Når man måler hastigheten som avvikende galakser beveger seg, må forskere medregne at de ser hvordan galaksen flyttet i det siste? Kan dette påvirke Hubbels lov?


David Rothstein, en postdoktor i Cornell Universitys astronomiske avdeling, søker universet for et svar på dette spørsmålet. Vårt univers utvider - astronomer har stablet observasjoner over mange tiår, noe som tyder på at andre galakser ser ut til å bevege seg vekk fra vår egen Melkeveis-galakse (og fra hverandre) med fantastiske hastigheter. Det er

David Rothstein, en postdoktor i Cornell Universitys astronomiske avdeling, søker universet for et svar på dette spørsmålet.

Vårt univers utvider - astronomer har stablet observasjoner over mange tiår, noe som tyder på at andre galakser ser ut til å bevege seg vekk fra vår egen Melkeveis-galakse (og fra hverandre) med fantastiske hastigheter. Det er noen små avvik fra dette mønsteret, men hvis du skulle "panorere kameraet tilbake" og ta universet som helhet, ville den generelle oppfatningen være at galakser rushing bort fra hverandre, med lengre galakser som beveger seg forholdsvis raskere -A paradigme kjent som Hubbles lov.

Hva ville universet se ut fra dette synspunktet? En god analogi for det ekspanderende universet kommer fra Martin Gardner, en populær vitenskapsforfatter som også var en langvarig kolonneavn for : Tenk deg en gigantisk deigglass med en haug med rosiner innebygd i hele; deigen representerer plass, og rosinene representerer galakser. Nå, hvis noen setter deigen i ovnen, vil den ekspandere eller, mer nøyaktig, strekke, holde de samme proporsjonene som tidligere, men med alle avstandene mellom rosiner blir større etter hvert som tiden går.

Astronomer bruker noe som kalles "Hubble-konstanten" for å måle hvor fort denne utvidelsen finner sted. Den målte verdien av Hubble-konstanten kan skrives på mange måter, men måten jeg liker å skrive er 0, 007 prosent per million år. Dette betyr at avstanden mellom galakser i hver million år strekker seg med rundt 0, 007 prosent.

Så hva forteller dette tallet oss virkelig? For en ting forteller det oss at universet er veldig gammelt. Hvis man skulle gå tilbake millioner av år, ville universet se ganske mye det samme som det gjør nå. Så lenge du holder fast i å måle galakser i, si, hundre millioner lysår av oss selv, kan du være trygg på at universet ikke vil ha forandret seg mye i den tiden det tok lys for å reise fra disse galakser til oss.

Men hva om du måler en galakse som er noen få milliarder lysår unna? I så fall har universet endret seg betydelig ettersom lyset har reist. Astronomer måler ikke lenger Hubbels lov for disse galakser på grunn av mange problemer: Hvis du skulle forsøke å måle avstanden til en av disse galakser, hvilken avstand ville du få? Avstanden da lyset ble sendt ut? Eller avstanden som lyset reiste for å nå oss (som inkluderer litt ekstra avstand fordi universet utvidet mens lyset beveget seg gjennom det, som en løper på en strekende løype)? Eller vil du måle avstanden som galaksen er fra oss i dag, som er den største av dem alle? Lignende problemer eksisterer med hastighet: Hubble-konstanten endres med tiden, og avhengig av hvordan det endres, kan enkelte galakser være påskynde eller bremse ned. Så når du snakker om fart, snakker du om hastigheten når lyset ble sendt, hastigheten nå eller noe i mellom? Kort sagt, det er alt et stort rot.

Måten å komme seg rundt dette er å slutte å tenke på avstand og fart og å fokusere på egenskaper som astronomer kan måle direkte. En ting som astronomer faktisk kan måle er redshiftet - som lyset beveger seg gjennom det ekspanderende universet, blir lyset strukket av den samme faktoren som universet gjør, og forårsaker at bølgelengden øker. Siden rødt lys har lengre bølgelengder enn blått lys, betyr dette at lysets farge vil bevege seg mer mot den røde enden av spekteret. Og i stedet for avstand ser astronomer på gjenstander av kjent kraft i galakserne (typisk type 1a supernovaer) og måler hvor lyse de ser ut. Dette er litt som å ta en 60-watt lyspære og flytte den til lengre og lengre avstander. Så lenge vi kan være sikre på at pæren forblir på 60 watt, vet vi at jo svakere det ser ut, desto lengre må det være.

Redshift og lysstyrke kan være mindre intuitiv enn hastighet og avstand, men i det minste er de nøyaktig definert. Og de er også veldig nyttige. Akkurat som en amatørkokk kan finne ut en restaurants rosinbrødrecept ved å bake sitt eget brød igjen og igjen og smake på de endelige resultatene, kan astronomer finne frem til utvidelsen av "rosinbrød" -universet ved å generere teoretiske modeller for forholdet mellom redshift og lysstyrke under forskjellige scenarier (spesielt ved at Hubble-konstanten kan utvikle seg med tiden på forskjellige måter) og kaste bort modellene som ikke passer de observerte dataene. Resultatene som er oppnådd i løpet av det siste tiåret, favoriserer veldig klart modeller der de enkelte galakser går opp, med andre ord et akselererende univers.

En hyllest til Martin Gardner, 1914-2010

  1. 1Profile: Martin Gardner, Matematisk Gamester (1914-2010)
  2. 2Hermits and Cranks: Leksjoner fra Martin Gardner om anerkjennelse av pseudoscientists
  3. 3Remembering Martin Gardner, med Douglas Hofstadter
  4. 4Scholars og andre hylle "Mathematical Games" Columnist Martin Gardner

Transport nå Rivals Power Generation som CO2 KildeNår jorden var en snøball: Globale isbreer kan ha sparket evolusjonær brastFor National Security, få av oljeHva skjer med bevissthet når vi dørForskere sliter med å utvikle nye behandlinger for SepsisBrain Beauty: The Art of NeuroscienceDelfiner husker en annen i flere tiårFortsatt nødvendig: En klimaplan - Ser Past Cap and Trade [Utvidet versjon]