Hranice pro Mladé lidi

prostor je velký

ve své knize stopaři průvodce Galaxií, Douglas Adams říká: „prostor je velký. Prostor je opravdu velký! Prostě byste nevěřili, jak obrovsky je to ohromně mindbogglingly big .“

ani si nedělal legraci! Představte si to takhle. Předstírejte, že jste na dálnici v Německu. Jste ve Ferrari, přiblížení na 300 km / h (186 km / h). Pokud jste se nemuseli zastavit, mohli byste jít kolem Země asi za 133 h, nebo 5 a půl dne. Představte si, že Vaše Ferrari najednou může cestovat na slunce., Trvalo by téměř 4000 krát déle, než se dostat na slunce, než jezdit po zemi! To je ~22,000 dní ve Ferrari! Nejbližší hvězda, která není sluncem, se nazývá Alpha Centauri. Chcete-li se tam dostat, bylo by to jako jízda na slunce téměř 300 000krát! Nejbližší galaxie, Andromeda, je téměř 600 000krát vzdálenější než Alpha Centauri! Nejvzdálenější galaxie, které měřím, jsou více než 100krát dále než Andromeda, a abyste se dostali na konec viditelného vesmíru, musíte jít téměř 150krát dále než to!,1 každopádně, pokud byste chtěli jet na konec viditelného vesmíru nebo téměř kdekoli ve vesmíru, trvalo by to opravdu dlouho.

měření prostoru pomocí parseků

protože prostor je tak velký, mnoho astronomů neradi říká, jak daleko věci používají míle nebo kilometry. Místo toho používáme měření, které nazýváme parsec. Vzpomínáš si na Alphu Centauri, nejbližší hvězdu? Je to 1.347 parsecs, nebo 41,560,000,000,000 (nebo 41.56 bilionů) kilometrů daleko., Mám rád parseky, protože pro mě jsou snadněji použitelné a srozumitelné ve srovnání se všemi nulami, které existují, když používáme kilometry.

hrbolaté galaxie

je docela v pohodě, že prostor je tak obrovský, nebo alespoň si to myslím. Ale jak vůbec víme, jak velký je prostor? Existuje mnoho různých způsobů, jak měřit věci ve vesmíru, ale zaměřuji se na měření vzdálenosti od galaxií pomocí velmi speciální metody zvané fluktuace jasu povrchu (SBF). Chcete-li vysvětlit, jak SBF funguje, podívejte se blíže na obrazovku telefonu nebo počítače, na které to čtete., Pokud je obrazovka opravdu blízko k vaší tváři, budete moci vidět pixely nebo malá světla, která tvoří obrázek, který vidíte, na obrazovce. Nyní ustupte, dokud již nebudete moci vidět pixely.

můžete rozeznat pixely na obrazovce, když je blízko, protože vaše obrazovka je právě tvořena mnoha pixely. Podobně, galaxie jsou jen banda hvězd shluknutých dohromady. Nyní galaxy není obrazovka telefonu, ale chová se podobným způsobem. Když jsou galaxie blízko nás, vidíme větší hrboly přicházející z této galaxie kvůli tomu, jak jsou uspořádány hvězdy galaxií., Stejně jako na obrazovce, když jsou galaxie dál, všechny ty hvězdy prolínají, a galaxie bude vypadat opravdu hladký, podobně jako pixely na obrazovce prolínají když sedíte zpět. Na obrázku 1 můžete vidět, jak bližší galaxie vypadá hrbolatější než ta, která je dále. Když známe velikost hrbolů, díky způsobu, jakým jsou hvězdy organizovány v galaxii, pomáhá astronomům zjistit, kolik hvězd má galaxie.,

Měření Hrboly

změřit velikost „hrboly“ v daleké galaxii, musíme odstranit hlavní části galaxie z obrázku se zaměřit na kůži. K tomu, počítač vytváří obraz úplně hladký vypadající galaxie, která se podobá té, kterou jsme vzali obrázek. Poté vezmeme hladký obraz galaxie, který byl generován počítačem, a odečteme jej od obrázku v našem původním obrázku, přičemž ponecháme pouze hrboly galaxie, jak je znázorněno na obrázku 2., Jakmile budeme mít jen hrboly na našem obrázku, musíme dále zjistit něco, co se nazývá spektrum výkonu. Spektrum výkonu nám říká, kolik velkých hrbolů má galaxie, ve srovnání s tím, kolik malých hrbolů má. Pokud nám spektrum výkonu řekne, že na obrázku je spousta podrobných, ostrých hrbolů, mohlo by to znamenat, že galaxie je blíže k nám. Pokud je stejná galaxie dále, spektrum výkonu zobrazí na obrázku pouze méně podrobné a hladší hrboly., Pokud znáte barvu této galaxie a kolik hvězd má, pak můžete zjistit, kolik světla byste měli zjistit,zda je to určitá vzdálenost.

Barevné Galaxie

Představte si, že jste se svými přáteli, posezení u táboráku, pečení nějaké lahodné marshmallows. Přemýšleli jste někdy, proč některé části ohně jsou červené, některé jsou oranžové, některé jsou žluté a některé bílé? Je to proto, že chladnější části ohně vypadají červeně, teplejší části vypadají oranžově, dokonce i teplejší části vypadají žlutě a nejžhavější jsou bílé. Pokud byste mohli dostat oheň dostatečně horký, dokonce by to začalo vypadat modře(ale také by vám to dalo velmi špatné spáleniny). Galaxie jsou stejné., Stejně jako oheň, když galaxie obsahují chladnější hvězdy, vypadají červeně. Když obsahují teplejší hvězdy, vypadají modřejší. Když známe barvu galaxie, víme, jak horké jsou hvězdy. Z barvy galaxie můžeme zjistit, kolik světla hvězdy v galaxii vytvářejí. Jakmile víme, kolik světla každá hvězda vytváří, pokud víme, kolik celkem hvězd je, můžeme zjistit, jak jasná by měla být galaxie v určité vzdálenosti.

barva a hrboly dohromady mohou dát vzdálenost

Představte si, že sedíte blízko táboráku., Když jste hned vedle ohně, můžete cítit jeho teplo a můžete dokonce mít dostatek světla pro čtení knihy. Ale představte si, že začnete chodit od ohně. Rychle se budete cítit chladněji a brzy bude příliš tmavé číst, které můžete vidět na obrázku 3. Oheň bude také vypadat, že je to jen jedna barva, místo banda barev. Není to proto, že oheň zhasne, nebo proto, že je nyní jediná barva, ale proto, že jste daleko od ohně., Pokud pečlivě porovnáte způsob, jakým oheň vypadá, když jste vedle něj, s tím, jak vypadá z dálky, můžete vypočítat, jak daleko jste šli. Stejně jako u táboráku vidíme méně světla a detailů z galaxií, čím dál jsou.

galaxie nerovnosti závisí na tom, jak daleko to je, a jeho barvu, což je důvod, proč oba druhy dat jsou zapotřebí. Barva galaxie nám říká, jak horké jsou hvězdy a kolik světla produkují. Jakmile víme, jak horké jsou hvězdy a velikost nárazů galaxie, můžeme zjistit, kolik hvězd je v této galaxii a kolik světla galaxie vytváří., Od tam, astronomové mohou konečně vypočítat vzdálenost galaxie je od Země, protože vědí, jak jasné galaxie by měla vypadat, kdyby to bylo v určité vzdálenosti pryč, stejně jako, jak byste mohli měřit, jak daleko jste šli, porovnáním světlo vycházející z ohně.

proč jsou vzdálenosti důležité?

existuje mnoho důvodů k měření vzdáleností k galaxiím, i když to může být hodně práce., Pokud neznáme vzdálenost k galaxii, nemůžeme zjistit, jak velká je galaxie, nevěděli bychom, jak velká je černá díra galaxie, nebo kolik věcí je v této galaxii, mezi tolika věcmi. Je velmi obtížné testovat další chladné teorie, které astronomové mají, jako jsou teorie temné hmoty, temné energie a další tajemství vesmíru, pokud nevíme, jak daleko jsou věci! Pokud nikdy nezjistíme, jak měřit vzdálenosti ve vesmíru, nebyli bychom schopni pochopit, jaký je vesmír opravdu.,

byl jsem také dotázán: „proč je důležité vědět,jaký je vesmír?“Je důležité pochopit, jak vesmír funguje, protože když to uděláme, můžeme tyto znalosti použít k vytváření a provádění úžasných věcí. Před více než 300 lety Sir Isaac Newton přišel na to, jak planety obíhají kolem Slunce. To samo o sobě byl docela skvělý objev, ale to, co si většina lidí neuvědomuje, je to, že při tomto objevu také vyvíjel kalkul4., Kalkul je typ matematiky, který pomohl lidem vymýšlet věci, jako jsou satelity, počítače, telefony, internet a nástroje pro lékaře, aby zachránili životy! Dokonce i jídlo, které jíte, a oblečení, které nosíte, jsou tam, protože vědci udělali skvělé objevy o tom, jak náš vesmír funguje.

takže víme, že pochopení vzdáleností ve vesmíru je důležité, protože tyto informace nám pomohou naučit se, jak vesmír funguje. Ale proč je SBF důležité používat? Pokud si pamatujete, jak velký je prostor a jak je vše super daleko, je opravdu obtížné měřit vzdálenosti do vzdálených galaxií., Víme, jak daleko jsou některé galaxie, ale obecně jsou ty, o kterých víme, opravdu blízko k zemi. Pokud chceme měřit vzdálenost galaxie, která je dál, můžeme porovnat jeho barvu a nerovnosti na ty vlastnosti, galaxií, které jsou blíž, a pak provést měření vzdálenosti od těchto údajů. SBF nám tedy může dát vzdálenost k galaxii, kterou bychom jinak nemohli měřit.

Takže, co bude dál?

protože to vyžaduje hodně práce, SBF byla provedena pouze na některých galaxiích., V budoucnu bude mnoho nových dalekohledů, které pořídí spoustu obrázků, takže budeme mít mnohem více obrázků, než máme nyní. Já jsem pracoval na počítačových programů, které bude dělat to mnohem rychleji analyzovat tyto obrázky a měření vzdálenosti, tak, že astronomové mohou měřit vzdálenosti, jak mnoho galaxií, jak je to možné!

Glosář

Alpha Centauri: nejbližší hvězda naší sluneční soustavy. Je to 1,37 parseků, tedy 41,53 bilionu kilometrů, od země.

galaxie: banda hvězd, možná dokonce biliony, které se všechny shlukují a jsou na oběžné dráze kolem sebe.,

galaxie Andromeda: jedna z nejbližších galaxií naší vlastní galaxie, Mléčná dráha.

Parsec: způsob, jakým astronomové popisují vzdálenosti ve vesmíru. Jeden parsec je stejný jako 30,86 bilionu kilometrů.

fluktuace jasu povrchu (SBF): jak se na obrázku galaxie z místa na místo objevuje hrbolaté světlo. To je to, co měříme, abychom pomohli určit vzdálenost galaxie.

Pixel: velmi malé světlo, které je jednou částí obrazovky. Televizor se skládá z mnoha Pixelů dohromady.,

Power Spectrum: to poskytuje informace o velikostech všech hrbolů, které vidíme na obrázku galaxie.

Barva galaxie: barva galaxie nám říká, jak horké jsou hvězdy v této galaxii.

Počet: super užitečná matematika Isaac Newton vynalezl a používal k astronomii.

Střet Zájmů

autor prohlašuje, že byl výzkum proveden v nepřítomnosti jakékoli obchodní nebo finanční vztahy, které by mohlo být chápáno jako potenciální konflikt zájmů.

poznámky pod čarou

1 Dostal jsem všechna čísla z této webové stránky: https://www.wolframalpha.com/., Stačí zadat jméno hvězdy nebo galaxie, o které se chcete dozvědět více.

2 http://www.gemini.edu/ je webová stránka, kde se můžete dozvědět více o dalekohledu Gemini.

3 tento web vám může říci více o Hubble: http://hubblesite.org/

4 https://web.physics.wustl.edu/alford/general/newton.html