A világegyetem

Nézz fel az égboltra. Minden, amit látsz, a legfényesebb csillagtól a leghalványabb galaxisig ugyanannak a világegyetemnek a része. A világegyetemben több mint tizenöt-milliárd fényév távolságra lévő dolgokat is láthatunk. Egy fényév az a távolság, amit a fény tesz meg egy év alatt - több mint 9.4 billió (9,400,000,000,000) kilométer! Ez annyit tesz, hogy több mint 142,000,000,000,000,000,000,000 km távol lévő objektumokat is látunk! A világegyetem tehát hatalmas hely.

A táguló világegyetem

Valójában a világegyetem folyamatosan nő. A csillagászok úgy gondolják, az univerzum tágulóban van - a világegyetem minden pontja egyre távolodik a többitől az idő múlásával. Nem arról van szó, hogy a csillagok vagy a galaxisok nagyobbá válnának, hanem az egyes objektumok közötti tér az, ami kitágul.

Ha a világegyetem tágul, akkor valamikor a múltban egyetlen pontból kellett indulnia. Ezt a pontot hívják a csillagászok a "nagy bummnak" - az univerzum kezdetének pillanatát, amikor egyetlen forró pontba tömörült az egész világ. A jobb oldalon látható animáció vázlatosan mutatja, hogyan is nézhetett ki a világegyetem kezdete: ahogy tágul a világ, lehűl. Természetesen soha senki sem láthatta, hogyan nézne ki ez a film a valóságban - ehhez kívül kéne lennünk a világegyetemen, és onnan nézni befelé!

Honnan tudjuk?

Honnan tudjuk, hogy a világegyetem tágul? Nos, hosszú ideig nem is tudtuk. Bár körülöttünk mindenütt tágul az univerzum, ez olyan nagy skálálon történik, hogy itt a Földön nem is tapasztaljuk. A tágulás tényét mindössze 80 évvel ezelőtt ismerték fel.

A világegyetem tágulását az amerikai Edwin Hubble csillagász fedezte fel 1929-ben, sok tudós munkáját egyesítve. 1915-ben Albert Einstein megalkotta az általános relativitáselméletet, amely leírta a gravitáció működését. Amikor Einstein az elméletet a teljes univerzumra alkalmazta, az elmélet alapján különös eredményre jutott: a világűrnek dinamikusnak kell lennie, vagy össze kell húzódnia, vagy tágulnia kell. Einstein nem hitt saját eredményeinek. Amint a csillagászok évezredeken át tették, ő is feltételezte, hogy a világegyetem mérete nem változik.

The Sombrero Galaxy

Eközben, egy másik kontinensen, Vesto Slipher, egy csillagász az arizonai Lowell Obszervatóriumban a befejező simításokat végezte az éjszakai égbolt részletes felmérésén. Megvizsgált számos halvány, homályos "ködöt", amit a teleszkópjában látott. Gondosan megmérte a ködök spektrumát - az általuk különböző hullámhosszakon kibocsájtott fény mennyiségét. Azt találta, hogy majdnem mindegyiknek a spektruma "vöröseltolódott" - fényük vörösebb volt, mint kellett volna. Slipher tudta, hogy ha egy objektum fénye vöröseltolódik, az távolodik a Földtől, és hogy az objektum sebessége a vöröseltolódással arányos. Kiszámolta a ködökhöz tartozó sebességeket, és azt találta, hogy hihetetlen sebességgel távolodnak tőlünk: egyikük, a Sombrero-köd több mint 4 millió km/óra sebességgel távolodott!

Edwin Hubble

Eközben Kaliforniában a csillagászok éppen a világtörténelem legnagyobb távcsövét építették, egy új teleszkópot a Wilson-hegy csúcsán, Pasadena közelében, amely 100 hüvelyk (2.5 méter) átmérőjű tükörrel rendelkezett. 1923 Edwin Hubble ennek a teleszkópnak a segítségével mutatta meg, hogy némelyik köd - beleértve a Sombrero-ködöt - valójában saját Tejútrendszerünkhöz hasonló, önálló galaxis. Hubble az évtized végéig a távcső előtt töltötte idejét, kreatív módszereket keresve a galaxisok távolságának meghatározására.

1929-ben Hubble a kapott távolságokat összehasonlította Slipher vöröseltolódás-méréseivel, és egy híres ábrát készített, amelyet ma Hubble-diagramnak neveznek. Hubble ábrája azt mutatta, hogy a galaxisok vöröseltolódása - és így a távolodása - arányos volt a Földtől való távolságukkal: ahányszor távolabb van egy galaxis, annyiszor gyorsabban távolodik tőlünk.

Hubble azt látta, hogy ez a tény mindenhol érvényes, bármerre néz az égen. Tudta, hogy semmi különleges nincs a mi galaxisunkban - nem lehetünk az univerzum középpontjában. A Hubble-diagram legjobb magyarázata az, hogy az egész világegyetem tágul - mint egy sülő kenyér - pontosan úgy, ahogy azt az Einstein-egyenletek leírják. Amikor Einstein megismerte Hubble eredményeit, azt mondta, ez - a világegyetem tágulásának fel nem ismerése - volt legynagyobb tévedése.

Habár Einsteint meggyőzte Hubble diagramja, sok más tudós szkeptikus maradt. A világegyetem tágulásának elfogadása olyan nagy gondolati váltás volt az évszázadokon át bevett "állandósult világegyetem" gondolatához képest, hogy sok tudós nem hitt Hubble eredményeinek. Különböző más módokat kerestek, amelyek szintén megmagyarázhatnák a Hubble-diagramon látható lineáris összefüggést.

Habár az ősrobbanás-elmélet Hubble megfigyelésein alapult, az elmélet sok olyan dolgot jósol meg a világegyetemről, amit aztán ellenőrizni lehet. Idáig a tudósok az elmélet minden jóslatát igaznak találták. A legfontosabb jóslatok többek között:

1) a világegyetem legöregebb csillagai mind egy kicsivel fiatalabbak, mint a nagy bumm
2) a hidrogén és hélium (a periódusos rendszer legkönnyebb elemei) mennyisége nagyjából annyi, amennyinek ősrobbanás után kellett keletkeznie
3) a kutatók felfedeztek egy gyenge mikrohullámú sugárzást, ami az egész univerzumot minden irányban kitölti - ez az ősrobbanás sugárzásának halvány maradványa

Ezek miatt a legtöbb tudós ma elfogadja az ősrobbanás-elméletet. Manapság az asztrofizikai kutatások jelentős része a modell tökéletesítésével foglalkozik.

A Világegyetem projekt

Neked azonban nem kell csak úgy elhinned - be is bizonyíthatod magadnak, hogy a világegyetem tágul! A következő oldalakon végigkövetjük Hubble lépéseit, véghezvive a XX. századi csillagászat egyik legfontosabb felfedezését.

Először megvizsgálunk néhány galaxist a SkyServer adatbázisából. Megmérjük a magnitúdóikat, hogy hozzávetőleges elképzelésünk legyen a távolságukról. Ezeket a távolságokat használva, a SkyServer galaxisokra vonatkozó vöröseltolódás-méréseivel együtt, elkészítünk egy egyszerű Hubble-diagramot.

Ezután részletesen megnézünk néhány módszert, amelyekkel a csillagászok a galaxisok távolságát állapítják meg, és megtanuljuk, hogyan tudjuk mi magunk megkapni a vöröseltolódást. Ezen ismeretek birtokában elkészítünk egy Hubble-diagramot ugyanazon a módon, ahogy Hubble tette. Végül, ismét meglátogatjuk a SkyServer adatbázist, ahol magatok választhattok ki galaxisokat, létrehozva egy olyan Hubble-diagramot, amit más még nem készített.