Oddaljenost zvezd

    553

    Kako razumeti podatke o oddaljenosti zvezd?

    Oglejmo si trditev: Oddaljenost zvezde je 10 svetlobnih let. Katera razlaga je pravilna?
    a) pred 10 leti je bila oddaljenost te zvezde 10 svetlobnih let
    b) sedanja oddaljenost zvezde je 10 svetlobnih let
    c) če se vesolje širi, se tudi prostor med opazovalcem in omenjeno zvezdo širi; ali iz tega sledi, da niti a) niti b) ne drži?

    Podvprašanje:
    Če b) NE drži, ali to ne pomeni, da nimamo jasne slike o tem, kakšno je vesolje ZDAJ? Ker so zvezde različno oddaljene, nam fotografije tako kažejo vesolje v različnih časovnih odsekih. Vesolje, kot ga vidimo danes, potem nikoli ni obstajalo…
    .

    kvarkadabra.net

    Najprej na kratko odpravimo zadnje vprašanje. Res je, da, ker so zvezde različno oddaljene, trenutna slika na nebu ne odseva “trenutnega” stanja vesolja. Svetloba od oddaljenih zvzed pač potuje dlje do nas kot od bližnjih zvezd. S tem, ko opazujemo vse bolj oddaljene dele vesolja, tako vse bolj posegamo v samo zgodovino vesolja.

    Sedaj pa h glavnemu delu vprašanja. Ključno pri tem je, da se vesolje širi. Poglejmo namreč, kaj bi bilo, če bi imeli opravka s stacionarnim vesoljem, kjer bi bile razdalje med zvezdami vseskozi enake. Potem bi razlika med odgovoroma a) in b) zbledela. Zvezda bi bila namreč oddaljena natanko deset svetlobnih let tako ob trenutku, ko izseva svetlobo, kot tudi tedaj, ko bi ta svetloba prispela do Zemlje.

    Pomudimo se še malo ob pojmu sočasnosti, oziroma ob pojmu trenutnega stanja v vesolju. Sočasnost oz. trenutna slika stanja zaradi teorije relativnosti namreč ni tako enoličen pojem, kot smo navajeni iz vsakdanjega življenja. Razlika nastopi med opazovalci, ki se gibljejo s hitrostmi znatnimi v primerjavi s svetlobo. Tedaj sočasnost dveh dogodkov kot jih opazi en opazovalec, na primer sočasni utrip zelene in rdeče lučke oddaljene medsebojno za 100 metrov, ne bo več veljal za nekega drugega opazovalca, ki se glede na prvega giblje. Zanj lučki ne bosta več utripnili sočasno. Kot se to morda zdi presenetljivo na prvi pogled, pa ima trdno osnovo v okviru relativnostne teorije in ne pripelje do nikakršnih nesmislov. Več o tem lahko prebereš v prispevku O posebni teoriji relativnosti.

    Sedaj pa ključno vprašanje: Kako lahko potemtakem sploh govorimo o trenutnem stanju vesolja? Vsakemu od medsebojno gibajočih se opazovalcev bo pač sočasnost pomenila nekaj drugega. Na srečo obstaja v vesolju priviligiran koordinatni sistem, to je tisti sistem, v katerem zvezde v povprečju mirujejo (za eksperte: ta sistem se tudi ujema s sistemom sevanja ozadja). Osončje se npr. glede na ta sistem giblje s hitrostjo okoli 600 km/s. Glede na privligirani sistem nato tudi merimo čas in defirinamo sočasnost dogodkov. Ker je hitrost 600km/s majhna v primerjavi s svetlobno se priviligirani sistem kar dobro ujema s sistemom Zemlje.

    Sedaj pa k oddaljenostim zvezd. Pravzaprav lahko trditev: oddaljenost zvezde je 10 svetlobnih let pomeni ali posplošitev a)- pred 10 leti je bila zvezda oddaljena ravno toliko, da je svetloba potrebovala 10 let za pot
    (če prebereš pozorno je tu vsebovano tudi širjenje vesolja, torej razdalja med Zemljo in zvezdo je bila pred deset leti manjša kot 10 let x svetlobna hitrost) ali pa natanko b). Tako v prvem kot v drugem primeru je potrebna neka teoretična predpostavka o tem, kako se vesolje širi, saj moramo razdaljo naknadno izračunati. Za majhne razdalje (npr. 10 svetlobnih let) je razlika zelo majhna ter se navadno zanemarja. Širjenje vesolja se namreč pozna šele pri mnogo večjih razdaljah, več sto milijonov svetlobnih let. Razlika med obema definicijama je tako pomembna na kozmoloških razdaljah, kjer je potrebno natančno vedeti o kateri od obeh je govora. Pravzaprav kozmologi navadno sploh ne uporabljajo oddaljenosti v svetlobnih letih pač pa rdeči premik. Ker se vesolje širi, se namreč svetlobi, ki jo odda neka zvezda, na poti do opazovalca na Zemlji valovna dolžina podaljša, raztegne se pač skupaj s širjenjem prostora. Karakteristični spekter oddane svelobe se s tem premakne proti daljšim valovnim dolžinam, oziroma proti rdečemu delu vidnega spektra (rdeča svetloba ima v vidnem spektru najdaljšo valovno dožino). Zato  temu procesu pravimo rdeči premik. Ker je rdeči premik povezan z oddaljenostjo galaksije, lahko iz podatka o rdečem premiku oddaljenost (trenutno ali ne) vsak izračuna sam, ob predpostavki nekega modela vesolja.

    Glej še:
    Kolikšno je število galaksij v vesolju?
    Kje se približno nahaja galaktični zid?
    O standardnem in stacionarnem modelu vesolja
    Česa je v vesolju več – mase ali energije?

    Zelo kratka zgodovina časa na Kvarkadabri
    O vesolju na Kvarkadabri
    Kaj je bilo pred prapokom?
    Ali točka v središču vesolja miruje?

    (Jure Zupan)