Kaip žinome, kiek metų Visatai?
Trumpas atsakymas: Matuodami erdvės plėtimosi greitį ir tyrinėdami senovinę šviesą, likusią iš ankstyvosios Visatos, apskaičiavome, kad Visatai yra apie 13,8 milijardo metų. Mokslininkai šiuos stebėjimus derina su fizikos modeliais, kad atkurtų Visatos istoriją atgaline data.
Kas iš tikrųjų vyksta?
Pati erdvė plečiasi. Galaktikos plečiasi ir tolsta viena nuo kitos. Šį tempimą matuojame stebėdami žvaigždžių šviesą ir stebėdami, kaip ji pasislenka raudonos spalvos link (tai vadinama raudonuoju poslinkiu).
Taip pat visur erdvėje aptinkame silpną švytėjimą, vadinamą kosminiu foniniu spinduliu (KMF). KMF yra šviesa iš tų laikų, kai Visata buvo labai jauna ir karšta. Matuodami, kaip greitai Visata plečiasi dabar ir kaip KMF atrodo iš praeities, mokslininkai naudoja matematinius skaičiavimus, kad įvertintų, kada Visata pradėjo plėstis.
Skirtingi matavimai yra labai panašūs, todėl šis įvertinimas yra kruopštus ir patikrintas.
Norintiems suprasti tiksliau
Įvardyti dėsniai / principai: Hablo dėsnis: kuo toliau galaktika, tuo greičiau ji, atrodo, tolsta nuo mūsų; tai rodo, kad Visata plečiasi.
Galaktikų greitį matuojame naudodami raudonąjį poslinkį – šviesos tempimą link ilgesnių (rausvesnių) bangos ilgių, erdvei plečiantis. Bendroji reliatyvumo teorija pateikia lygtis, kaip laikui bėgant kinta plėtimasis, o kosminis fonas (KMF) yra likęs švytėjimas iš tų laikų, kai Visata buvo labai karšta ir tanki. Tikslūs KMF žemėlapiai rodo nedidelius temperatūros skirtumus, kurie parodo, kaip greitai ankstyvoji Visata plėtėsi ir kiek materijos bei energijos tuo metu egzistavo.
Astronomai taip pat naudoja sprogstančias žvaigždes, vadinamas Ia tipo supernovomis, kaip „standartines žvakes“, kad patikrintų atstumus ir plėtimąsi.
Kaip mes tai žinome: dabartinio plėtimosi greičio, gauto iš Hablo dėsnio, derinimas su KMF duomenimis ir standartiniu kosmologiniu modeliu (vadinamu Lambda-CDM), leidžia nustatyti Visatos amžių. Stebėjimai iš teleskopų ir palydovų, kurie matuoja KMF ir supernovas, patvirtina šį įvertinimą.
Pavyzdžiai gamtoje
- Nupiešus taškelius ant baliono ir jį pripūtus, matyti, kaip taškeliai tolsta vienas nuo kito lyg galaktikos besiplečiančioje erdvėje.
- Kylanti razinų duonos tešla: razinos tolsta viena nuo kitos, tešlai plečiantis.
- Taškeliai ant guminės plėvelės išsitempia, kai ją trauki.
- Muilo plėvelė plonėja ir keičia spalvą tempdamasi.
Namų Darbai
Baliono galaktikos modelis
Sauga: Neperpūskite baliono; mažus vaikus reikia prižiūrėti.
Priemonės
- balionas
- žymeklis
- matavimo juosta arba liniuotė
Žingsniai
- Ant nepripūsto baliono nupieškite kelis mažus taškelius, kurie pavaizduotų galaktikas.
- Išmatuokite ir užrašykite atstumą tarp kelių taškų porų.
- Šiek tiek pripūskite balioną ir dar kartą išmatuokite tuos pačius atstumus.
- Daugiau pripūskite balioną ir dar kartą išmatuokite atstumus.
- Atkreipkite dėmesį, kaip visų porų atstumai didėja balionui plečiantis. Ką tai rodo: Tai parodo, kaip erdvėje fiksuoti taškai tolsta vienas nuo kito, kai pati erdvė plečiasi.
Žodynas
- Hablo dėsnis: taisyklė, kad tolimesnės galaktikos tolsta greičiau, nes erdvė plečiasi.
- Raudonasis poslinkis: kai šviesa ištempia iki ilgesnių (rausvesnių) bangos ilgių, nes šaltinis tolsta arba erdvė plečiasi. Kosminis mikrobangų fonas (KMF): silpna likusi šviesa iš ankstyvosios, karštos Visatos.
- Lambda-CDM: standartinis kosmologijos modelis, apibūdinantis Visatos sudėtį ir plėtimąsi.
Atsakymai į klausimus
Ar vyresnis amžius reiškia, kad Visata visada atrodė taip pat?
Ne. Visata labai keitėsi – pradžioje buvo karšta, tanki, o dabar vėsesnė ir labiau išsibarsčiusi.
Ar amžiaus įvertinimas gali pasikeisti?
Taip. Nauji matavimai arba geresni modeliai galėtų šiek tiek patikslinti amžių.
Ar Didysis sprogimas yra sprogimas kosmose?
Ne. Tai buvo pačios erdvės plėtimasis, o ne sprogimas tuščioje erdvėje. / A: (Pakartota, kad būtų išlaikytas trumpas atsakymo formatas)