Wszechœwiat wed³ug Hubble

Wszechświat według Hubble'a
Tomasz Ulanowski
2011-01-27, ostatnia aktualizacja 2011-01-27 17:29
Zdjęcie Ultragłębokiego Pola zrobione przez ulepszony w 2009 kosmiczny Teleskop
Hubble'a. Fot. NASA/ESA/Garth Illingworth/Rychard Bouwens
"Nature" opublikowało zdjęcie najdalszych regionów Wszechświata pokazujące, jak
wyglądał, kiedy miał ledwie 500 mln lat. A jeszcze kilkadziesiąt lat temu myśleliśmy, Ŝe
poza Drogą Mleczną nie ma w kosmosie niczego
•
•
•
•
•
•
20 lat minęło (22-04-10, 11:55)
Hubble po liftingu patrzy dalej (18-12-09, 16:12)
Hubble patrzy jeszcze głębiej (10-12-09, 14:40)
Hubble znowu nadaje (14-09-09, 07:00)
Hubble po liftingu, astronauci wracają na Ziemię (21-05-09, 07:00)
Prom leci, by ratować teleskop Hubble'a (11-05-09, 00:00)
Na początku nic nie zapowiadało tego, co stało się potem. Mały Edwin Hubble był dobrym
uczniem, ale naprawdę świetne wyniki osiągał w sporcie. Szkolny mistrz w lekkiej atletyce,
bokser amator, chłopiec rozmiłowany w wędkowaniu na suchą muchę. I choć na studiach na
Uniwersytecie Chicago trochę spowaŜniał - pogłębiał wiedzę z matematyki, astronomii i
filozofii - to nadal bił się na pięści (namawiano go nawet na zawodowstwo) oraz wyróŜniał
się jako koszykarz. Po zdobyciu licencjatu z nauk przyrodniczych w 1910 r. to właśnie dzięki
osiągnięciom sportowym został amerykańskim stypendystą Rhodesa w Oksfordzie.
W Wielkiej Brytanii Hubble nadal boksował, biegał i grał w koszykówkę. A poniewaŜ
swojemu umierającemu ojcu, który całe Ŝycie uczciwie harował na rodzinę w firmie
ubezpieczeniowej, obiecał, Ŝe zajmie się czymś powaŜniejszym i bardziej obiecującym niŜ
nauka czy sport, prestiŜowe stypendium przeznaczył na studia prawnicze. Potem jednak
zmienił zdanie i przeniósł się na iberystykę, uzyskując magisterium z języka hiszpańskiego.
Jednym słowem - próbował tego i owego.
1
Po powrocie do Stanów w 1913 r. 23-letni absolwent Oksfordu zaczął pracować jako
nauczyciel hiszpańskiego i trener koszykówki w prowincjonalnym liceum w stanie Indiana.
Podobno uczniowie go lubili, a szczególnym afektem obdarzały go uczennice, m.in. za jego
angielski styl. Bardziej niŜ do nauczania ciągnęło jednak Hubble'a do nauki. Po roku na
posadzie belfra znowu zapisał się na studia. Wybrał astronomię na Uniwersytecie Chicago. W
1917 r. obronił doktorat, popłynął na wielką wojnę w Europie, przeŜył, a w 1919 r. dostał
pracę w obserwatorium astronomicznym Mount Wilson w Kalifornii. Akurat instalowano tam
największy wtedy teleskop świata - 2,5-metrowy teleskop Hookera.
Odkrywca kosmosu
To, co prawie 100 lat później wiemy o Wszechświecie, zawdzięczamy w duŜej mierze
właśnie Edwinowi Hubble'owi. A wiemy juŜ - lub prawie wiemy - naprawdę duŜo:
** Ŝe Wszechświat narodził się w Wielkim Wybuchu blisko 13,8 mld lat temu;
** Ŝe ok. 10 (do potęgi -33) sek. po jego narodzinach czasoprzestrzeń rozdęła się niczym
balon
i
powiększyła
biliony
bilionów
razy
(teoria
inflacji);
** Ŝe po Wielkim Wybuchu zostało w kosmosie mikrofalowe reliktowe promieniowanie tła,
które wszędzie ma prawie taką samą temperaturę - ok. -270 st. C - i pokazuje Wszechświat w
kiedy
liczył
sobie
tylko
kilkaset
tysięcy
lat;
wieku
niemowlęcym,
** Ŝe niewielkie róŜnice w temperaturze tego promieniowania, wynoszące ok. jednej
stutysięcznej stopnia, wynikają z tego, Ŝe materia we Wszechświecie jest rozłoŜona nierówno.
Tam, gdzie na początku było gęściej, narodziły się gromady galaktyk;
**
Ŝe
pierwsze
gwiazdy
powstały
ok.
400
mln
lat
po
Wielkim
Wybuchu;
** Ŝe Wszechświat się rozszerza, i to coraz szybciej.
Kiedy dr Hubble rozpoczynał pracę w obserwatorium na górze Wilsona, z którym związał się
zresztą do końca Ŝycia (zm. w 1953 r.), astronomowie sądzili, Ŝe poza Drogą Mleczną, a więc
naszą Galaktyką (którą z tego tytułu pisze się wielką literą) we Wszechświecie nie ma juŜ nic.
Obserwowane na niebie obłoki gwiazd miały zaś znajdować się wewnątrz niej. W 1924 r.
Hubble, oglądając kosmos przez teleskop Hookera, udowodnił wysuwaną juŜ wcześniej
hipotezę, Ŝe jest inaczej. Mierząc odległość do Wielkiej Mgławicy w Andromedzie, wykazał,
Ŝe leŜy ona poza Drogą Mleczną i jest po prostu inną galaktyką. Tym odkryciem, jak napisał
w 1999 r. tygodnik "Time", amerykański astronom zasłuŜył sobie na miano "odkrywcy
kosmosu".
W 1929 r. Hubble ponownie dołoŜył się do naszej wiedzy o Wszechświecie. Astronomowie
juŜ wcześniej obserwowali dziwne przesunięcie ku czerwieni w świetle pochodzącym z
obcych galaktyk. Podejrzewali, Ŝe dzieje się tak dlatego, iŜ oddalają się one od Ziemi, a
emitowane przez nie fale elektromagnetyczne rozciągają się, zmieniając barwę na bardziej
czerwoną (czerwień świeci dłuŜszymi falami niŜ kolor niebieski). Hubble to udowodnił.
Zaobserwował, Ŝe im dalsza galaktyka, tym szybciej nam ucieka. Wniosek z tego taki Wszechświat się rozszerza.
A to znaczy, Ŝe - cofając się od skutków do przyczyny - kiedyś materia była tak ściśnięta, Ŝe
nie było galaktyk, gwiazd, a nawet atomów. Tak naukowcy doszli do teorii Wielkiego
Wybuchu.
2
Ciemno wszędzie
Co było przed nim? Nie wiemy i być moŜe nigdy się nie dowiemy. Słynny brytyjski
matematyk i fizyk sir Roger Penrose twierdzi, Ŝe wcześniej był poprzedni Wszechświat, a
jeszcze przed nim "jeszcze poprzedniejszy" i tak stąd do wieczności. Ale choć
zaproponowana przez niego hipoteza tłumacząca, co miałoby tym kosmicznym oscylatorem
powodować ("Wszechświat nie umiera nigdy" - "Gazeta" z 10 listopada 2010 r.), jest bardzo
zgrabna, to jej obserwacyjne udowodnienie moŜe być niemoŜliwe. Bo jak zajrzeć przed
narodziny czasu i przestrzeni?
No i dlaczego Wszechświat się rozszerza, skoro intuicyjnie rzecz biorąc, materia - zarówno ta
widoczna, jak i ciemna, której nie widzimy, ale jej istnienie wynika z ruchu gwiazd i galaktyk
- powinna zatrzymywać jego ekspansję? Mało tego, dzięki obserwacjom prowadzonym pod
koniec lat 90. wiemy, Ŝe Wszechświat wcale nie zwalnia, lecz rozszerza się coraz szybciej.
Próbując wytłumaczyć ten problem, kosmolodzy stworzyli koncepcję ciemnej energii, która
ma dziwaczne właściwości - jednocześnie ujemne ciśnienie i stałą gęstość. To ona ma
powodować przyspieszone rozdymanie się czasoprzestrzeni.
Z obliczeń wynika, Ŝe to, co widzimy, wpatrując się w kosmos - gwiazdy, planety, obłoki
gazu - stanowi ledwie 4 proc. jego budulca. Z pozostałych 96 proc. jedna czwarta to
trzymająca galaktyki w ryzach ciemna materia, a aŜ trzy czwarte to rozpychająca
Wszechświat tajemnicza, nigdy bezpośrednio nieodkryta ciemna energia.
No i kolejna wielka niewiadoma. Czy to wszystko, co się stało - Wielki Wybuch, gwiazdy,
galaktyki, Ziemia, Ŝycie, człowiek - to konieczność, czy przypadek? Czy gdyby ktoś z
zewnątrz obserwował ewolucję Wszechświata od jego narodzin, to powiedziałby: "No tak, to
wszystko musiało się wydarzyć", czy raczej powtórzyłby zdanie, którym rozpocząłem ten
tekst: "Na początku nic nie zapowiadało tego, co stało się potem".
Niestety, choć o Wszechświecie wiemy juŜ duŜo, to jednocześnie ciągle wiemy
zawstydzająco niewiele.
Hubble, czyli wehikuł czasu
Od prawie 21 lat w jego poznawaniu pomaga nam kosmiczny teleskop nazwany, na cześć
słynnego astronoma, Hubble'em. Senator USA Barbara Mikulski uwaŜa, Ŝe jest on
najlepszym narzędziem w rękach amerykańskiej dyplomacji, bo robione przezeń zdjęcia
odległych gwiazd czy galaktyk poruszają ludzi na całym świecie. Inni nazywają go kosmiczną
maszyną czasu, bo z wysokości 560 km, bez zakłóceń atmosferycznych pomaga nam zajrzeć
daleko w kosmos, a więc i głęboko w przeszłość (światło z odległych zakamarków
Wszechświata, choć porusza się z zawrotną prędkością blisko 300 tys. km/sek., potrzebuje
duuuŜo czasu, Ŝeby dotrzeć do Ziemi, niesie więc obraz dalekiej przeszłości).
To m.in. analiza wykonanych przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a zdjęć supernowych
pokazała,
Ŝe
Wszechświat
rozszerza
się
coraz
szybciej.
W 2004 r. teleskop zrobił słynne zdjęcie "Głębokiego pola", czyli najdalszych galaktyk, jakie
kiedykolwiek zaobserwowaliśmy w świetle widzialnym, które istniały juŜ 600 mln lat po
Wielkim
Wybuchu.
3
W 2009 r. Hubble'owi wymieniono kamery i odtąd patrzy jeszcze dalej. Dzięki temu
liftingowi astronomowie ponownie zajrzeli w tzw. Ultragłębokie Pole, czyli sfotografowany
w podczerwieni region w gwiazdozbiorze Pieca, któremu teleskop po raz pierwszy przyjrzał
w
2003
r.
się
W dzisiejszym "Nature" międzynarodowy zespół astronomów kierowany przez Rycharda
Bouwensa pracującego na Uniwersytecie Kalifornijskim w Santa Cruz oraz Uniwersytecie w
Lejdzie w Holandii informuje o odkryciu w tym rejonie najstarszej i najdalszej z dotąd
zaobserwowanych galaktyk. Jej podczerwone światło pochodzi z okresu, kiedy Wszechświat
miał ledwie 500 mln lat. Zajrzeliśmy więc ponad 13,2 mld lat wstecz!
I pomyśleć, Ŝe Edwin Hubble o mało nie został bokserem, a lata później naukowcy musieli
uŜyć podstępu, Ŝeby wyrwać od Kongresu USA pieniądze na kosmiczny teleskop nazwany
jego imieniem. Wymyślili sobie, Ŝe uŜyją w nim zwierciadła o średnicy 2,4 m, a więc
standardowego lustra uŜywanego przez satelity szpiegowskie. - PokaŜemy wam, co naprawdę
moŜna dzięki niemu zobaczyć - mieli zapowiedzieć wojskowym.
Czy kiedykolwiek będziemy w stanie zajrzeć głębiej w przeszłość i dalej w przestrzeń niŜ
Hubble? Być moŜe juŜ niedługo. W 2014 r. NASA ma wystrzelić na orbitę następny
kosmiczny teleskop - Webba. WyposaŜony w większe lustro będzie przeszukiwał
Wszechświat w podczerwieni. Jak głęboko w stronę początków wszystkiego sięgnie? Co
zobaczy?
Źródło: Gazeta Wyborcza
4