Størrelsen på avstandene mellom himmellegemer har alltid forbløffet menneskeheten. I denne artikkelen vil vi gi en kort oversikt over metodene som brukes til å måle avstander i rommet, etterfulgt av å presentere numeriske data som vil hjelpe til med å forstå størrelsen på universet.
Måle avstander i solsystemet
Den grunnleggende måleenheten som brukes i astronomiske avstander er den astronomiske enheten (AU), som angir den gjennomsnittlige avstanden mellom jorden og solen. AU fungerer som et grunnleggende referansepunkt for interplanetære målinger, og letter nøyaktige beregninger av himmelavstander.
Parallaksemetoden
For himmellegemer i umiddelbar nærhet i vårt solsystem, som planeter, måner og asteroider, bruker astronomer parallaksemetoden. Denne teknikken utnytter den tilsynelatende forskyvningen av et objekt når det observeres fra forskjellige utsiktspunkter. Ved å kvantifisere parallaksevinkelen og anvende trigonometriske prinsipper kan avstanden til objektet bestemmes nøyaktig.
Radar
Radaravstandsmåling representerer en uvurderlig metode for å måle avstander i solsystemet. Denne metodikken innebærer overføring av radiobølger mot et himmellegeme og påfølgende måling av tiden det tar før bølgene vender tilbake. Ved å inkludere lysets hastighet letter tur-retur-tiden nøyaktige avstandsberegninger.
Stjerneavstander: Proxima Centauri og utover
Å fastslå avstander til stjerner blir mer utfordrende på grunn av deres store romlige utstrekning. Ikke desto mindre har astronomer utviklet en rekke metoder skreddersydd for spesifikke avstandsområder, som muliggjør nøyaktige målinger av himmelavstander.
Trigonometrisk parallakse
Den trigonometriske parallaksemetoden, i likhet med dens bruk i solsystemet, brukes til å måle avstander til nærliggende stjerner. Denne tilnærmingen utnytter målingen av det tilsynelatende skiftet i en stjernes posisjon som en konsekvens av jordens banebevegelse rundt solen. Gjennom grundig observasjon av denne forskyvningen over tid, kan astronomer fastslå stjernens avstand ved å bruke grunnleggende prinsipper for trigonometri.
Standard stearinlys
For å bestemme avstander til mer fjerntliggende himmellegemer, stoler astronomer på standard stearinlys – objekter som har kjent iboende lysstyrke. To fremtredende eksempler på standard stearinlys er Cepheid-variabler og Type Ia-supernovaer.
Cepheidvariabler, preget av deres pulserende natur, viser regelmessige svingninger i lysstyrke. Ved nøyaktig å måle perioden for disse lysstyrkesvingningene, kan astronomer fastslå deres iboende lysstyrke, og deretter muliggjøre avstandsestimater gjennom sammenligninger med observert lysstyrke.
Type Ia-supernovaer, et resultat av den eksplosive bortgangen til hvite dvergstjerner, fungerer som pålitelige standardlys på grunn av deres konsekvente iboende lysstyrke. Ved å kontrastere den observerte lysstyrken til Type Ia-supernovaer med deres forventede lysstyrke, kan astronomer nøyaktig utlede avstandene deres.
Spektroskopisk parallakse
For stjerner som ligger utenfor området for trigonometriske parallaksemålinger, brukes metoden for spektroskopisk parallakse.
Spektroskopisk parallakse avhenger av korrelasjonen mellom en stjernes spektraltype og dens iboende lysstyrke. Ved å granske den observerte fargen (spektraltypen) til en stjerne og sammenligne den med den forventede fargen basert på dens iboende egenskaper, kan astronomer estimere avstanden.
Galaktiske avstander: Melkeveien og utover
Måling av avstander innenfor vår galakse, Melkeveien og andre galakser er en intrikat og utfordrende oppgave som astronomer står overfor. Gitt de enorme kosmiske skalaene som er involvert, nødvendiggjør nøyaktig bestemmelse av disse avstandene bruk av et mangfoldig spekter av metoder skreddersydd for å adressere vanskelighetene til hver avstandsskala.
Kosmisk mikrobølgebakgrunnsstråling
Den kosmiske mikrobølgebakgrunnsstrålingen (CMB), som stammer fra det opprinnelige universet, representerer en skattekiste av informasjon om de tidlige stadiene av kosmisk evolusjon.
Ved omhyggelig å analysere de subtile temperaturvariasjonene i CMB, kan forskere undersøke universets storskalastruktur og få verdifull innsikt i dets sammensetning, evolusjon og romlige egenskaper.
Galaktisk rødforskyvning
Galaktiske rødforskyvningsundersøkelser gjør det mulig for astronomer å kartlegge universets struktur i stor skala og fastslå avstandene mellom galakser. Disse undersøkelsene involverer systematiske målinger av rødforskyvninger til et stort antall galakser innenfor et spesifikt område av himmelen. Ved å analysere mønstrene til clustering og rødforskyvningsdata, kan astronomer konstruere tredimensjonale kart, og gi uvurderlig innsikt i distribusjonen og avstandene mellom galakser på en kosmisk skala.
Foto: Aleš Tošovský (Wikimedia) ©️CC BY-SA 3.0
Konseptet med lysår
I universets store vidde bruker astronomer ofte en avstandsenhet kjent som lysåret for å måle de enorme spennene mellom himmelobjekter.
La oss først fastslå hva et lysår representerer. I motsetning til navnet er et lysår ikke et mål på tid, men snarere et mål på avstand. Nærmere bestemt representerer det avstanden som lys, som reiser med en forbløffende hastighet på omtrent 299 792 kilometer per sekund (eller omtrent 186 282 miles per sekund), kan krysse i løpet av ett år.
For å forstå størrelsen på denne avstanden, forestill deg et enkelt år som går forbi mens lyset reiser uhindret gjennom rommets vakuum. I løpet av dette tidsrommet kan lys reise en forbløffende avstand på omtrent 9.500.000.000.000 kilometer (eller omtrent 5.900.000.000.000 miles). Dette spektakulære spennet illustrerer det enorme kosmos og de enorme avstandene mellom himmellegemer.
Bruken av lysår viser seg å være uunnværlig i astronomi, og gjør det mulig for forskere å beskrive og kvantifisere astronomiske avstander på en forståelig måte. Som en universell enhet letter den kommunikasjon og hjelper til med sammenligning av objekter spredt over hele universet.
En av de viktigste fordelene med å bruke lysår er muligheten til å måle avstander på en kosmisk skala uten å ty til uhåndterlige tall. Gitt de kolossale proporsjonene til kosmos, vil det å uttrykke avstander i kilometer eller miles alene føre til svært lange og upraktiske figurer. Ved å bruke lysår kan astronomer kort formidle astronomiske avstander, og gi en mer håndterlig og intuitiv representasjon.
Dessuten lar lysår astronomer etablere tidsmessige forbindelser med fjerne objekter. På grunn av lysets begrensede hastighet, innebærer observasjon av astronomiske fenomener ofte å studere lys som har tatt betydelig tid å nå oss. For eksempel, når vi ser på en stjerne som ligger 50 lysår unna, har lyset som kommer inn i teleskopene våre reist i 50 år før det når oss. I hovedsak oppfatter vi stjernen slik den så ut for 50 år siden, og gir oss et glimt inn i fortiden.
Dette fenomenet avslører også et fengslende aspekt ved astronomi. Ved å granske objekter på ulike avstander, kan astronomer undersøke evolusjonen og dynamikken til universet gjennom dets historie. For eksempel, når vi observerer en fjern galakse som ligger milliarder av lysår unna, ser vi galaksen slik den så ut for milliarder av år siden, og gir oss innsikt i de tidlige stadiene av universet.
Avstander mellom noen himmellegemer og galakser fra jorden
Nedenfor er en tabell som viser de gjennomsnittlige avstandene til ulike himmellegemer og galakser fra vår hjemmeplanet, Jorden.
| Himmellegemer | Kilometer |
|---|---|
| Måne | 384.400 |
| Venus | 42.000.000 |
| Mars | 78.000.000 |
| Merkur | 92.000.000 |
| Sol | 150.000.000 |
| Jupiter | 629.000.000 |
| Saturn | 1.280.000.000 |
| Uranus | 2.731.000.000 |
| Neptun | 4.485.000.000 |
Basert på disse dataene og forutsatt at avstandene forblir konstante, kan du nå Månen på 53 dager, Mars om 30 år og Solen om 57 år, og reise med en hastighet på 300 km/t i en Ferrari. Hvis du skulle reise til Neptun med denne hastigheten, ville det ta omtrent 1706 år. Men på grunn av den endrede avstanden over tid, kan du oppleve en forsinkelse på flere århundrer.
Hvis du skulle bruke et passasjerfly i 1000 km/t i stedet for en Ferrari, kan du nå Månen på 16 dager, Mars om 9 år, Solen om 17 år og Neptun om 512 år.
La oss forestille oss at du brukte alle pengene dine og bygde et romfartøy som ligner på Apollo 10. Maksimalhastigheten registrert av Apollo 10 var omtrent 40 000 km/t. Hvis vi ser bort fra tiden det tar å nå en hastighet på 40 000 km/t, kan du nå Månen på 9,6 timer, Mars på 81 dager, Solen på 156 dager og Neptun på 13 år. Men som nevnt i forrige setning er denne beregningen basert på antakelsen om at du øyeblikkelig når en hastighet på 40 000 km/t, ikke avviker fra kursen din, ikke reduserer hastigheten og antar at avstanden forblir konstant. Det er et rent teoretisk scenario.
| Stjerner | Lysår |
|---|---|
| Alfa Centauri | 4,34 |
| Sirius | 8,6 |
| Vega | 25 |
| Arcturus | 37 |
| Aldebaran | 65 |
| Canopus | 310 |
| Betelgeuse | 550 |
| Rigel | 860 |
| Deneb | 2600 |
Hvis vi ønsket å våge oss utover solsystemet og reise til en annen stjerne eller et stjernesystem, ville utfordringene blitt enda mer skremmende. Den nærmeste stjernen til oss etter solen, Alfa Centauri, er omtrent 4,34 lysår unna. Det er omtrent 41 billioner kilometer eller 26 billioner miles. Basert på disse avstandene og med tanke på hastighetene nevnt ovenfor, vil det ta omtrent 16 millioner år å nå Alfa Centauri med en Ferrari, 4,7 millioner år med et passasjerfly og 117 180 år med Apollo 10.
| Galakser | Lysår |
|---|---|
| Andromedagalaksen | 2,500,000 |
| PGC 2248 | 500,000,000 |
| Kometgalaksen | 3,200,000,000 |
| Cosmos Redshift 7 | 12,900,000,000 |
Det neste trinnet er intergalaktisk reise. Faktisk, når man arbeider med så store avstander, blir denne typen analyser ekstremt vanskelige og til og med meningsløse. Dette er fordi universet stadig utvider seg, og etter hvert som de intergalaktiske avstandene øker, øker også ekspansjonshastigheten proporsjonalt. Derfor, hvis vi ser på Hubble-konstanten som en referanse, vil galaksen du ønsker å nå med kjøretøyene nevnt ovenfor bevege seg fra deg raskere enn hastigheten til kjøretøyet ditt, og du vil aldri kunne nå målet ditt (unntatt å nærme seg galakser, som Andromeda). Imidlertid kan vi fortsatt gjøre noen beregninger basert på gjeldende avstander for å tilfredsstille din nysgjerrighet og forstå universets enormitet.
Den nærmeste store galaksen til Melkeveien er Andromeda, som er omtrent 2,5 millioner lysår unna oss. Det er omtrent 23.652.000.000.000.000.000 kilometer. Du kan dekke denne distansen på 9.000.000.000.000 år med en Ferrari, 2.700.000.000.000 år med passasjerfly, eller 67.500.000.000 år med Apollo 10. 67.500.000.000 ganger betyr universets alder nesten 500 ganger.
- Stellarium Web Online Star Map, stellarium-web.org
- List of galaxies, Wikipedia English