Come viene mappato esattamente il nostro universo?


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Guardare questo video di YouTube mostra che il nostro pianeta non è altro che polvere nel vento.

Al punto 2:50 nel video, vedrai una vista dell'intera Via Lattea. In fondo vedrai questo testo

Light travel time from earth: 100,000 years

Ciò significa che se viaggiamo alla velocità della luce abbiamo bisogno di 100.000 anni per andare lontano dalla Via Lattea.

Se nulla può viaggiare più veloce della luce e se ci vogliono 100.000 anni per andare lontano dalla Via Lattea alla velocità della luce

Come hanno mappato il nostro intero universo, che ha un raggio di 13.798 ± 0,037 miliardi di anni luce?

Risposte:


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La semplice risposta è che la luce proveniente dalle parti distanti della Galassia della Via Lattea ha già viaggiato per quel periodo di tempo. Poiché la luce non viaggia istantaneamente attraverso lo spazio, stiamo vedendo la galassia non com'è adesso, ma com'era 100.000 (circa) anni fa.

Per inciso, questo è anche il modo in cui siamo in grado di vedere indietro ai momenti precedenti della storia dell'universo. In termini di distanza, più guardiamo, più luce avrebbe dovuto lasciare per raggiungerci oggi.

L'universo ha avuto un inizio (almeno nel senso di avere un primo tempo). Poiché l'universo non è infinitamente vecchio, in realtà esiste un limite a quanto possiamo vedere indietro nella storia dell'universo (vedi: orizzonte cosmologico ). Siamo in grado di creare mappe dell'universo, come questa da SDSS :

Mappa SDSS

eseguendo ciò che è noto come un sondaggio. Questi sono grandi progetti che tracciano le posizioni (e potenzialmente altre proprietà, a seconda di quali siano i loro obiettivi scientifici) delle galassie nell'universo. Il modo in cui dovresti guardare questa immagine è il seguente: 1) Sei al centro dell'immagine, 2) Ogni punto nell'immagine rappresenta una singola galassia, 3) La distanza dall'osservatore, lo spostamento verso il rosso di una galassia, aumenta con aumentando la distanza dal centro e 4) mentre viaggi intorno al cerchio in angolo, stai attraversando la coordinata di ascensione destra del sistema di coordinate celesti (pensa alla longitudine). Stai vedendo una fetta di pizza invece di una sfera perché questa è una fetta particolare nella declinazione(Lattitude). Mentre guardi a turni rossi più alti, stai guardando più indietro nel tempo e prima nella storia dell'universo. È così che astronomi / cosmologi possono dire statisticamente qualcosa sui modelli di formazione della struttura dell'universo (come sono nati oggetti come galassie e ammassi di galassie).

Il problema di osservare le galassie con turni rossi molto elevati è che diventano molto deboli. Ad un certo punto, hai bisogno di telescopi più potenti per continuare a guardare più indietro nel tempo. Tuttavia, possiamo aggirare questo aspetto osservando la componente di radiazione dell'universo alle lunghezze d'onda delle microonde (la maggior parte dei sondaggi si trova nella regione ottica dello spettro elettromagnetico ). Questa radiazione è chiamata radiazione cosmica di fondo a microonde ( CMB ) e può anche essere mappata (vedi: COBE , WMAP e, più recentemente, i satelliti Planck ).

Mappa di Planck

Questa è anche una sorta di mappa. Questa mappa di fotoni a bassa energia è un'istantanea dell'universo circa ~ 380.000 (spostamento rosso di z = 1100; il che significa che l'universo era più piccolo di circa un fattore di 1101) anni dopo il big bang, quando l'universo aveva ben poco di ciò che avremmo riconoscere come struttura. Il compito del cosmologo è quello di collegare l'immagine che vediamo dalla CMB con l'immagine che vediamo dalle nostre indagini sulle galassie attraverso l'uso della fisica.


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Le due fette nere nel diagramma sono dovute alla via lattea che blocca la nostra vista?
Arne,

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@Arne. Sì, generalmente, quelle regioni non sono mappate perché si trovano sul piano della Galassia della Via Lattea. Le regioni che sono mappate in sondaggi (almeno rilevamenti ottici) di solito guardano sopra e sotto il disco.
astromax,

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Questa è la parte dell'universo che ci è visibile in questo momento. In altre parole, lo mappiamo dalla luce che riceviamo da quella zona in questo momento, quindi la parte da mappare ha in realtà molti, molti anni.

Di solito questo non fa una grande differenza perché stiamo attenti ad analizzare le regioni in cui la variazione nel tempo di visualizzazione non è grande rispetto alla scala della lunghezza.

In realtà, dal punto di vista della relatività, è quasi buono quanto i corpi lontani che si trovano nello stato che erano miliardi di anni fa per quanto ci riguarda. Dal nostro quadro di riferimento, potrebbero avere un "futuro" (in realtà, il "presente", ma chiamarlo che diventa un po 'malato) ma non abbiamo modo di saperlo.

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