Alam semesta adalah ruang besar yang dipenuhi nebula, gugus bintang, bintang individu, planet dengan satelitnya, berbagai komet, asteroid, dan, akhirnya, ruang hampa, serta materi gelap. Begitu besarnya sehingga kelengkapan jawaban atas pertanyaan seberapa besar itu, sayangnya, dibatasi oleh tingkat perkembangan teknologi kita saat ini. Namun, memahami ukuran alam semesta melibatkan pemahaman beberapa faktor kunci. Salah satu faktor ini, misalnya, adalah pemahaman tentang perilaku kosmos, serta pemahaman bahwa yang kita lihat hanyalah apa yang disebut "alam semesta yang dapat diamati". Kita tidak dapat mengetahui dimensi alam semesta yang sebenarnya, karena kemampuan kita tidak memungkinkan kita untuk melihat "ujung" -nya.
Segala sesuatu di luar Alam Semesta yang terlihat masih menjadi misteri bagi kita dan merupakan subjek perdebatan dan debat tanpa akhir di antara ahli astrofisika dari semua garis. Hari ini kami akan mencoba menjelaskan dengan kata-kata sederhana apa yang telah dicapai sains pada saat ini dalam hal pemahaman dimensi Alam Semesta, dan kami akan mencoba menjawab salah satu pertanyaan yang paling membara dan kompleks tentang sifatnya. Tapi pertama-tama, mari kita lihat prinsip dasar bagaimana ilmuwan menentukan jarak di luar angkasa.
Bersinar
Cara termudah untuk menentukan jarak dalam ruang adalah dengan menggunakan cahaya. Namun, jika kita memperhitungkan cara penyebaran cahaya di luar angkasa, maka harus dipahami bahwa objek yang kita lihat dari Bumi di luar angkasa belum tentu terlihat sama. Memang, agar cahaya dari objek yang jauh dapat mencapai planet kita, dibutuhkan waktu puluhan, ratusan, ribuan, atau bahkan puluhan ribu tahun.
Kecepatan cahaya adalah 300.000 kilometer per detik, tetapi untuk ruang angkasa, untuk ruang sebesar itu, konsep satu detik bukanlah nilai yang ideal untuk diukur. Dalam astronomi, istilah tahun cahaya lazim digunakan untuk menentukan jarak. Satu tahun cahaya kira-kira setara dengan jarak 9.460.730.472.580.800 meter dan tidak hanya memberi kita gambaran tentang jarak, tetapi juga dapat mengetahui berapa lama waktu yang dibutuhkan cahaya suatu benda untuk mencapai kita.
Contoh paling sederhana dari perbedaan waktu dan jarak adalah cahaya Matahari. Jarak rata-rata dari kita ke Matahari adalah sekitar 150.000.000 kilometer. Katakanlah Anda memiliki teleskop dan pelindung mata yang tepat untuk mengamati Matahari. Intinya adalah bahwa segala sesuatu yang akan Anda lihat melalui teleskop sebenarnya terjadi pada Matahari 8 menit yang lalu (ini adalah berapa banyak cahaya yang dibutuhkan untuk sampai ke Bumi). Cahaya Proxima Centauri? Akan menghubungi kami hanya dalam empat tahun. Atau ambil setidaknya bintang sebesar Betelgeuse, yang akan segera menjadi supernova. Bahkan jika peristiwa ini terjadi sekarang, kita tidak akan mengetahuinya sampai pertengahan abad ke-27!
Video promosi:
Cahaya dan propertinya telah memainkan peran kunci dalam pemahaman kita tentang betapa besarnya alam semesta. Saat ini, kemampuan kita memungkinkan kita untuk melihat sekitar 46 miliar tahun cahaya dari alam semesta yang dapat diamati. Bagaimana? Semua berkat skala jarak yang digunakan oleh fisikawan dan astronom dalam astronomi.
Skala jarak
Teleskop hanyalah salah satu alat untuk mengukur jarak kosmik dan tidak selalu dapat menangani tugas ini: semakin jauh suatu benda, jarak yang ingin kita ukur, semakin sulit melakukannya. Teleskop radio sangat bagus untuk mengukur jarak dan melakukan pengamatan hanya di dalam tata surya kita. Mereka memang mampu memberikan data yang sangat akurat. Tetapi seseorang hanya perlu mengarahkan pandangannya ke luar tata surya, karena efektivitasnya berkurang drastis. Mengingat semua masalah ini, para astronom memutuskan untuk menggunakan metode lain untuk mengukur jarak - paralaks.
Apa itu Parallax? Mari kita jelaskan dengan contoh sederhana. Pertama-tama tutup satu mata dan lihat suatu objek, lalu tutup mata lainnya dan lihat kembali objek yang sama. Perhatikan sedikit "perubahan posisi" dari benda tersebut? "Pergeseran" ini disebut paralaks, teknik yang digunakan untuk menentukan jarak dalam ruang. Metode ini bekerja dengan baik untuk bintang yang relatif dekat dengan kita - kira-kira dalam radius 100 tahun cahaya. Tetapi ketika metode ini juga menjadi tidak efektif, para ilmuwan menggunakan metode lain.
Metode selanjutnya untuk menentukan jarak disebut "metode urutan utama". Ini didasarkan pada pengetahuan kita tentang bagaimana bintang dengan ukuran tertentu berubah seiring waktu. Ilmuwan pertama-tama menentukan kecerahan dan warna sebuah bintang, dan kemudian membandingkan indikator dengan bintang terdekat yang memiliki karakteristik serupa, memperoleh perkiraan jarak berdasarkan data ini. Sekali lagi, metode ini sangat terbatas dan hanya berfungsi untuk bintang yang termasuk dalam galaksi kita, atau yang berada dalam radius 100.000 tahun cahaya.
Para astronom mengandalkan metode pengukuran Cepheid untuk melihat lebih jauh. Hal ini didasarkan pada penemuan astronom Amerika Henrietta Swan Leavitt, yang menemukan hubungan antara periode perubahan kecerahan dan luminositas sebuah bintang. Berkat metode ini, banyak astronom dapat menghitung jarak ke bintang tidak hanya di dalam galaksi kita, tetapi juga di luarnya. Dalam beberapa kasus, kita berbicara tentang jarak 10 juta tahun cahaya.
Namun kita belum sampai pada pertanyaan tentang ukuran alam semesta. Oleh karena itu, kami beralih ke alat ukur pamungkas berdasarkan prinsip pergeseran merah (atau pergeseran merah). Inti dari redshift mirip dengan prinsip efek Doppler. Pikirkan tentang perlintasan kereta api. Pernahkah Anda memperhatikan bagaimana suara peluit kereta berubah seiring dengan bertambahnya jarak, semakin kuat saat Anda mendekat dan semakin pelan saat Anda menjauh?
Cahaya bekerja dengan cara yang hampir sama. Lihat spektogram di atas, lihat garis hitam? Mereka menunjukkan batas penyerapan warna oleh unsur kimia di dalam dan sekitar sumber cahaya. Semakin banyak garis digeser ke bagian merah spektrum, semakin jauh jarak objek dari kita. Ilmuwan juga menggunakan spektogram ini untuk menentukan seberapa cepat sebuah benda bergerak menjauh dari kita.
Jadi kami lancar dan sampai pada jawaban kami. Sebagian besar redshifted light berasal dari galaksi yang berusia sekitar 13,8 miliar tahun.
Usia bukanlah hal yang utama
Jika setelah membaca Anda sampai pada kesimpulan bahwa jari-jari alam semesta yang kita amati hanya 13,8 miliar tahun cahaya, maka Anda meninggalkan satu detail penting. Faktanya adalah bahwa selama 13,8 miliar tahun setelah Big Bang, alam semesta terus mengembang. Dengan kata lain, ini berarti ukuran Alam Semesta kita yang sebenarnya jauh lebih besar daripada yang ditunjukkan dalam pengukuran awal kita.
Oleh karena itu, untuk mengetahui ukuran Alam Semesta yang sebenarnya, perlu diperhatikan indikator lain, yaitu seberapa cepat Alam Semesta mengembang sejak Big Bang. Fisikawan mengatakan bahwa mereka akhirnya dapat memperoleh angka-angka yang diperlukan dan yakin bahwa radius alam semesta yang terlihat saat ini adalah sekitar 46,5 miliar tahun cahaya.
Benar, perlu juga dicatat bahwa perhitungan ini hanya didasarkan pada apa yang dapat kita lihat sendiri. Lebih tepatnya, mereka bisa melihat di kedalaman ruang angkasa. Perhitungan ini tidak menjawab pertanyaan tentang ukuran sebenarnya dari alam semesta. Selain itu, para ilmuwan bertanya-tanya tentang beberapa ketidaksesuaian, yang menurutnya galaksi-galaksi yang lebih jauh di alam semesta kita terbentuk dengan terlalu baik untuk dianggap bahwa mereka muncul segera setelah Big Bang. Butuh waktu lebih lama untuk tingkat perkembangan ini.
Mungkin kita tidak melihat semuanya?
Fakta yang tidak dapat dijelaskan yang disebutkan di atas membuka serangkaian masalah baru. Beberapa ilmuwan telah mencoba menghitung berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk mengembangkan galaksi yang terbentuk sempurna ini. Misalnya, ilmuwan Oxford menyimpulkan bahwa ukuran seluruh alam semesta bisa jadi 250 kali ukuran yang diamati.
Kami memang mampu mengukur jarak ke objek di alam semesta yang dapat diamati, tetapi apa yang ada di luar batas ini, kami tidak tahu. Tentu saja, tidak ada yang mengatakan bahwa para ilmuwan tidak mencoba mencari tahu, tetapi, seperti yang disebutkan di atas, kemampuan kita dibatasi oleh tingkat kemajuan teknologi kita. Selain itu, kita juga tidak boleh langsung membuang asumsi bahwa para ilmuwan mungkin tidak pernah mengetahui ukuran sebenarnya dari seluruh alam semesta, mengingat semua faktor yang menghalangi pemecahan masalah ini.
NIKOLAY KHIZHNYAK
