Džeimsa Veba kosmiskais teleskops ir kā kosmiskā laika mašīna. Lūk, kāpēc

Karīnas miglājs. (NASA, ESA, CSA un STScI)

Šī ir bijusi aizraujoša nedēļa, kad Džeimsa Veba kosmiskais teleskops (JWST) ir publicējis elpu aizraujošus mūsu Visuma fotoattēlus.

Tādi attēli kā zemāk redzamais sniedz mums iespēju redzēt vājas tālas galaktikas tādas, kādas tās bija pirms vairāk nekā 13 miljardiem gadu.

Šis ir īstais laiks, lai atkāptos un novērtētu mūsu pirmās klases biļeti uz Visuma dziļumiem un to, kā šie attēli ļauj atskatīties pagātnē.



(NASA, ESA, CSA un STScI)

Augšpusē: SMACS 0723 dziļa lauka attēls tika uzņemts tikai ar 12,5 stundu ekspozīciju. Šajā attēlā redzamās vājās galaktikas izstaroja šo gaismu vairāk nekā pirms 13 miljardiem gadu.

Šie attēli arī rada interesantus jautājumus par to, kā Visuma paplašināšanās ietekmē veidu, kā mēs aprēķinām attālumus kosmoloģiskā mērogā.

Mūsdienu ceļojumi laikā

Atskatīšanās laikā varētu izklausīties kā dīvains jēdziens, taču kosmosa pētnieki to dara katru dienu.

Mūsu Visumu nosaka fizikas noteikumi, un viens no pazīstamākajiem “noteikumiem” ir gaismas ātrums. Un, kad mēs runājam par 'gaismu', mēs patiesībā runājam par visiem viļņu garumiem visā elektromagnētiskajā spektrā, kas ceļot ar aptuveni 300 000 kilometru (apmēram 186 400 jūdžu) sekundē.

Gaisma ceļo tik ātri, ka mūsu ikdienas dzīvē tā šķiet acumirklīga. Pat pie šādiem nežēlīgiem ātrumiem joprojām ir nepieciešams zināms laiks, lai ceļotu pa visu kosmosu.

Kad paskatās Mēness , jūs faktiski redzat to tādu, kāds tas bija pirms 1,3 sekundēm. Tas ir tikai neliels ieskats pagātnē, taču tā joprojām ir pagātne. Tas pats ir ar saules gaismu, izņemot to, ka fotoni (gaismas daļiņas), kas izstaro Saules virsmu, pārvietojas nedaudz vairāk kā 8 minūtes, pirms tie beidzot sasniedz Zemi.

Mūsu galaktika, Piena ceļš, aptver 100 000+ gaismas gadu. Un skaistās jaundzimušās zvaigznes, kas redzamas JWST'sKarīnas miglājsattēls atrodas 7500 gaismas gadu attālumā.

Citiem vārdiem sakot, attēlā redzamais miglājs ir aptuveni 2000 gadus agrāk nekā tad, kad tiek uzskatīts, ka ir tapis pirmais raksts. izgudrots senajā Mezopotāmijā.

Karīnas miglājs ir zvaigžņu dzimtene. (NASA, ESA, CSA un STScI)

Ikreiz, kad mēs skatāmies prom no Zemes, mēs atskatāmies laikā atpakaļ uz to, kā viss bija kādreiz. Tā ir lielvara astronomiem, jo ​​mēs varam izmantot gaismu, kas novērota visu laiku, lai mēģinātu kopā atrisināt mūsu Visuma noslēpumu.

Kas padara JWST iespaidīgu

Kosmosa teleskopi ļauj mums redzēt noteiktus gaismas diapazonus, kas nespēj iziet cauri Zemes blīvajai atmosfērai. Habla kosmiskais teleskops tika izstrādāts un optimizēts, lai izmantotu gan ultravioleto (UV), gan redzamo elektromagnētiskā spektra daļas.

JWST tika izstrādāts, lai izmantotu plašu infrasarkanās gaismas diapazonu. Un tas ir galvenais iemesls, kāpēc JWST var redzēt tālāk atpakaļ laikā nekā Habls.

(NASA, J. Olmsted, STScI)

Augšpusē: elektromagnētiskais spektrs ar Habla un JWST diapazoniem. Habls ir optimizēts, lai redzētu īsākus viļņu garumus. Šie divi teleskopi papildina viens otru, sniedzot mums pilnīgāku priekšstatu par Visumu.

Galaktikas elektromagnētiskajā spektrā izstaro dažādu viļņu garumu diapazonu, sākot no gamma stariem līdz radioviļņiem un visam pa vidu. Tas viss sniedz mums svarīgu informāciju par dažādo fiziku, kas notiek galaktikā.

Kad galaktikas atrodas netālu no mums, to gaisma kopš izstarošanas nav tik daudz mainījusies, un mēs varam izpētīt plašu šo viļņu garumu diapazonu, lai saprastu, kas tajās notiek.

Bet, kad galaktikas atrodas ārkārtīgi tālu, mums vairs nav šīs greznības. Vistālāko galaktiku gaisma, kādu mēs to redzam tagad, ir izstiepta līdz garākiem un sarkanākiem viļņu garumiem Visuma izplešanās dēļ.

Tas nozīmē, ka daļa no gaismas, kas būtu bijusi redzama mūsu acīm, kad tā pirmo reizi tika izstarota, kopš tā laika ir zaudējusi enerģiju, Visumam izplešoties. Tagad tas atrodas pilnīgi citā elektromagnētiskā spektra reģionā. Tas ir fenomens, ko sauc kosmoloģiskā sarkanā nobīde .

Un šeit JWST patiešām spīd. Plašais infrasarkano staru viļņu garumu diapazons, ko atklāj JWST, ļauj tam redzēt galaktikas, kuras Habls nekad nevarēja redzēt. Apvienojiet šo iespēju ar JWST milzīgo spoguli un lielisko pikseļu izšķirtspēju, un jums ir visspēcīgākā laika mašīna zināmajā Visumā.

Gaismas vecums nav vienāds ar attālumu

Izmantojot JWST, mēs varēsim uzņemt ārkārtīgi attālas galaktikas, kādas tās bija tikai 100 miljonus gadu pēc Lielais sprādziens – kas notika apmēram pirms 13,8 miljardiem gadu. Tātad mēs varēsim redzēt gaismu pirms 13,7 miljardiem gadu.

Tomēr jūsu smadzenes kaitēs tas, ka šīs galaktikas neatrodas 13,7 miljardu gaismas gadu attālumā. Faktiskais attālums līdz šīm galaktikām šodien būtu ~ 46 miljardi gaismas gadu.

Šī neatbilstība ir saistīta ar paplašināšanos Visumā, un tā apgrūtina darbu ļoti lielā mērogā.

Visums paplašinās, pateicoties kaut kam, ko sauc tumšā enerģija . Tiek uzskatīts, ka tā ir universāla konstante, kas vienādi darbojas visās telpas-laika (mūsu Visuma auduma) jomās.

Un jo vairāk Visums paplašinās, jo lielāks efekts tumšā enerģija ir par savu paplašināšanos. Tāpēc, lai gan Visums ir 13,8 miljardus gadu vecs, patiesībā tā diametrs ir aptuveni 93 miljardi gaismas gadu.

Mēs nevaram redzēt tumšās enerģijas ietekmi galaktikas mērogā (Piena Ceļā), taču mēs to varam redzēt daudz lielākos kosmoloģiskos attālumos.

Apsēdieties un izbaudiet

Mēs dzīvojam ievērojamā tehnoloģiju laikā. Tikai pirms 100 gadiem mēs nezinājām, ka pastāv ārpus mūsu galaktikas. Tagad mēs lēšam, ka ir triljoni, un mēs esam lutināti ar izvēli.

Un tuvākajā nākotnē JWST katru nedēļu vedīs mūs ceļojumā telpā un laikā.

Sāra Veba , pēcdoktorantūras pētnieks, Astrofizikas un superskaitļošanas centrs, Svinburnas Tehnoloģiju universitāte .

Šis raksts ir pārpublicēts no Saruna saskaņā ar Creative Commons licenci. Lasīt oriģināls raksts .

Populārākas Kategorijas: Dabu , Veselība , Telpa , Vidi , Fizika , Neklasificēts , Cilvēkiem , Skaidrotājs , Viedoklis , Sabiedrību ,

Par Mums

Neatkarīgu, Pārbaudītu Faktu Publicēšana Par Veselību, Telpu, Dabu, Tehnoloģijām Un Vidi.