Ugrás a tartalomhoz Lépj a menübe
 


A Világegyetem

2009.11.29

A világegyetem

Nézz fel az égboltra. Minden, amit látsz, a legfényesebb csillagtól a leghalványabb galaxisig ugyanannak a világegyetemnek a része. A világegyetemben több mint tizenöt-milliárd fényév távolságra lévő dolgokat is láthatunk. Egy fényév az a távolság, amit a fény tesz meg egy év alatt - több mint 9.4 billió (9,400,000,000,000) kilométer! Ez annyit tesz, hogy több mint 142,000,000,000,000,000,000,000 km távol lévő objektumokat is látunk! A világegyetem tehát hatalmas hely.

A táguló világegyetem

Valójában a világegyetem folyamatosan nő. A csillagászok úgy gondolják, az univerzum tágulóban van - a világegyetem minden pontja egyre távolodik a többitől az idő múlásával. Nem arról van szó, hogy a csillagok vagy a galaxisok nagyobbá válnának, hanem az egyes objektumok közötti tér az, ami kitágul.

A lejátszáshoz kattints az animációra

Ha a világegyetem tágul, akkor valamikor a múltban egyetlen pontból kellett indulnia. Ezt a pontot hívják a csillagászok a "nagy bummnak" - az univerzum kezdetének pillanatát, amikor egyetlen forró pontba tömörült az egész világ. A jobb oldalon látható animáció vázlatosan mutatja, hogyan is nézhetett ki a világegyetem kezdete: ahogy tágul a világ, lehűl. Természetesen soha senki sem láthatta, hogyan nézne ki ez a film a valóságban - ehhez kívül kéne lennünk a világegyetemen, és onnan nézni befelé!

Honnan tudjuk?

Honnan tudjuk, hogy a világegyetem tágul? Nos, hosszú ideig nem is tudtuk. Bár körülöttünk mindenütt tágul az univerzum, ez olyan nagy skálálon történik, hogy itt a Földön nem is tapasztaljuk. A tágulás tényét mindössze 80 évvel ezelőtt ismerték fel.

A világegyetem tágulását az amerikai Edwin Hubble csillagász fedezte fel 1929-ben, sok tudós munkáját egyesítve. 1915-ben Albert Einstein megalkotta az általános relativitáselméletet, amely leírta a gravitáció működését. Amikor Einstein az elméletet a teljes univerzumra alkalmazta, az elmélet alapján különös eredményre jutott: a világűrnek dinamikusnak kell lennie, vagy össze kell húzódnia, vagy tágulnia kell. Einstein nem hitt saját eredményeinek. Amint a csillagászok évezredeken át tették, ő is feltételezte, hogy a világegyetem mérete nem változik.

The Sombrero Galaxy

Eközben, egy másik kontinensen, Vesto Slipher, egy csillagász az arizonai Lowell Obszervatóriumban a befejező simításokat végezte az éjszakai égbolt részletes felmérésén. Megvizsgált számos halvány, homályos "ködöt", amit a teleszkópjában látott. Gondosan megmérte a ködök spektrumát - az általuk különböző hullámhosszakon kibocsájtott fény mennyiségét. Azt találta, hogy majdnem mindegyiknek a spektruma "vöröseltolódott" - fényük vörösebb volt, mint kellett volna. Slipher tudta, hogy ha egy objektum fénye vöröseltolódik, az távolodik a Földtől, és hogy az objektum sebessége a vöröseltolódással arányos. Kiszámolta a ködökhöz tartozó sebességeket, és azt találta, hogy hihetetlen sebességgel távolodnak tőlünk: egyikük, a Sombrero-köd több mint 4 millió km/óra sebességgel távolodott!

Edwin Hubble

Eközben Kaliforniában a csillagászok éppen a világtörténelem legnagyobb távcsövét építették, egy új teleszkópot a Wilson-hegy csúcsán, Pasadena közelében, amely 100 hüvelyk (2.5 méter) átmérőjű tükörrel rendelkezett. 1923 Edwin Hubble ennek a teleszkópnak a segítségével mutatta meg, hogy némelyik köd - beleértve a Sombrero-ködöt - valójában saját Tejútrendszerünkhöz hasonló, önálló galaxis. Hubble az évtized végéig a távcső előtt töltötte idejét, kreatív módszereket keresve a galaxisok távolságának meghatározására.

1929-ben Hubble a kapott távolságokat összehasonlította Slipher vöröseltolódás-méréseivel, és egy híres ábrát készített, amelyet ma Hubble-diagramnak neveznek. Hubble ábrája azt mutatta, hogy a galaxisok vöröseltolódása - és így a távolodása - arányos volt a Földtől való távolságukkal: ahányszor távolabb van egy galaxis, annyiszor gyorsabban távolodik tőlünk.

Hubble megfigyelésének legegyszerűbb magyarázata, amit Hubble is nyújtott, hogy az egész világegyetem tágul, ahogyan azt Einstein egyenletei meg is jósolták. Amikor Einstein hallott Hubble eredményeiről, azt mondta, élete legnagyobb melléfogása volt, hogy nem ismerte fel az univerzum tágulását.

Hubble azt látta, hogy ez a tény mindenhol érvényes, bármerre néz az égen. Tudta, hogy semmi különleges nincs a mi galaxisunkban - nem lehetünk az univerzum középpontjában. A Hubble-diagram legjobb magyarázata az, hogy az egész világegyetem tágul - mint egy sülő kenyér - pontosan úgy, ahogy azt az Einstein-egyenletek leírják. Amikor Einstein megismerte Hubble eredményeit, azt mondta, ez - a világegyetem tágulásának fel nem ismerése - volt legynagyobb tévedése.

Habár Einsteint meggyőzte Hubble diagramja, sok más tudós szkeptikus maradt. A világegyetem tágulásának elfogadása olyan nagy gondolati váltás volt az évszázadokon át bevett "állandósult világegyetem" gondolatához képest, hogy sok tudós nem hitt Hubble eredményeinek. Különböző más módokat kerestek, amelyek szintén megmagyarázhatnák a Hubble-diagramon látható lineáris összefüggést.

Habár az ősrobbanás-elmélet Hubble megfigyelésein alapult, az elmélet sok olyan dolgot jósol meg a világegyetemről, amit aztán ellenőrizni lehet. Idáig a tudósok az elmélet minden jóslatát igaznak találták. A legfontosabb jóslatok többek között:

1) a világegyetem legöregebb csillagai mind egy kicsivel fiatalabbak, mint a nagy bumm
2) a hidrogén és hélium (a periódusos rendszer legkönnyebb elemei) mennyisége nagyjából annyi, amennyinek ősrobbanás után kellett keletkeznie
3) a kutatók felfedeztek egy gyenge mikrohullámú sugárzást, ami az egész univerzumot minden irányban kitölti - ez az ősrobbanás sugárzásának halvány maradványa

Ezek miatt a legtöbb tudós ma elfogadja az ősrobbanás-elméletet. Manapság az asztrofizikai kutatások jelentős része a modell tökéletesítésével foglalkozik.

 

A Világegyetem projekt

 

Neked azonban nem kell csak úgy elhinned - be is bizonyíthatod magadnak, hogy a világegyetem tágul! A következő oldalakon végigkövetjük Hubble lépéseit, véghezvive a XX. századi csillagászat egyik legfontosabb felfedezését.

Először megvizsgálunk néhány galaxist a SkyServer adatbázisából. Megmérjük a magnitúdóikat, hogy hozzávetőleges elképzelésünk legyen a távolságukról. Ezeket a távolságokat használva, a SkyServer galaxisokra vonatkozó vöröseltolódás-méréseivel együtt, elkészítünk egy egyszerű Hubble-diagramot.

Ezután részletesen megnézünk néhány módszert, amelyekkel a csillagászok a galaxisok távolságát állapítják meg, és megtanuljuk, hogyan tudjuk mi magunk megkapni a vöröseltolódást. Ezen ismeretek birtokában elkészítünk egy Hubble-diagramot ugyanazon a módon, ahogy Hubble tette. Végül, ismét meglátogatjuk a SkyServer adatbázist, ahol magatok választhattok ki galaxisokat, létrehozva egy olyan Hubble-diagramot, amit más még nem készített.