Jak szybko poruszamy się po wszechświecie?

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 04:07

Siedzisz, stoisz lub leżysz czytając ten artykuł i nie czujesz, że Ziemia obraca się wokół własnej osi z zawrotną prędkością – około 1700 km/h na równiku. Jednak prędkość obrotowa nie wydaje się tak duża po przeliczeniu na km/s. Wynik to 0,5 km / s - ledwo zauważalny błysk na radarze w porównaniu do innych prędkości wokół nas.

Podobnie jak inne planety Układu Słonecznego, Ziemia krąży wokół Słońca. A żeby utrzymać się na swojej orbicie, porusza się z prędkością 30 km/s. Wenus i Merkury, które są bliżej Słońca, poruszają się szybciej, Mars, który krąży poza orbitą Ziemi, porusza się znacznie wolniej niż on.

Ale nawet Słońce nie stoi w miejscu. Nasza galaktyka Drogi Mlecznej jest ogromna, masywna, a także mobilna! Wszystkie gwiazdy, planety, obłoki gazu, cząsteczki pyłu, czarne dziury, ciemna materia - wszystko porusza się względem wspólnego środka masy.

Według naukowców Słońce znajduje się w odległości 25 000 lat świetlnych od centrum naszej galaktyki i porusza się po orbicie eliptycznej, dokonując pełnego obrotu co 220-250 milionów lat. Okazuje się, że prędkość Słońca wynosi około 200-220 km/s, czyli setki razy więcej niż prędkość ruchu Ziemi wokół osi i kilkadziesiąt razy więcej niż prędkość jej ruchu wokół Słońca. Tak wygląda ruch naszego Układu Słonecznego.

Czy galaktyka jest nieruchoma? Znowu nie. Gigantyczne obiekty kosmiczne mają dużą masę i dlatego tworzą silne pola grawitacyjne. Daj Wszechświatowi trochę czasu (a mieliśmy – około 13,8 miliarda lat), a wszystko zacznie się poruszać w kierunku największego przyciągania. Dlatego Wszechświat nie jest jednorodny, ale składa się z galaktyk i grup galaktyk.

Co to dla nas oznacza?

Oznacza to, że Droga Mleczna jest przyciągana do siebie przez inne galaktyki i grupy galaktyk w pobliżu. Oznacza to, że w procesie tym dominują masywne obiekty. A to oznacza, że nie tylko nasza galaktyka, ale wszyscy wokół nas są pod wpływem tych „traktorów”. Zbliżamy się do zrozumienia tego, co dzieje się z nami w kosmosie, ale wciąż brakuje nam faktów, na przykład:

• jakie były początkowe warunki, w których narodził się wszechświat;
• jak różne masy w galaktyce poruszają się i zmieniają w czasie;
• jak powstała Droga Mleczna i otaczające ją galaktyki i gromady;
• i jak to się teraz dzieje.

Istnieje jednak sztuczka, która pomoże nam to rozgryźć.

Wszechświat wypełniony jest promieniowaniem reliktowym o temperaturze 2,725 K, które zachowało się od czasów Wielkiego Wybuchu. W niektórych miejscach występują drobne odchylenia - około 100 μK, ale ogólna temperatura tła jest stała.

Dzieje się tak, ponieważ Wszechświat powstał w wyniku Wielkiego Wybuchu 13,8 miliarda lat temu i wciąż się rozszerza i ochładza.

380 000 lat po Wielkim Wybuchu wszechświat ochłodził się do takiej temperatury, że możliwe stało się tworzenie atomów wodoru. Wcześniej fotony stale oddziaływały z resztą cząstek plazmy: zderzały się z nimi i wymieniały energię. W miarę stygnięcia Wszechświata naładowanych cząstek jest mniej, a przestrzeń między nimi jest większa. Fotony mogły swobodnie poruszać się w przestrzeni. Promieniowanie reliktowe to fotony, które zostały wyemitowane przez plazmę w kierunku przyszłego położenia Ziemi, ale uniknęły rozpraszania, ponieważ rekombinacja już się rozpoczęła. Do Ziemi docierają poprzez przestrzeń wszechświata, który wciąż się rozszerza.

Ty sam możesz „zobaczyć” to promieniowanie. Zakłócenia, które pojawiają się na pustym kanale telewizyjnym podczas korzystania z prostej anteny, takiej jak uszy zająca, wynoszą 1% z powodu promieniowania reliktowego.

A jednak temperatura reliktowego tła nie jest taka sama we wszystkich kierunkach. Zgodnie z wynikami badań misji Planck temperatura jest nieco inna na przeciwległych półkulach sfery niebieskiej: jest nieco wyższa w rejonach nieba na południe od ekliptyki – około 2728 K i niższa w drugiej połowie – około 2 722 tys.

Ta różnica jest prawie 100 razy większa niż reszta obserwowanych wahań temperatury CMB, co jest mylące. Dlaczego tak się dzieje? Odpowiedź jest oczywista - ta różnica nie wynika z wahań CMB, pojawia się, ponieważ jest ruch!

Gdy zbliżasz się do źródła światła lub ono zbliża się do ciebie, linie widmowe w widmie źródła są przesunięte w kierunku fal krótkich (przesunięcie fioletu), gdy oddalasz się od niego lub on od ciebie - linie widmowe są przesunięte w kierunku fal długich (przesunięcie ku czerwieni).

Promieniowanie reliktowe nie może być mniej lub bardziej energetyczne, co oznacza, że poruszamy się w przestrzeni. Efekt Dopplera pomaga ustalić, że nasz Układ Słoneczny porusza się względem promieniowania reliktowego z prędkością 368 ± 2 km/s, a lokalna grupa galaktyk, w tym Droga Mleczna, Galaktyka Andromedy i Galaktyka Trójkąta, porusza się z prędkością prędkość 627 ± 22 km / s w stosunku do promieniowania reliktowego. Są to tak zwane osobliwe prędkości galaktyk, które wynoszą kilkaset km/s. Oprócz nich istnieją również prędkości kosmologiczne wynikające z rozszerzania się Wszechświata i obliczone zgodnie z prawem Hubble'a.

Dzięki promieniowaniu szczątkowemu z Wielkiego Wybuchu możemy zaobserwować, że wszystko we wszechświecie nieustannie się porusza i zmienia. A nasza galaktyka jest tylko częścią tego procesu.