Πόσοι γαλαξίες υπάρχουν στο Σύμπαν; Η απάντηση σε αυτό το ερώτημα είναι πολύ δύσκολη. Πολλοί αστρονόμοι του παρελθόντος προσπάθησαν να καταλάβουν πόσοι γαλαξίες υπάρχουν στο σύμπαν. Η καταμέτρησή τους μοιάζει αδύνατη. Όταν ο λογαριασμός πάει στα δισεκατομμύρια, χρειάζεται λίγος χρόνος για να αθροιστεί. Ένα άλλο πρόβλημα είναι ο περιορισμένος αριθμός των εργαλείων μας. Για να έχετε την καλύτερη εικόνα, το τηλεσκόπιο θα πρέπει να έχει μεγάλο άνοιγμα (τη διάμετρο του κύριου καθρέφτη ή του φακού) και να τοποθετείται πάνω από την ατμόσφαιρα για να αποφεύγεται η παραμόρφωση από τον αέρα της Γης.
Πεδίο Hubble
Ίσως το πιο ηχηρό παράδειγμα του παραπάνω γεγονότος είναι το Ακραίο Βαθύ Πεδίο Hubble - μια εικόνα που λαμβάνεται συνδυάζοντας φωτογραφίες που τραβήχτηκαν σε μια περίοδο δέκα ετών από το ομώνυμο τηλεσκόπιο. Σύμφωνα με τη NASA, το τηλεσκόπιο παρατήρησε μια μικρή περιοχή του ουρανού για 50 ημέρες. Εάν κρατάτε τον αντίχειρά σας στο μήκος του χεριού σας για να καλύψετε το φεγγάρι, την περιοχή του βάθουςτα περιθώρια θα έχουν το μέγεθος της κεφαλής μιας καρφίτσας.
Συλλέγοντας αχνό φως κατά τη διάρκεια πολλών ωρών παρατήρησης, το τηλεσκόπιο Hubble ανακάλυψε χιλιάδες γαλαξίες, τόσο κοντινούς όσο και πολύ μακρινούς, καθιστώντας τις εικόνες που λαμβάνονται από αυτό την πιο ολοκληρωμένη εικόνα του σύμπαντος. Έτσι, ακόμα κι αν υπάρχουν χιλιάδες γαλαξίες σε αυτό το μικρό σημείο στον ουρανό, φανταστείτε πόσοι άλλοι μπορούν να βρεθούν αλλού στο σύμπαν.
Αξιολογήσεις ειδικών
Αν και οι ειδικοί διαφέρουν στις εκτιμήσεις τους, οι απαντήσεις σε ερωτήσεις όπως "Πόσοι γαλαξίες υπάρχουν στο σύμπαν;" μπορεί να εκφραστεί με αστρονομικούς αριθμούς: από 100 έως 200 δισεκατομμύρια. Όταν το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb εκτοξευτεί το 2020, η NASA αναμένεται να αποκαλύψει ακόμα περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τους πρώιμους γαλαξίες στο σύμπαν.
Η τεχνολογία κάνει πραγματικά θαύματα. Από όσο γνωρίζουν οι σύγχρονοι αστρονόμοι, το τηλεσκόπιο Hubble είναι το καλύτερο εργαλείο για την καταμέτρηση και την εκτίμηση του πόσοι γαλαξίες είναι γνωστοί στο σύμπαν. Το τηλεσκόπιο, που εκτοξεύτηκε το 1990, είχε αρχικά παραμόρφωση στον κύριο καθρέφτη του, η οποία διορθώθηκε κατά τη διάρκεια μιας επίσκεψης με λεωφορείο το 1993. Το Hubble υποβλήθηκε επίσης σε αρκετές αναβαθμίσεις και αποστολές μέχρι την τελευταία του αποστολή τον Μάιο του 2009. Είναι το Σύμπαν άπειρο, πόσοι γαλαξίες, πόσοι πλανήτες υπάρχουν σε αυτό; Προφανώς, πρέπει να μάθουμε ακόμη στο μέλλον.
Άρσα Μεγ
Το 1995, οι αστρονόμοι έστρεψαν ένα τηλεσκόπιο σε μια κενή περιοχή της Μεγάλης Άρκτου και συνέλεξαν δέκα ημέρες παρατηρήσεων. ΣΤΟΩς αποτέλεσμα, βρέθηκαν περίπου 3000 αμυδροί γαλαξίες σε ένα πλαίσιο, το οποίο έγινε αμυδρό, όπως το 30ο μέγεθος. Για σύγκριση: το North Star έχει περίπου το δεύτερο μέγεθος. Αυτό το στοιχείο της εικόνας ονομαζόταν βαθύ πεδίο Hubble και ήταν το πιο μακρινό που έχει δει ποτέ στο σύμπαν.
Όταν το προαναφερθέν αμερικανικό τηλεσκόπιο αναβαθμίστηκε πλήρως, οι αστρονόμοι επανέλαβαν το πείραμα δύο φορές. Το 2003 και το 2004, οι επιστήμονες ανακάλυψαν περίπου 10.000 γαλαξίες σε μια μικρή περιοχή στον αστερισμό Fornax.
Το 2012, και πάλι με αναβαθμισμένα όργανα, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν ένα τηλεσκόπιο για να εξετάσουν μέρος του εξαιρετικά βαθιού πεδίου. Ακόμη και σε αυτό το στενότερο οπτικό πεδίο, οι αστρονόμοι μπόρεσαν να ανιχνεύσουν περίπου 5.500 γαλαξίες. Οι ερευνητές το ονόμασαν "Ακραίο βαθύ πεδίο".
Αόρατα δισεκατομμύρια
Όποιο εργαλείο και αν χρησιμοποιηθεί, η μέθοδος για την εκτίμηση του πόσοι γαλαξίες υπάρχουν στο σύμπαν είναι λίγο πολύ η ίδια. Παίρνετε ένα μέρος του ουρανού που τραβήχτηκε από ένα τηλεσκόπιο (σε αυτή την περίπτωση, το Hubble). Στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας την αναλογία του κομματιού του ουρανού προς ολόκληρο το σύμπαν, μπορείτε να προσδιορίσετε πόσοι γαλαξίες υπάρχουν στο σύμπαν.
Κοσμολογική αρχή και η ηλικία του Σύμπαντος
Ένα παράδειγμα κοσμολογικής αρχής στη μελέτη του σύμπαντος είναι το κοσμικό υπόβαθρο μικροκυμάτων, η ακτινοβολία που έχει απομείνει από τα πρώιμα στάδια του σύμπαντος μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.
Μέτρηση της διαστολής του σύμπαντος μέσω της παρατήρησης γαλαξιών που απομακρύνονταιαπό εμάς, δείχνουν ότι είναι περίπου 13,82 δισεκατομμυρίων ετών. Ωστόσο, καθώς το σύμπαν γερνάει και μεγαλώνει, οι γαλαξίες θα απομακρύνονται όλο και περισσότερο από τη Γη. Αυτό θα τα κάνει πιο δύσκολα.
Το σύμπαν διαστέλλεται ταχύτερα από την ταχύτητα του φωτός (κάτι που δεν παραβιάζει το όριο ταχύτητας του Αϊνστάιν, επειδή η διαστολή οφείλεται στο ίδιο το σύμπαν και όχι στα αντικείμενα που ταξιδεύουν μέσα από αυτό). Επιπλέον, το σύμπαν επιταχύνεται στη διαστολή του.
Εδώ παίζει το «παρατηρήσιμο σύμπαν» - το σύμπαν που μπορούμε να δούμε. Σύμφωνα με πολλούς ειδικούς, σε 1-2 τρισεκατομμύρια χρόνια, αυτό θα σημαίνει ότι θα υπάρχουν γαλαξίες που βρίσκονται έξω από τους χώρους που μπορούμε να δούμε από τη Γη.
Αλλαγή φωτός
Μπορούμε να δούμε φως μόνο από γαλαξίες που είχαν αρκετό χρόνο να φτάσουν σε εμάς - δηλαδή, να πλησιάσουμε αρκετά τον Γαλαξία μας. Αυτό δεν σημαίνει ότι αυτά τα αντικείμενα είναι ό,τι υπάρχει στο διάστημα. Εξ ου και ο ορισμός του "παρατηρήσιμου σύμπαντος".
Το μέλλον του Γαλαξία
Οι γαλαξίες αλλάζουν επίσης με την πάροδο του χρόνου. Ο Γαλαξίας βρίσκεται σε πορεία σύγκρουσης με τον κοντινό Γαλαξία της Ανδρομέδας και οι δύο θα συγχωνευθούν σε περίπου τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια. Αργότερα, άλλοι γαλαξίες στην τοπική μας ομάδα θα συγχωνευθούν τελικά. Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι οι κάτοικοι αυτών των μελλοντικών γαλαξιών θα παρατηρήσουν ένα πιο σκοτεινό σύμπαν.
Όταν το πρώτοπολιτισμού, δεν είχαν στοιχεία για ένα σύμπαν με εκατό δισεκατομμύρια γαλαξίες. Επομένως, οι απόγονοί μας δεν θα δουν τη διαστολή του σύμπαντος. Μάλλον δεν θα καταλάβουν καν ότι συνέβη το Big Bang.
Αν εμείς, οι απλοί άνθρωποι, θέλουμε να μάθουμε πόσοι γαλαξίες και πλανήτες υπάρχουν στο Σύμπαν, τότε οι αστρονόμοι ενδιαφέρονται περισσότερο για το πώς σχηματίστηκε ο ίδιος ο Κόσμος. Σύμφωνα με τη NASA, οι γαλαξίες παρέχουν μια εικόνα για το πώς είναι οργανωμένη η ύλη στο σύμπαν - τουλάχιστον σε μεγάλη κλίμακα. Οι επιστήμονες ενδιαφέρονται επίσης για τους τύπους σωματιδίων και την κβαντική μηχανική στη μικρή πλευρά των παρατηρούμενων φασμάτων.
Πρώιμοι γαλαξίες
Μελετώντας μερικούς από τους πρώτους γαλαξίες και συγκρίνοντάς τους με τους σημερινούς, μπορούμε να κατανοήσουμε την ανάπτυξη και την ανάπτυξή τους. Ένα προηγμένο τηλεσκόπιο που ονομάζεται Webb θα επιτρέψει στους επιστήμονες να συλλέξουν δεδομένα για τους τύπους αστεριών που υπήρχαν στους πρώτους γαλαξίες. Οι επακόλουθες παρατηρήσεις που χρησιμοποιούν φασματοσκοπία εκατοντάδων ή χιλιάδων γαλαξιών θα βοηθήσουν τους ερευνητές να κατανοήσουν πώς σχηματίστηκαν και συσσωρεύτηκαν στοιχεία βαρύτερα από το υδρογόνο καθώς σχηματίστηκαν αστρικά σμήνη κατά τη διάρκεια των αιώνων. Αυτές οι μελέτες θα αποκαλύψουν επίσης τις λεπτομέρειες της συγχώνευσής τους και θα ρίξουν φως σε πολλές άλλες διαδικασίες.
Σκοτεινή ύλη
Οι επιστήμονες ενδιαφέρονται επίσης για τον ρόλο που παίζει η σκοτεινή ύλη στη γέννηση των γαλαξιών. Αυτή είναι μια πολύ περίεργη ερώτηση. Ενώ μέρος του σύμπαντος είναι ορατό σε αντικείμενα όπως οι γαλαξίες ή τα αστέρια, η σκοτεινή ύλη είναιαυτό που αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος του σύμπαντος είναι καθόλου αόρατο. Πόσοι γαλαξίες υπάρχουν στο σύμπαν; Ο αριθμός αυτών των αντικειμένων δεν είναι πλήρως γνωστός, αλλά είναι σίγουρα πάνω από εκατό δισεκατομμύρια.
Συμπέρασμα
Όταν κοιτάζεις τον νυχτερινό ουρανό μέσα από το πέπλο των αστεριών και το επίπεδο του Γαλαξία, δεν μπορείς παρά να νιώσεις μικρός μπροστά στη μεγάλη άβυσσο του σύμπαντος που βρίσκεται πέρα από το στερέωμα. Ενώ σχεδόν όλοι είναι αόρατοι στα μάτια μας, το παρατηρήσιμο σύμπαν, το οποίο εκτείνεται σε δεκάδες δισεκατομμύρια έτη φωτός προς όλες τις κατευθύνσεις, περιέχει έναν φανταστικά μεγάλο αριθμό γαλαξιών.
Ο αριθμός των γνωστών αστρικών σμηνών αυξήθηκε με την ανάπτυξη της τηλεσκοπικής τεχνολογίας - από χιλιάδες σε εκατομμύρια, από δισεκατομμύρια σε τρισεκατομμύρια. Αν κάναμε την απλούστερη ανάλυση χρησιμοποιώντας την καλύτερη τεχνολογία του σήμερα, θα λέγαμε ότι υπάρχουν 170 δισεκατομμύρια γαλαξίες στο σύμπαν μας. Αλλά θα ανακαλύψουμε ακόμη περισσότερα από αυτά τα αντικείμενα, γιατί ήδη πιστεύεται ότι στην πραγματικότητα δεν υπάρχουν λιγότερα από δύο τρισεκατομμύρια από αυτά.
Κάποια μέρα θα τους μετρήσουμε όλους. Θα στρέψουμε τα τηλεσκόπια μας στον ουρανό, θα συλλέξουμε κάθε φωτόνιο που εκπέμπεται από τα αστέρια και θα ανιχνεύσουμε κάθε κοσμικό αντικείμενο, ανεξάρτητα από το πόσο αμυδρή λάμψη του.
Αλλά δεν θα λειτουργήσει στην πράξη. Τα τηλεσκόπια μας είναι περιορισμένα σε μέγεθος, γεγονός που με τη σειρά του περιορίζει τον αριθμό των φωτονίων που μπορούν να συλλέξουν. Υπάρχει μια σχέση μεταξύ του πόσο αχνό ένα αντικείμενο μπορείτε να δείτε και πόσο μέρος του ουρανού μπορείτε να «καλύψετε» με ένα οπτικό όργανο. Κάποιο μέρος του σύμπαντοςεπισκιάζεται λόγω της σκοτεινής ύλης μέσα του. Όσο πιο μακριά είναι ένα αντικείμενο, τόσο πιο αχνό φαίνεται.
Έτσι, μπορούμε να κοιτάξουμε μόνο το φωτισμένο μέρος του σύμπαντος, χωρίς να κοιτάμε τη σκοτεινή ύλη, τα αστέρια ή τους γαλαξίες. Οι επιστήμονες έχουν συλλέξει δεδομένα για εκατοντάδες αμυδρά, μακρινά διαστημικά αντικείμενα. Εξακολουθούν να ελπίζουν να ανακαλύψουν πώς μοιάζουν πραγματικά οι μακρινοί κόσμοι. Και εμείς οι απλοί παρατηρητές το ελπίζουμε όσο κι εκείνοι.
