W tym roku przypada 90. rocznica zdumiewającego odkrycia: że wszechświat się rozszerza

Odkrycie to zapoczątkował Edwin Hubble, którego imieniem nazwano orbitujący Kosmiczny Teleskop Hubble’a. Jako astronom w Obserwatorium Mount Wilson w Los Angeles, Hubble miał dostęp do najnowocześniejszego sprzętu tamtych czasów, zwłaszcza do 100-calowego (2,5-metrowego) teleskopu Hookera. Teleskop ten, zbudowany w 1917 r., był największym na Ziemi do 1949 r.

Od 1919 r. Hubble odkrywał nowe galaktyki z obserwatorium, według Carnegie Institution for Science. W 1923 roku opracował metodę pomiaru odległości między odległą galaktyką a Drogą Mleczną, która polegała na obliczeniu rzeczywistej jasności gwiazd w innej galaktyce, a następnie porównaniu tej wartości z tym, jak jasne wydawały się one z Ziemi.

Ta praca doprowadziła do kolejnego odkrycia. Według Carnegie Institution, Hubble wiedział również o pracy wcześniejszego astronoma, Vesto Melvina Sliphera, który odkrył, że może zmierzyć, jak szybko galaktyka porusza się w kierunku Drogi Mlecznej lub z dala od niej, szukając zmian w długości fali światła pochodzącego z tej galaktyki. Pomiar ten nazywa się przesunięciem Dopplera, a jego zasada jest taka sama jak zmiana wysokości dźwięku, która wydaje się zachodzić, gdy syrena karetki pogotowia zbliża się, rozbrzmiewa i oddala, z tą różnicą, że w przypadku światła, a nie dźwięku. W przypadku światła, fale emitowane przez obiekt poruszający się w kierunku nieruchomego obserwatora wydają się częstsze, a więc bardziej niebieskie. Długości fal emitowanych przez oddalający się obiekt pojawiają się rzadziej, a zatem są bardziej czerwone.

Uzbrojony w informacje o odległości innych galaktyk i ich przesunięciu dopplerowskim, Hubble i jego koledzy opublikowali w 1929 roku pracę, która zmieniła astronomię. Praca ta, zatytułowana „Zależność między odległością a prędkością radialną wśród mgławic pozagalaktycznych”, wykazała, że galaktyki widoczne z Drogi Mlecznej zdawały się przyspieszać. (17 stycznia 1929 roku artykuł został „przekazany” Narodowej Akademii Nauk.)

To, co zaobserwowali Hubble i jego współautorzy, to ekspansja samego wszechświata. Aby użyć słynnej analogii, galaktyki są jak rodzynki w cieście chlebowym wszechświata. Gdy ciasto rośnie, wszystkie rodzynki oddalają się od siebie, ale nadal tkwią w tym samym cieście. Odkrycie to umożliwiło obliczenie wieku wszechświata: około 13,7 miliarda lat.

Dziesięćdziesiąt lat po tym, jak zespół Hubble’a zgłosił swoje odkrycia, naukowcy wciąż próbują zrozumieć, jak działa ta ekspansja. W zeszłym roku, używając teleskopu nazwanego na cześć Hubble’a, astronomowie stwierdzili, że ekspansja przebiega szybciej niż się spodziewano – dokładnie 73 kilometry na sekundę na megaparsek. Megaparsek to 3,3 miliona lat świetlnych, więc ten pomiar oznacza, że na każde 3,3 miliona lat świetlnych od Ziemi, galaktyka wydaje się oddalać o 73 kilometry na sekundę szybciej.

Kilka miesięcy później ci sami badacze odkryli, że bardziej odległe obszary Wszechświata wydają się rozszerzać wolniej, z prędkością 67 kilometrów na sekundę na megaparsek. Rozbieżności sugerują, że coś – być może ciemna energia lub ciemna materia – wpływa na ekspansję wszechświata w sposób jeszcze niezrozumiały.

• 11 największych pytań bez odpowiedzi dotyczących ciemnej materii
• 8 sposobów na to, jak można zobaczyć teorię względności Einsteina w prawdziwym życiu
• największe nierozwiązane tajemnice fizyki

Originally published on Live Science.

.