nel tempo. Gli scienziati determinano prima la luminosità e il colore di una stella, quindi confrontano gli indicatori con stelle vicine con caratteristiche simili, ricavando una distanza approssimativa basata su questi dati. Anche in questo caso, questo metodo è molto limitato e funziona solo per le stelle che appartengono alla nostra galassia, o quelle entro un raggio di 100.000 anni luce.
Gli astronomi si affidano al metodo di misurazione Cefeide per guardare oltre. Si basa sulla scoperta dell'astronomo americano Henrietta Swan Leavitt, che ha scoperto la relazione tra il periodo del cambiamento di luminosità e la luminosità di una stella. Grazie a questo metodo, molti astronomi sono stati in grado di calcolare le distanze dalle stelle non solo all'interno della nostra galassia, ma anche all'esterno di essa. In alcuni casi parliamo di distanze di 10 milioni di anni luce.
Eppure non ci siamo ancora avvicinati alla questione delle dimensioni dell'universo. Pertanto, ci rivolgiamo allo strumento di misurazione definitivo basato sul principio del redshift (o redshift). L'essenza del redshift è simile al principio dell'effetto Doppler. Pensa a un passaggio a livello. Hai mai notato come il suono del fischio di un treno cambia con la distanza, diventando più forte man mano che ti avvicini e diminuendo man mano che ti allontani?
La luce funziona più o meno allo stesso modo. Guarda lo spettrogramma sopra, vedi linee nere? Indicano i limiti di assorbimento del colore da parte degli elementi chimici all'interno e intorno alla sorgente luminosa. Più le linee vengono spostate nella parte rossa dello spettro, più l'oggetto è lontano da noi. Gli scienziati usano questi spettrogrammi anche per determinare la velocità con cui un oggetto si sta allontanando da noi.
Quindi siamo arrivati senza problemi e siamo arrivati alla nostra risposta. La maggior parte della luce spostata verso il rosso proviene da galassie che hanno circa 13,8 miliardi di anni.
L'età non è la cosa principale
Se dopo aver letto sei giunto alla conclusione che il raggio dell'universo che osserviamo è di soli 13,8 miliardi di anni luce, hai tralasciato un dettaglio importante. Il fatto è che durante questi 13,8 miliardi di anni dopo il Big Bang, l'universo ha continuato ad espandersi. In altre parole, ciò significa che la dimensione reale del nostro Universo è molto più grande di quella indicata nelle nostre misurazioni originali.
Pertanto, per scoprire la dimensione reale dell'Universo, è necessario prendere in considerazione un altro indicatore, vale a dire quanto velocemente l'Universo si è espanso dal Big Bang. I fisici affermano di essere stati finalmente in grado di ricavare i numeri necessari e sono fiduciosi che il raggio dell'universo visibile al momento sia di circa 46,5 miliardi di anni luce.
È vero, vale anche la pena notare che questi calcoli si basano solo su ciò che noi stessi possiamo vedere. Più precisamente, sono in grado di distinguere nelle profondità dello spazio. Questi calcoli non rispondono alla domanda sulla vera dimensione dell'universo. Inoltre, gli scienziati si interrogano su qualche discrepanza, secondo la quale le galassie più lontane nel nostro universo sono troppo ben formate per poter considerare che sono apparse immediatamente dopo il Big Bang. Ci è voluto molto più tempo per questo livello di sviluppo.
Forse non vediamo tutto?
Il fatto inspiegabile di cui sopra apre tutta una serie di nuovi problemi. Alcuni scienziati hanno cercato di calcolare quanto tempo impiegherebbe lo sviluppo di queste galassie completamente formate. Ad esempio, gli scienziati di Oxford hanno concluso che la dimensione dell'intero universo potrebbe essere 250 volte la dimensione di quello osservato.
Siamo effettivamente in grado di misurare le distanze dagli oggetti all'interno dell'universo osservabile, ma cosa si trova oltre questo confine, non lo sappiamo. Naturalmente, nessuno dice che gli scienziati non stiano cercando di capirlo, ma, come accennato in precedenza, le nostre capacità sono limitate dal nostro livello di progresso tecnologico. Inoltre, non si dovrebbe nemmeno scartare immediatamente l'ipotesi che gli scienziati potrebbero non conoscere mai la dimensione reale dell'intero universo, dati tutti i fattori che ostacolano la risoluzione di questo problema.
NIKOLAY KHIZHNYAK
