Jak dokładnie jest mapowany nasz wszechświat?


12

Oglądanie tego filmu z YouTube'a pokazuje, że nasza planeta jest niczym więcej niż pyłem na wietrze.

Przy znaku 2:50 na filmie zobaczysz widok całej Drogi Mlecznej. Na dole zobaczysz ten tekst

Light travel time from earth: 100,000 years

Co oznacza, że ​​jeśli podróżujemy z prędkością światła, potrzebujemy 100 000 lat, aby oddalić się od Drogi Mlecznej.

Jeśli nic nie może podróżować szybciej niż światło, i jeśli zajmie to 100 000 lat, aby oddalić się od Drogi Mlecznej z prędkością światła

Jak zmapowali cały nasz wszechświat, którego promień wynosi 13,798 ± 0,037 miliarda lat świetlnych?

Odpowiedzi:


12

Prosta odpowiedź jest taka, że ​​światło z odległych części Galaktyki Drogi Mlecznej podróżuje już od tak długiego czasu. Ponieważ światło nie przemieszcza się natychmiast w przestrzeni, galaktykę widzimy nie tak, jak jest teraz, ale 100 000 (lub mniej więcej) lat temu.

Nawiasem mówiąc, w ten sposób możemy wrócić do wcześniejszych momentów historii wszechświata. Pod względem odległości, im dalej patrzymy, tym dłużej światło musiałoby opuścić, aby dotrzeć do nas dzisiaj.

Wszechświat miał początek (przynajmniej w sensie najwcześniejszego czasu). Ponieważ wszechświat nie jest nieskończenie stary, istnieje tak naprawdę granica tego, jak daleko sięgamy do historii wszechświata (patrz: horyzont kosmologiczny ). Jesteśmy w stanie wykonać mapy wszechświata, takie jak ta z SDSS :

Mapa SDSS

uruchamiając tak zwaną ankietę. Są to duże projekty, które mapują pozycje (i potencjalnie inne właściwości, w zależności od ich celów naukowych) galaktyk we wszechświecie. Powinieneś spojrzeć na to zdjęcie w następujący sposób: 1) Jesteś w centrum obrazu, 2) Każdy punkt na obrazie reprezentuje pojedynczą galaktykę, 3) Odległość od obserwatora, przesunięcie ku czerwieni galaktyki, wzrasta wraz z zwiększając odległość od centrum i 4), gdy poruszasz się po okręgu pod kątem, omiatasz prawą współrzędną wznoszenia niebieskiego układu współrzędnych (pomyśl o długości geograficznej). Widzisz kawałek pizzy zamiast kuli, ponieważ jest to szczególny kawałek deklinacji(szerokość geograficzna). Patrząc na wyższe przesunięcia ku czerwieni, patrzysz wstecz w przeszłość, a wcześniej w historię wszechświata. W ten sposób astronomowie / kosmolodzy mogą powiedzieć statystycznie coś o modelach tworzenia struktur wszechświata (jak powstały takie obiekty jak galaktyki i gromady galaktyk).

Problem z patrzeniem na galaktyki przy bardzo dużych przesunięciach ku czerwieni polega na tym, że stają się one bardzo słabe. W pewnym momencie potrzebujesz mocniejszych teleskopów, aby móc dalej spoglądać w przeszłość. Chociaż możemy to nieco obejść, patrząc na składnik promieniowania wszechświata na długości fal mikrofalowych (większość badań dotyczy obszaru optycznego widma elektromagnetycznego ). Promieniowanie to nazywa się kosmicznym mikrofalowym promieniowaniem tła ( CMB ) i można je również zmapować (patrz: COBE , WMAP i ostatnio satelity Planck ).

Mapa Plancka

Jest to także swego rodzaju mapa. Ta mapa fotonów o niskiej energii jest migawką wszechświata w przybliżeniu ~ 380 000 (przesunięcie ku czerwieni z = 1100; co oznacza, że ​​wszechświat był mniejszy o współczynnik 1101) lat po Wielkim Wybuchu, kiedy wszechświat miał bardzo mało tego, co byśmy chcieli rozpoznać jako strukturę. Zadaniem kosmologa jest połączenie obrazu, który widzimy z CMB, z obrazem, który widzimy z naszych badań galaktyk poprzez wykorzystanie fizyki.


1
Czy dwa czarne plastry na schemacie z powodu mlecznej drogi blokują nam widok?
Arne,

3
@Arne. Tak, ogólnie rzecz biorąc, te regiony nie są odwzorowane, ponieważ znajdują się w płaszczyźnie Galaktyki Drogi Mlecznej. Regiony mapowane w ankietach (przynajmniej w ankietach optycznych) zwykle patrzą nad i pod dyskiem.
astromax

4

To część wszechświata, która jest teraz dla nas widoczna. Innymi słowy, mapujemy go ze światła, które otrzymujemy teraz z tej strefy, więc mapowana część ma w rzeczywistości wiele, wiele lat.

Zwykle nie robi to dużej różnicy, ponieważ staramy się analizować regiony, w których zmiana czasu oglądania nie jest duża w porównaniu ze skalą długości.

W rzeczywistości, z względnego punktu widzenia, jest to prawie tak dobre, jak odległe ciała są w naszym stanie, w jakim były miliardy lat temu. Z naszych ram odniesienia mogą mieć „przyszłość” (tak naprawdę „teraźniejszość”, ale nazywanie jej staje się trochę niegrzeczne), ale po prostu nie mamy możliwości, aby ją poznać.

Korzystając z naszej strony potwierdzasz, że przeczytałeś(-aś) i rozumiesz nasze zasady używania plików cookie i zasady ochrony prywatności.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.