Light As A Cosmic Time Machine av Andrew Fraknoi
«Alt vi ser på himmelen tilhører fortiden.» Timothy Ferris, Seeing in the Dark ( s. 116)
Universet forteller oss sin historie hovedsakelig gjennom lys og andre bølgelengder av elektromagnetisk stråling. Vi lærer om planetene, stjernene og galaksene ved deres lys – synlig lys, og også kortere bølgelengde ultrafiolett og lengre bølgelengde infrarødt lys, usynlig for øyet, men detekterbart av visse teleskoper på jorden og i rommet – og av det enda lenger bølger av radioenergi som de sender oss. Disse bølgene kommer ikke umiddelbart. Selv om de reiser med raskest mulig hastighet (lysets hastighet,) tar de litt tid å komme hit. Universet er stort, så nyhetene blir forsinket av de store kløftene det må krysse for å nå oss. Lys dekker 186 000 miles HVER SEKUND (barn, ikke prøv å reise så raskt uten tilsyn av voksne !!!) I metriske enheter er det omtrent 300 000 kilometer i sekundet.
Hvor lang tid tar det å nå oss fra kjente gjenstander? La oss ta en rask tur gjennom solsystemet og spørre hvert sted hvor lang tid det tar å nå oss her på jorden.
Månen og solen
Det nærmeste objektet for oss er Månen. Den gjennomsnittlige avstanden er omtrent 240.000 miles, så lys fra Månen tar (240.000 miles delt på 186.000) 1 og 1/3 sekunder å komme seg fra Månen til Jorden. Da astronauter kretset rundt Månen og senere gikk på overflaten på 1960-tallet la TV-seerne merke til at de var treg til å svare på spørsmål sendt fra jorden. Det var fordi det tok 1,3 sekunder for spørsmålet å reise til Månen, og ytterligere 1,3 sekunder for svaret å komme tilbake til jorden. De 2,6 sekundene var nøyaktig reisetiden for radiobølger mellom jorden og månen.
Solen ligger 93 millioner miles unna, så sollys tar 8 og 1/3 minutter å komme til oss. Det endrer seg ikke så mye om solen på så kort tid, men det betyr likevel at når du ser på solen, ser du det som det var for 8 minutter siden. PhotoPhoto of the Sun in hydrogen-alpha light.
Planetene
Den gigantiske planeten Jupiter, hvis store måner Galileo oppdaget med sitt «problemfrie» teleskop, er mer enn 5 ganger lenger fra solen enn jorden er. Vi ser en planet som Jupiter fordi lyset – som i likhet med de andre planetene og månen har sin opprinnelse på solen – tar omtrent 43 minutter å nå Jupiter. Returen til jorden kan ta fra 35 til 52 minutter, avhengig av om vi er på samme side av solen som Jupiter eller på den andre siden.
Lille Pluto er så liten og avsidesliggende at den var ikke oppdaget før 1930, kretser 40 ganger lenger fra solen enn vi gjør. Det tar omtrent 5 og 1/2 timer å nå det fra solen og omtrent samme tid å komme tilbake til jorden. Når lyset når oss, har det spredt seg så mye at planeten ser veldig svak ut, og krever et godt teleskop for å få øye på. PhotoPhoto of Pluto and its moon Charon, sett med Hubble-romteleskopet i 1994.
Utover solsystemet
Når vi beveger oss utover solsystemet, trenger vi vår skala av avstander og reisetider å endre. Nå vil lys kreve år, ikke timer, for å komme seg til oss. Stjernen som er nærmest solen er tilfeldigvis en del av et system med tre stjerner. (I motsetning til solen, som er en ensom, finnes mange stjerner i grupper på to, tre, fire eller flere.) Den lyseste stjernen i vårt nabosystem kalles Alpha Centauri (uttales Al «fa Sen» til ree), og den er en virtuell tvilling av solen. Lys fra Alpha Centauri tar mer enn 4 år å nå solen. (Astronomer bruker et spesielt begrep for denne måten å måle avstand på – de sier stjernen er 4 lysår unna.)
The den lyseste stjernen i himmelen vår er «hundestjernen», Sirius (uttales Sea «ree us). Den er den primære stjernen i stjernebildet til den store hunden, Canis Major. Sirius er omtrent 9 lysår unna. Tenk på hva du gjorde for 9 år siden. Det var da lyset vi ser fra Sirius i kveld først begynte sin reise til oss. Ikke langt fra Sirius på himmelen er den lyse stjernen Betelgeuse (uttalt Beetle «juice). Det er så langt at lyset tar 430 år å nå oss.Lys som vi ser i kveld fra Betelgeuse forlot det på slutten av 1500-tallet.
I samme del av stjernebildet, Orion, som Betelgeuse, men enda lenger unna ligger Orion-tåken, et sted der vi ser nye stjerner danne seg Avstanden er 1500 lysår, noe som betyr at lyset vi ser fra den, forlot mer enn tusen år før oppfinnelsen av teleskopet.
Jo lenger borte et objekt i rommet ligger, jo lenger tid tar det lyset for å komme til oss og jo eldre lyset er når det når jorden. Når vi ser dypere og dypere inn på Melkeveisgalaksen (øya av stjerner vi lever i), ser vi dypere inn i fortiden. Lys kan ta titalls tusenvis av år eller mer for å nå oss fra fjerne deler av galaksen vår, som er omtrent 100.000 lysår bredt.
Andre galakser
Når vi beveger oss utenfor galaksen, møter vi kvelden n større mellomrom og lengre lette reisetider. En av de store vitenskapelige ideene i det 20. århundre astronomi var oppdagelsen at det er andre galakser der ute – strekker seg så langt som våre store teleskoper kan se. Milliarder andre øyer med stjerner er spredt gjennom det store mørke havet i rommet.
Den nærmeste store galaksen til Melkeveien er Andromedagalaksen. Noen ganger kaller astronomer det M31, etter nummeret i den berømte Messier-katalogen med uklare himmelobjekter. Andromeda (uttalt An drah «mid a) Galaxy ligger omtrent 2 1/2 millioner lysår fra jorden. Lyset vi ser fra den i kveld forlot den for mer enn 2 millioner år siden, da vår art akkurat begynte å etablere sitt skjøre fotfeste på planeten Jorden.
I denne forstand er astronomi for det meste eldgammel historie: Jo lenger unna objekter er, jo eldre er historien de har å fortelle oss. Unge mennesker, oppvokst på CNN, nettet og «øyeblikkelig» messaging «kan først tøyle av tanken om at den nyeste informasjonen vi kan få fra en nabogalakse kan være 2 millioner år gammel. Men for astronomer er denne forsinkelsen i lysets ankomst en av universets største gaver.
Tross alt er en av de grunnleggende oppgavene til astronomi å fylle ut universets historie – fra Big Bang til det øyeblikket du leser dette avsnittet. Astronomer kan ikke være i stand til å påta seg en slik oppgave hvis informasjonen fra universet var begrenset til aktuelle hendelser. Men universet er en tidsmaskin. Ser vi på fjernere gjenstander, lærer vi om mer eldgamle tider og fenomener. Store teleskoper lar oss se milliarder av år inn i fortiden og rekonstruere historien om kosmos eon av eon.
Object | Time for the Light to Reach Us |
---|---|
Månen | 1 1/3 sek |
Solen | 8 minutter |
Jupiter | 35 til 52 minutter |
Pluto | 5 1/2 timer (i gjennomsnitt) |
Alpha Centauri (nærmeste stjernesystem) | 4,3 år |
Sirius (lyseste stjerne på himmelen vår) | 9 år |
Betelgeuse (lys stjerne) | 430 år |
Orion Nebula | 1500 år |
Andromeda Galaxy | 2,5 millioner år |
Tilbake til toppen