İnsanlara kaç tane evren görünmez?
[Bokeyuan-Bilimin Popülerleştirilmesi] Eğer bu makale size hiç anlamadığınız bilgi veya bilgiyi sunabiliyorsa, "Bokeyuan" hala yararlı olduğunu düşünüyor. Sonra yorum alanına bir yorum bırakın, beğenin ve takip edin (* ° °) = 3
Samanyolu'nda görüldüğü gibi bu uzak evren, yıldızlar ve galaksilerin yanı sıra opak gaz ve tozdan oluşur. İnsanların şimdiye kadar gözlemlediği gibi, ama nasıl bakarsak bakalım, hepsini görmedik. Telif hakkı: Two Micron All Sky Survey (2MASS)
Fizik kanunlarından başlayarak belli miktarda madde ve radyasyonla dolu bir evrendir. Sıcak, yoğun, genişleyen, temelde tek tip bir evren vs. Bundan 13,8 milyar yıl sonra bizimkine benzeyen bir evren olacak. Yıldızlar, galaksiler, galaksi kümeleri, iplikçikler (kozmik ağ) ve trilyonlarca kayalık gezegen, sıvı su ve yaşam fırsatlarıyla doludur. Ancak ulaşılabilir evren ne kadar ileri gidecek? Açığa çıkacak kaç gizem kaldı?
Hubble derinlik alanı bir yönde yaklaşık 1,3 milyar ışıkyılı gözlemlemiştir, öyleyse 1.3 milyarın her yönden görülebileceğini varsayabilir miyiz? Derin alan görüntüsü, ilk yıldızlardan çok kısa mesafelerdeki bazı hatalı biçimlendirilmiş küçük galaksileri gösteriyor. Büyük patlamanın kendisi geride kaldı. Bu, tüm evrenin çapının yaklaşık 2,6 milyar ışık yılı olduğu anlamına mı geliyor? Evrendeki tüm yapıların sadece küçük bir kısmının görüldüğünü nasıl tahmin edebilir veya bilirsiniz?
Öncelikle insanlık tarihinin en derin bakış açısına bir göz atalım ve buradan daha derinlemesine bakalım.
Hubble Extreme Deep Field'ın (XDF) tüm UV-Vis-IR kompozit görüntüsü Bu şimdiye kadarki en büyük görüntüdür. 5,500 tanınabilir galaksi yalnızca 1/320 milyonluk bir gökyüzü bölgesinde keşfedilmiştir. Telif hakkı: NASA, ESA, H. Teplitz ve M. Rafelski (IPAC / Caltech), A. Koekemoer (STScI), R. Windhorst (Arizona Eyalet Üniversitesi) ve Z. Levay (STScI)
Hubble Extreme Deep Field, gökyüzünün çok küçük bir görüntüsüdür, tüm görünür gökyüzünün üçte biri ve ultraviyole, görünür ve yakın kızılötesi spektrumlarda 23 gün boyunca sürekli olarak maruz kalır. Bazıları görece yakın galaksilerden, diğerleri ise o zamanki evrenin yaşının% 4'ünden olan toplam 5.500 galaksi keşfetti. Matematiksel hesaplamalar yaparsanız ve bu küçük alandaki 5.500 galaksiyi tüm gökyüzüne tahmin ederseniz, görünen evrende yaklaşık 180 milyar galaksi olacaktır. Ancak bu sayı çok küçüktür ve gerçek galaksilerin yalnızca yaklaşık% 10'unu oluşturur.
Şu andan itibaren uzak evrenin "ışın" görüntüsünü görebiliriz. Bununla birlikte, sınırlı gözlem yetenekleri nedeniyle, çok sayıda gökada henüz keşfedilmemiştir. Telif hakkı: NASA / STScI / A. Feild
Uzak mesafeye baktığımızda, geçmiş zamana da bakıyoruz. Uzak galaksilerden gelen ışık yalnızca ışık hızında seyahat edebilir ve bugünün evreni tam olarak 13,8 milyar yaşında. Bize ulaşması 100 milyon yıl süren ışığı gördüğünüzde, 100 milyon yıl önceki ışığı göreceksiniz. Hubble, en büyük gözlemleriyle, evrende 1 milyar yıldan daha küçük olan galaksileri görebilir. Daha uzağa ve daha uzağa baktığımda, galaksilerin ortalama olarak:
1. Daha küçük
2. Düşük kalite
3. Renk esasen daha mavidir (genç yıldızların oranının daha yüksek olması nedeniyle)
4. İçindeki yıldızların az olması nedeniyle, doğası gereği daha az aydınlık veya loştur.
Mevcut Samanyolu ile karşılaştırılabilecek pek çok galaktik katsayı vardır, ancak Samanyolu'na benzer genç galaksiler, bugün gördüğümüz Samanyolu'ndan esasen daha küçük, daha mavi ve gaz bakımından daha zengindir. İlk galaksi için bu aşırı bir durum. Telif hakkı: NASA ve ESA
Bu çok mantıklı: Yerçekiminin bu küçük erken prototip galaksileri Samanyolu büyüklüğündeki devasa galaksilere çekmesi zaman alıyor. Büyük galaksi kümelerini oluşturmak ve bildiğimiz en büyük eliptik galaksileri oluşturmak milyarlarca yıl alır. Ancak, o ilk günlerde, bu "tohum" galaksilerinin birçoğu var olmuş olmalıydı.
Ne kadarını bilmek istiyorsanız, iki dünyanın en iyilerini birleştirmelisiniz: bildiğiniz her şeyin fiziğine dayalı olarak evreni simüle etmek ve tüm enstrümanlarımızı ve ölçümlerimizi görebileceğiniz evreni gözlemlemek.
Bu ikisi birleştirildiğinde, 2016 yılında yapılan bir araştırmanın gösterdiği gibi: tam, gözlemlenebilir evrende yaklaşık iki trilyon galaksi olduğunu biliyoruz. Her yönden yaklaşık olarak aynı olmalıdırlar Büyük gökadaların uzak mesafelerde daha fazla sayıda gökada ve yakın bir gökadanın yakınındaki daha az sayıda gökada daha yüksek bir kütleye sahiptir. Aralarında kümeler ve iplikçikler (kozmik ağlar) ve aralarında devasa bir kozmik boşluk olacak, ancak bu yerçekiminden kaynaklanıyor. Ama ortalama olarak, evren her yerde aynıdır.
Öyleyse neden uzaktaki evreni gördüğümüzde galaksilerin yalnızca% 9'unu görüyoruz? Özellikle, en uzak galaksilerin çoğunu neden kaçırdık?
Ortadaki galaksilerle karşılaştırıldığında, yakınlarda daha az galaksi var, ancak bu galaksi birleşmesi ve evrimin birleşiminden kaynaklanıyor ve aşırı uzak ve ultra karanlık galaksileri görmek imkansız. Telif hakkı: NASA / ESA
İş yerinde, bazıları açık, bazıları açık olmayan birkaç neden var. En bariz olanı, bu galaksilerin birbirlerinden daha uzak olmaları, yani görülmeleri zor. 5 milyar ışıkyılı uzaklıkta bir galaksi, 10 milyar ışıkyılı ile parlaklığın sadece 1 / 4'ü kadardır, bu da onu görmek için 4 kat daha uzun süre gözlemlemeniz gerektiği anlamına gelir.
İkinci açık neden, bu galaksilerin doğası gereği daha sönük, boyut olarak daha küçük ve daha az yıldız olmasıdır. Daha yüksek parlaklığa sahip genç Samanyolu galaksilerinin oranı düşünüldüğünde bile, 100 milyon yıldızlı bir galaksi, Samanyolu gibi 400 milyar yıldız içeren bir galaksinin parlaklığının yalnızca% 0,1'ine sahip olabilir.
Bu uzak gökada GN-z11, galaksiler arası ortamın çoğunlukla yeniden iyonlaştığı bölgede yer aldığından, Hubble şimdi bunu bize gösterebilir. Gelecekteki James Webb Uzay Teleskobu daha derin ve daha hassas gözlem yapacak. Telif hakkı: NASA, ESA ve A. Feild (STScI)
Ancak sonraki şey o kadar açık değil. Çok uzak evrende, yaklaşık 6'dan fazla kırmızıya kayma, yıldız ışığının bir kısmını engelleyen nötr gazla rekabet etmeye başlamalıdır. Evrendeki yalnızca küçük bir miktar nötr gaz, belirli bir yöndeki galaksileri görebilir. Bu nötr gaz mevcut olduğunda, çok uzak galaksilerden gelen ışık yıkanacak.
Kozmik kırmızıya kaymanın da etkisi var. Evrenin yapısı genişliyor Bu, evreni tanımlayan Big Bang çerçevesinin en önemli bileşenlerinden biridir. Bu, yayılan ışığın uzay genişledikçe genişlemesine ve daha uzak galaksilerin daha kırmızı görünmesine neden olur. En uzak galaksiler, görünür ışıktan uzak kızılötesine geçen ultraviyole ışığa bile sahiptir.
Sadece galaksinin bizden uzaklaşmasının neden olduğu kırmızıya kayma değil, daha doğrusu bu uzak noktadan gelen ışığı gözlerimize aktaran, galaksi ile aramızdaki boşluktur. Elbette bu bir varsayıma dayalıdır ve etkinliği test edilemez. Bu yanlışsa, tüm sonuçları çıkarabiliriz. Telif hakkı: RASC Calgary Center'dan Larry McNish
Hubble'ın derinlik alanı maksimum 1,6 mikron dalga boyunu algılama yeteneğine sahiptir ve inanılmaz miktarda uzak yıldız katsayıları gösterebilir, ancak prensipte bile en uzak galaksileri tespit edilemez hale getirecektir. Bu yüzden James Webb Uzay Teleskobu çok önemli olacak çünkü 30 mikronluk ultra uzun kızılötesi dalga boyuna ulaşabilecek: Hubble'ın hassas "gerilme faktörünün" yaklaşık 20 katı.
Nötr gazlar, kendi Samanyolu'nun şişirilmiş düzlemini gözlemleyerek görebileceğiniz gibi, kızılötesi ışığı engelleme konusunda zayıf bir yeteneğe sahip olduğundan, bu, 2019'dan itibaren bilim adamlarının bu süper zayıf ve çok uzakları gözlemlemeye hazır olacağı anlamına gelir. Uzaktaki galaksi.
Bu dört panelli görünüm, Samanyolu galaksisinin merkez bölgesini, en uzun (milimetre altı) dalga boyunun tepesinde, uzak ve yakın kızılötesini (ikinci ve üçüncü) geçen ve görünür bir ışık görünümüyle biten dört farklı dalga boyunda ışıkla göstermektedir. Toz kuşağı ve ön plandaki yıldızlar, görünür ışık altında merkezi bulanıklaştırır. Telif hakkı: ESO / ATLASGAL konsorsiyumu / NASA / GLIMPSE konsorsiyumu / VVV Survey / ESA / Planck / D. Minniti / S. Guisard Teşekkür: Ignacio Toledo, Martin Kornmesser
Uzayın genişlemesiyle ilgili son kısım, aynı zamanda bu süper genç galaksileri gözlemlemenin çok zor olduğu son kısımdır. Evren genişlemiyorsa, bir ışık demetinin Samanyolu yolumuza ulaşması 10 milyar yıl alır ki bu 10 milyar ışıkyılı uzaklıkta olacaktır. Ancak genişleyen bir evrende, uzayın genişlemesi nedeniyle bugün daha uzundur. Aslında, çeşitli kırmızıya kaymaları fark ettiğimizde ve galaksinin yerini bulacağımızı (veya bulmayacağımızı) tahmin ettiğimizde, ışık geldiğinde evrenin ne kadar uzakta ve ne kadar büyük olduğunu hesaplayabiliriz.
İşte bilim adamlarının bulguları:
Öyle bile olsa, tespit edebildiğimiz küçük ve soluk şeyler, evrendeki en büyük ve en parlak şeylerdir. 13,8 milyar yıl önceki Büyük Patlama anına geri dönmek isterseniz, bu 46 milyar ışıkyılı uzaklığa denktir. James Webb Uzay Teleskobu hizmete girdiğinde, daha önce hiç görmediğimiz bir evreni ortaya çıkarmalı.
James Webb, Hubble Teleskobu'nun yedi katı ışık toplama gücüne sahip, ancak derin uzayın uzak kızılötesi kısmını görebiliyor ve bu galaksilerin varlığını Hubble'ın görebildiğinden daha erken ortaya çıkarıyor. . Telif hakkı: Kredi: NASA / JWST bilim ekibi
Hubble Uzay Teleskobu bize evrenin neye benzediğini gösteriyor. İki yıldan daha kısa bir süre içinde, James Webb Uzay Teleskobu insanlığı bir sonraki büyük sıçramaya yönlendirecek ve bize evrenin nasıl büyüdüğünü anlatacak. Bu inanılmaz derecede canlı bir an. Evrendeki ilk galaksinin neye benzediğini, nasıl oluştuğunu, evrenin ne kadar genç olduğunu, ilk ortaya çıktığında gerçekte ne kadar uzakta olduğunu ve bu evren mumlarının ne kadar parlak olduğunu merak edenler için Ve çok büyük, bu sorunları yaşamanın zirvesindeyiz. Son birkaç nesildir insanların evrendeki yıldızların ve galaksilerin nereden geldiğine dair hiçbir fikri yok. Bu 10 yıl içinde bu cevaplar bilinecek, Einstein'ın bile hayal edemeyeceği.
Bilgi: Sınırsız Bilim, Boko Park-Bilim Yaygınlaştırma
Referans: NASA, ESA, ESO vb.
Yazar: Ethan Siegel
İçerik: "Bokeyuan" mevcut ana akım bilime uygun olduğuna karar verildi
Gönderen: Forbes bilimi
Derleme: Qing Jun tarafı
İnceleme: Brocade Garden
Cevap: Bu makalenin bilgisi ile ilgili herhangi bir sorunuz varsa yorum alanına mesaj bırakabilirsiniz.
Yayılmış: Brocade Bahçesi
