Lumina ca mașină a timpului cosmic de Andrew Fraknoi
„Tot ceea ce vedem pe cer aparține trecutului.” Timothy Ferris, Seeing in the Dark ( p. 116)
Universul ne spune povestea în principal prin lumină și alte lungimi de undă ale radiației electromagnetice. Aflăm despre planete, stele și galaxii prin lumina lor – lumină vizibilă și, de asemenea, ultravioletă cu lungime de undă mai scurtă și lumină cu infraroșu cu lungime de undă mai lungă, invizibilă pentru ochi, dar detectabilă de anumite telescoape de pe Pământ și din spațiu – și de încă valuri de energie radio pe care ni le trimit. Aceste unde nu ajung instantaneu. Deși călătoresc cu cea mai mare viteză posibilă (viteza luminii), durează puțin până ajung aici. Universul este mare, așa că știrile sunt întârziate de vastele golfuri de spațiu pe care trebuie să le traverseze pentru a ajunge la noi. Lumina acoperă 186.000 de mile ORICE DOUĂ (copii, vă rugăm să nu încercați să călătoriți atât de repede fără supravegherea unui adult !!!) În unități metrice, asta înseamnă aproximativ 300.000 de kilometri pe secundă.
Cât durează lumina până ajungeți la noi din obiecte familiare? Să facem un tur rapid al sistemului solar, întrebându-ne în fiecare loc cât durează lumina sa până la noi aici pe Pământ.
Luna și Soarele
Cel mai apropiat obiect de la noi este Luna. Distanța sa medie este de aproximativ 240.000 de mile, astfel încât lumina de la Lună durează (240.000 de mile împărțite la 186.000) 1 și 1/3 secunde pentru a ajunge de la Lună la Pământ. Când astronauții au orbitat Luna și mai târziu au mers pe suprafața sa în anii 1960, telespectatorii au observat că au răspuns lent la întrebările transmise de pe Pământ. Asta pentru că a durat 1,3 secunde până când întrebarea a călătorit pe Lună și alte 1,3 secunde până când răspunsul a revenit pe Pământ. Acele 2,6 secunde au fost exact timpul de călătorie dus-întors pentru undele radio dintre Pământ și Lună.
Soarele este la 93 de milioane de mile distanță, așa că lumina soarelui durează 8 și 1/3 minute până la noi. Nu s-au schimbat prea multe despre Soare într-un timp atât de scurt, dar înseamnă totuși că, atunci când te uiți la Soare, îl vezi așa cum era acum 8 minute. PhotoPhoto of the Sun în lumină hidrogen-alfa.
Planetele
Planeta gigantică Jupiter, ale cărei luni mari Galileo a descoperit-o cu telescopul său „problematic”, este mai mult de 5 ori mai departe de Soare decât este Pământul. Vedem o planetă ca Jupiter, deoarece lumina ei – care, ca și celelalte planete și Luna provine de la Soare – durează aproximativ 43 de minute pentru a ajunge la Jupiter. Călătoria de întoarcere pe Pământ poate dura de la 35 la 52 de minute, în funcție de faptul dacă ne aflăm pe aceeași parte a Soarelui cu Jupiter sau pe cealaltă parte.
Micul Pluto este atât de mic și de îndepărtat încât a fost nu a fost descoperită până în 1930, orbitează de 40 de ori mai departe de Soare decât noi. Lumina de la Soare durează aproximativ 5 ore și jumătate pentru a ajunge la ea și aproximativ același timp pentru a reveni pe Pământ. În momentul în care lumina ajunge la noi, s-a răspândit atât de mult încât planeta pare foarte slabă și necesită un telescop bun pentru a fi văzut. PhotoPhoto a lui Pluto și a lunii sale Charon, așa cum s-a văzut cu telescopul spațial Hubble în 1994.
Dincolo de sistemul solar
Trecând dincolo de sistemul solar, scara noastră de distanțe și timpii de călătorie necesită a schimba. Acum lumina va necesita ani, nu ore, pentru a se îndrepta spre noi. Steaua care este cea mai apropiată de Soare se întâmplă să facă parte dintr-un sistem de trei stele. (Spre deosebire de Soare, care este un singuratic, multe stele se găsesc în grupuri de două, trei, patru sau mai multe.) Cea mai strălucitoare stea din sistemul nostru vecin se numește Alpha Centauri (pronunțat Al „fa Sen” la ree), și este un geamăn virtual al Soarelui. Lumina din Alpha Centauri durează mai mult de 4 ani pentru a ajunge la Soare. (Astronomii folosesc un termen special pentru acest mod de măsurare a distanței – spun că steaua este la 4 ani lumină distanță.)
Cea mai strălucitoare stea din cerul nostru este „steaua câinelui”, Sirius (pronunțată Sea „ree us). Este„ steaua primară din constelația câinelui mare, Canis Major. Sirius este la aproximativ 9 ani lumină distanță. Gândește-te la ceea ce făceai acum 9 ani. Atunci când lumina pe care o vedem de la Sirius în această seară și-a început călătoria spre noi. Nu departe de Sirius pe cer se află steaua strălucitoare Betelgeuse (suc pronunțat de Beetle). Este atât de departe încât lumina sa durează 430 de ani până la noi.Lumina pe care o vedem în această seară de la Betelgeuse a lăsat-o la sfârșitul anilor 1500 „.
În aceeași parte a constelației, Orion, ca Betelgeuse, dar și mai departe este Nebuloasa Orion, un loc unde vedem noi stele formându- Distanța sa este de 1500 de ani lumină, ceea ce înseamnă că lumina pe care o vedem din ea a plecat cu mai mult de o mie de ani înainte de invenția telescopului.
Cu cât un obiect din spațiu se află mai departe, cu atât mai mult își ia lumina pentru a ajunge la noi și cu cât este mai veche lumina când ajunge pe Pământ. Pe măsură ce privim din ce în ce mai adânc în Galaxia Calea Lactee (insula stelelor în care trăim), privim mai adânc în trecut. Lumina poate lua zeci de mii de ani sau mai mult pentru a ajunge la noi din părți îndepărtate ale galaxiei noastre, care are o lățime de aproximativ 100.000 de ani lumină.
Alte galaxii
Odată ce ne mutăm în afara galaxiei, ne întâlnim cu ajunul n spații mai mari și timpi de călătorie mai lungi. Una dintre marile idei științifice ale astronomiei din secolul al XX-lea a fost descoperirea faptului că există alte galaxii acolo – care se întind cât pot vedea marile noastre telescoape. Miliardele de alte insule de stele sunt împrăștiate prin marele ocean întunecat al spațiului.
Cea mai apropiată galaxie mare de Calea Lactee este Galaxia Andromeda. Uneori astronomii îl numesc M31, după numărul său din celebrul catalog Messier de obiecte cerești neclare. Galaxia Andromeda (pronunțată ca un drah „la mijlocul a) se află la aproximativ 2 1/2 milioane de ani lumină de Pământ. Lumina pe care o vedem în seara asta a părăsit-o acum mai bine de 2 milioane de ani, când specia noastră tocmai începea să-și stabilească punctul de sprijin fragil pe planeta Pământ.
În acest sens, astronomia este în mare parte istorie antică: cu cât sunt mai departe obiectele, cu atât este mai veche povestea pe care trebuie să ni-o spună. Tinerii, crescuți pe CNN, pe web și „instant mesageria „poate, la început, să se oprească la gândul că cele mai recente informații pe care le putem obține de la o galaxie vecină ar putea avea o vechime de 2 milioane de ani. Dar pentru astronomi, această întârziere a sosirii luminii este unul dintre cele mai mari daruri ale universului.
La urma urmei, una dintre sarcinile fundamentale ale astronomiei este să completezi istoria universului – de la Big Bang până în momentul în care citești acest paragraf. Este posibil ca astronomii să nu poată întreprinde o astfel de sarcină dacă informațiile din univers s-ar limita la evenimentele actuale. Dar universul este o mașină a timpului. Privind la obiecte mai îndepărtate, aflăm despre timpuri și fenomene mai vechi. Telescoapele mari ne permit să privim miliarde de ani în trecut și să reconstituim povestea cosonului eon cu eon.
Obiect | Timp pentru ca Lumina să ne ajungă |
---|---|
Luna | 1 1/3 sec |
The Sun | 8 minute |
Jupiter | 35 – 52 minute |
Pluto | 5 1/2 ore (în medie) |
Alpha Centauri (cel mai apropiat sistem stelar) | 4,3 ani |
Sirius (cea mai strălucitoare stea din cerul nostru) | 9 ani |
Betelgeuse (stea strălucitoare) | 430 de ani |
Nebuloasa Orion | 1500 de ani |
Galaxia Andromeda | 2,5 milioane de ani |
Înapoi la început