kozmos.hr
Jeste li znali?

Kako mjerimo starost i veličinu svemira?

Cefeide. Izvor: Wikimedia Commons.
objavljeno

Svi smo čuli da je naš svemir nastao Velikim praskom koji se dogodio prije oko 13.7 milijardi godina, no kako su znanstvenici došli do tog podatka?

Potraga za tzv. Cefeidama

Jedno od glavnih motivacija i argumenata za gradnju i lansiranje svemirskog teleskopa Hubble bilo je određivanje veličine i starosti svemira putem promatranja varijabli Cefeida u udaljenim galaksijama. Cefeide su vrsta ‘pulsirajućih promjenjivih zvijezda’, a potraga za njima bila je toliko važna da je mogućnost njihove detekcije postala ključan kriterij pri određivanju veličine primarnog zrcala teleskopa Hubble (tj. zrcalo je trebalo biti promjera koji je veći od minimalnog potrebnog za detekciju Cefeida).

RS Puppis, jedna od najsjajnijih poznatih promjenjivih zvijezda cefeida u našoj galaksiji (©WikipediaCommon).
RS Puppis, jedna od najsjajnijih poznatih promjenjivih zvijezda cefeida u našoj galaksiji (©WikipediaCommon).

Cefeide su – kao što smo rekli – posebna vrsta promjenjivih zvijezda s vrlo stabilnim i predvidljivim varijacijama sjaja. Razdoblje ovih varijacija ovisi o fizičkim svojstvima zvijezda kao što su njihova masa i pravi sjaj. To znači da astronomi gledajući varijabilnost njihove svjetlosti mogu saznati puno toga o fizičkoj prirodi Cefeida, a ovi se podatci potom mogu koristiti za veoma detaljno određivanje njihove udaljenosti od Zemlje. Zbog ovog svojstva Cefeide se često u znanstvenoj javnosti naziva ‘standardnim svijećama’ (eng. standard candles).

Astronomi su koristili Hubble za promatranje Cefeida s izvanrednim rezultatima. Cefeide su tada korištene kao odskočne daske za mjerenje udaljenosti za supernove, koje su zauzvrat dale mjeru za razmjere Svemira. Danas znamo starost svemira s puno većom preciznošću nego prije Hubblea – tj. da ona iznosi oko 13.7 milijardi godina.

U Svemiru postoji preko 40 trilijuna crnih rupa

Širenje svemira

Jedna od Hubbleovih početnih ‘glavnih’ svrha bila je odrediti brzinu širenja svemira, poznatu astronomima kao ‘Hubbleova konstanta’. Nakon osam godina promatranja Cefeida znanstvenici su zaključili da se širenje povećava za 70 km/sekundi za svakih 3.26 milijuna svjetlosnih godina koliko gledate dalje u svemir.

Hubbleov ‘oštar vid’ omogućio mu je da vidi supernove koje su udaljene milijardama svjetlosnih godina i koje drugi teleskopi – barem prije lansiranja James Webba – teško mogu proučavati. Slike supernova sa Zemlje obično se ‘stapaju’ sa slikom galaksije domaćina, ali Hubble može razlikovati svjetlost iz dva izvora i tako izravno mjeriti supernovu.

Prije Hubblea kozmolozi su godinama raspravljali o tome hoće li se širenje Svemira zaustaviti u nekoj dalekoj budućnosti ili će se zauvijek širiti, no vremenom značajno usporiti. Hubbleova istraživanja pokazala su pak da širenje nije ni blizu usporavanja. Zapravo, zbog tajanstvenog svojstva samog prostora – zvanog tamna energijaširenje se ubrzava i nastavit će se zauvijek. Ovaj iznenađujući zaključak došao je iz kombiniranih mjerenja udaljenih supernova s većinom svjetskih vrhunskih teleskopa, uključujući Hubble. Nadalje, nedavni rezultati supernove pokazuju da svemir nije uvijek ubrzavao, nego je počeo ubrzavati kada je bio otprilike upola ‘mlađi’ nego danas.

Nastavak istraživanja i ‘izoštravanje’ podataka

Od Hubbleovog inicijalnih mjerenja širenja svemira bilo je i drugih preciznijih mjerenja – primjerice svemirskog teleskopa Spitzer. Međutim, ova različita mjerenja nisu bila međusobno usklađena što je rezultiralo stvaranjem različitih teorija koje nastoje objasniti ‘misterioznu’ razliku. Nova mjerenja gravitacijskih valova NASA-inim svemirskim teleskopom Roman mogla bi biti ‘ključ’ rješavanja nesklada različitih teorija i podataka.

„Hubble nam je dao mjerenja udaljenosti prve četiri supernove koje su nas natjerale da shvatimo da nešto nije u redu s našim sadašnjim razumijevanjem svemira. Iako je definitivan dokaz da se Svemir ubrzava došao kasnije, nismo mogli pomiriti naša Hubbleova opažanja sa Svemirom u kojem se širenje usporava,“ zaključio je Bruno Leibundgut, astronom s ESO-a (Europskog južnog opservatorija). Sve su oči javnosti sada uperene u novi revolucionarni teleskop James Webb i s nestrpljenjem iščekujemo podatke i spoznaje o ranom svemiru koje će nam donijeti!

Koliko zvijezda postoji u svemiru?

Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram

t.me/kozmoshr

Izvori:

ESA (29. svibnja 2022.), „Astronomy & Astrophysics 101: Measuring the Age and Size of the Universe,“ scitechdaily.com (pristup 11. kolovoza 2022).

Bruno Leibundgut, „Measuring the age and size of the Universe,“ esahubble.org (pristup 11. kolovoza 2022).

Rob Garner (25. travnja 2019.), „Mystery of the Universe’s Expansion Rate Widens With New Hubble Dana,“ nasa.gov (pristup 11. kolovoza 2022).

„How Old is the Universe?,“ wmap.gsfc.nasa.gov (pristup 11. kolovoza 2022).

Student povijesti koji u slobodno vrijeme voli čitati i pisati o svojim najdražim temama - povijesti, svemiru i astronomiji.