Tanyakan Ethan No. 41: Kencan dengan Bagian Terpencil dari Semesta
Pembaca bertanya:Saya pernah menghadiri percakapan tentang supernova yang berusia 12 miliar tahun, dan ketika saya menjawab pertanyaan "Bagaimana usianya diketahui?", Saya mengatakan bahwa ini karena kecepatan cahaya dan waktu yang diperlukan untuk menempuh jarak tertentu. Tetapi bagaimana jika kita berada di bagian lain dari alam semesta? Bagaimana kita bisa tahu usia supernova ini? Dan kemudian dia tidak akan berbeda?
Tentu saja, kecepatan cahaya terbatas, dan fakta ini dapat memberi tahu kita banyak tentang beberapa objek yang jauh dari alam semesta.
Ini adalah bintang paling terang di langit malam: Sirius. Itu terletak pada jarak 8,6 tahun cahaya dari kita - yaitu, cahaya yang datang darinya kepada kita saat ini dipancarkan olehnya 8,6 tahun yang lalu. Itu juga berarti bahwa jika seseorang di daerah Sirius dapat melihat kita, dia akan melihat Bumi seperti 8,6 tahun yang lalu.Cukup tentukan usia cahaya dari bintang yang kita lihat. Kami mengukur jarak ke bintang, dan, mengetahui kecepatan cahaya, kami dapat menghitung waktu. Ini berlaku untuk setiap dua titik di Semesta yang tetap kira-kira pada jarak yang sama satu sama lain selama perjalanan cahaya di antara mereka.
Anda juga dapat menghitung jarak ke objek yang berbeda, mengetahui bagaimana mereka diatur dan bekerja. Sebagai contoh, beberapa jenis bintang mengubah luminositas dengan waktu, dan ada hubungan erat antara periode perubahan kecerahan dan kecerahan yang diamati.Jika Anda dapat mengukur berapa lama siklus mengubah luminositas bintang dari terang menjadi redup dan sebaliknya, dan Anda dapat menentukan kelas dan jenis bintang yang diberikan, maka Anda dapat mengetahui seberapa jauh jaraknya dari kami.
Metode ini cocok untuk mengukur jarak gugusan bintang dan galaksi yang tidak terlalu jauh. Setelah itu, perincian lain tentang keterkaitan berbagai sifat galaksi (rotasi, fluktuasi kecerahan permukaan, penyebaran kecepatan) memungkinkan kita untuk menghitung jarak ke objek yang bahkan lebih jauh dari alam semesta.
Di antara hal-hal lain, kita dapat menggunakan supernova (khususnya, supernova tipe Ia yang terkenal dengan kecerahan standar), untuk pengukuran jarak yang sangat akurat ke bagian paling jauh dari Semesta. Bahkan jika mereka meledak miliaran tahun yang lalu.Tetapi ada masalah dengan pengukuran sederhana jarak ke objek dan upaya untuk menghitung waktu yang berlalu menggunakan metode yang sama yang kami gunakan, misalnya, dalam kasus Sirius. Masalahnya adalah ini: sebagian besar Semesta tidak tetap pada jarak yang sama dari Bumi, bahkan sekitar. Alam semesta mengembang!
Ruang itu sendiri berkembang - benda-benda yang tidak terhubung satu sama lain oleh gravitasi, dengan waktu berpindah satu sama lain. Ini, tentu saja, menyulitkan tugas, dan selama hampir seluruh abad ke-20 itu menimbulkan hambatan serius untuk menentukan seberapa jauh kita melihat ke masa lalu. Bagaimanapun, kita tidak bisa hanya mengambil galaksi yang jauh, mengukur jaraknya, dan segera mencari tahu:- seberapa jauh dia dari kita saat dia mengeluarkan cahaya
- seberapa jauh dia dari kita sekarang karena cahaya ini telah mencapai kita
- berapa lama cahaya untuk menempuh jarak ini
Untuk melakukan ini, Anda perlu mendapatkan lebih banyak informasi daripada jarak sederhana saat ini ke objek.
Lebih tepatnya, dua fakta. Pertama, Anda perlu mengetahui sejarah penuh ekspansi Alam Semesta, yaitu, kecepatan ekspansi pada saat cahaya meninggalkan objek yang jauh, kecepatan ekspansi pada saat kita menerima cahaya ini, dan kecepatan ekspansi antara dua peristiwa ini.Kedengarannya rumit? Padahal, semuanya lebih sederhana. Teori relativitas umum Einstein, berbicara tentang gravitasi, sama sekali tidak meninggalkan kita dengan banyak pilihan. Jika kita dapat mengukur laju ekspansi saat ini (apa yang dapat kita lakukan sejak tahun 1920-an), dan dapat menghitung kandungan energi saat ini di Alam Semesta, kita dapat menghitung seluruh sejarah ekspansi Semesta dari Dentuman Besar.
Dan fakta kedua? Kita perlu mengukur tingkat pergeseran merah cahaya yang datang kepada kita dari objek. Saat struktur alam semesta mengembang, panjang gelombang cahaya juga meregang, dan cahaya menjadi lebih merah. Tetapi karena diketahui bahwa semua cahaya mengalami pergeseran merah, dan kita tahu bagaimana atom, bintang, dan cahaya berperilaku, kita hanya dapat melakukan pengukuran yang tepat dan mencari tahu bagaimana pergeseran merah cahaya dari objek yang jauh terjadi.
Dan itu dia. Jarak ke objek dapat diukur dengan berbagai metode. Jarak ke supernova dihitung melalui kurva cahayanya, serta melalui pergeseran merah (untuk supernova, melalui analisis spektral).Kami mengambil dua fakta ini, menambah sejarah ekspansi Semesta yang terkenal, dan mendapatkan jumlah waktu yang telah berlalu antara emisi foton awal dan kedatangannya di mata kita.
Ini adalah bagaimana kita mengetahui berapa lama peristiwa ini atau itu di Semesta terjadi. Karena kita tahu bahwa 13,82 miliar tahun telah berlalu sejak Big Bang, kita dapat menghitung usia Alam Semesta pada saat itu ketika cahaya dipancarkan oleh benda apa pun yang menarik bagi kita. Source: https://habr.com/ru/post/id388705/
All Articles