Ιστορία της Αστρονομίας

Ιστορία της Αστρονομίας

18 Φεβρουαρίου 2016

Β! Μετρική κλίμακα και η διαστολή του Σύμπαντος

Οι μελέτες των μεταβλητών αστεριών, που ονομάστηκαν Κηφείδες από την Henrietta Leavitt το 1912, ήταν θεμελιώδεις στην ανακάλυψη του εξελισσόμενου σύμπαντος. Οι παλλόμενοι μεταβλητοί Κηφείδες είναι ένας τύπος αστεριού, που κατά κανονικά χρονικά διαστήματα μεταβάλλεται η λαμπρότητά τους. Το φαινόμενο οφείλεται σε περιοδικές αναπάλσεις (συστολή και διαστολή) της ατμόσφαιρας τους. Η Leavitt κατάφερε να δείξει ότι υπάρχει μια σχέση μεταξύ της απόλυτης φωτεινότητας (και απόλυτου μεγέθους) και της περιόδου του φωτεινού παλμού, που συνήθως είναι μερικές ώρες η και ημέρες ακόμη.

Ο Edwin Hubble χρησιμοποίησε αυτήν την σχέση το 1924 για να μετρήσει την απόσταση έως τα σπειροειδή νεφελώματα και κατέδειξε για πρώτη φορά ότι ήταν εξωγαλαξιακά αντικείμενα ενώ ο Γαλαξίας μας, που έχει διάμετρο 100.000 έτη φωτός, είναι ένας ανάμεσα σε αμέτρητους γαλαξίες. Εν τω μεταξύ ο Vesto Slipher χρησιμοποιώντας τη μετατόπιση Doppler των φασματικών γραμμών σε περισσότερους από 40 γαλαξίες, μέτρησε τις ακτινικές ταχύτητες  τους και βρήκε ότι οι περισσότεροι από αυτούς, οι μακρινοί γαλαξίες, απομακρύνονταν από μας. Το φαινόμενο αυτό ονομάστηκε φυγή των γαλαξιών.

Το 1929 ο Hubble συνδύασε τις μετρήσεις που έκανε για τις αποστάσεις των γαλαξιών και εκείνες άλλων ερευνητών (που βασίστηκαν στα φωτεινότερα αστέρια μέσα στους γαλαξίες) με τις ταχύτητες απομάκρυνσης για να ανακαλύψει ότι τα δύο αυτά μεγέθη είναι ανάλογα. Όσο μεγαλύτερη είναι η απόσταση του γαλαξία τόσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα του. Έβγαλε λοιπόν μια σχέση που είναι γνωστή σαν νόμος του Hubble v=H0d . Η διαστολή του Σύμπαντος είχε ανακαλυφθεί. Ανάλογα επίσης με τη τιμή της σταθεράς H0 του Hubble, μπορούμε να υπολογίσουμε και την ηλικία του Σύμπαντος.

Ο θεωρητικός Αλέξανδρος Friedmann είχε ήδη δείξει ότι τα μοντέλα της διαστολής του σύμπαντος βασίζονταν στη Γενική Σχετικότητα, ενώ το στατικό, ομοιογενές και ισοτροπικό μοντέλο του Σύμπαντος που αναπτύχθηκε από τον Einstein το 1917 ήταν λανθασμένο.

Για σχεδόν 30 χρόνια, εντούτοις, η χρονική κλίμακα της διαστολής του Σύμπαντος φάνηκε πάρα πολύ μικρή όταν συγκρίθηκε με την ηλικία της Γης και των παλαιότερων αστεριών. Έτσι η Γη κατά παράξενο τρόπο φαινόταν να είναι παλαιότερη και από το πιο παλιό άστρο.  Ο Allan Sandage διευκόλυνε πολύ αυτό το πρόβλημα το 1956 χάρις στις βελτιωμένες του εκτιμήσεις για τις αποστάσεις των γαλαξιών.

Η διαμάχη για το ρυθμό διαστολής του Σύμπαντος ­ που υπολογίζετε με τη λεγόμενη σταθερά του Hubble, την H0 ­ συνέχισε να προκαλεί αντιθέσεις τα προηγούμενα 30 χρόνια. Το πρόβλημα της σταθεράς του Hubble Hείναι το εξής: Το σύμπαν δεν διαστέλλεται με σταθερό ρυθμό, στις απαρχές του σύμπαντος η διαστολή επιταχυνόταν με μεγάλο ρυθμό, μετά η επιτάχυνση μετριάστηκε, ενώ σήμερα η διαστολή του Σύμπαντος επιταχύνεται αρκετά. Έτσι η σταθερά του Hubble αλλάζει τιμή ανάλογα με τον ρυθμό διαστολής ενώ στο μέλλον θα είναι μεγαλύτερη λόγω επιτάχυνσης της επέκτασης του Σύμπαντος.

Εντούτοις, σήμερα οι αστροφυσικοί έχουν καταλήξει σε μια τιμή της σταθεράς του Hubble H, που κυμαίνεται από 60 έως 70 km s­1 ανά μεγαπαρσέκ (1 μεγαπαρσέκ ισούται με 3.26 εκατομμύρια έτη φωτός). Αυτό μεταφράζεται σε μια χρονική κλίμακα διαστολής 15 ± 1,2 δισεκατομμύρια έτη, η οποία θα ήταν και η ηλικία του Σύμπαντος εάν δεν υπήρξε καμία επιτάχυνση ή επιβράδυνση της διαστολής του Σύμπαντος.

Εν τω μεταξύ η ηλικία των παλαιότερων αστεριών, που υπολογίζεται από τα μοντέλα της αστρικής εξέλιξης, έχουν μειωθεί σταθερά. Το 1982 η ηλικία αυτή υπολογίστηκε 17 δισεκατομμύρια έτη. Εντούτοις, οι πιό πρόσφατες μελέτες των αρχαίων αστεριών, χρησιμοποιώντας τις αποστάσεις που παράγονται από την αστρομετρική διαστημική αποστολή Hipparcos, εμφανίζουν ότι τα αρχαία αυτά αστέρια είναι ηλικίας 11.5 ± 1.5 δισεκατομμύρια έτη. Αυτό σημαίνει ότι δεν υπάρχει πλέον κανένα «πρόβλημα ηλικίας» για το Σύμπαν.

Pages: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

ΓΕΝΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΑΣΤΡΟΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗΣ

Παρόμοια άρθρα από την κατηγορία: ΓΕΝΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΑΣΤΡΟΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗΣ