A Hubble-diagram

A XX. század egyik legváratlanabb és legfontosabb természettudományos felfedezése, hogy táguló világegyetemben élünk. Sokezer éven át mindenki, beleértve a csillagászokat is, feltételezték, hogy a világegyetem egy stabil, változatlan színpad, ahol lejátszódnak a csillagászati történések. Az 1910-es és 1920-as években azonban számos fizikus és csillagász olyan felfedezéseket tett, amelyek ellenálltak az egyszerű magyarázatoknak. Ezek Edwin Hubble csillagász agyában egyesültek, aki 1929-ben a táguló univerzum elméletével az összeset megmagyarázta. Ebben a projektben Hubble lépéseit fogjuk követni. Ugyanazokat a különös jelenségekkel szembesülünk majd, mint ő. Mi magunk jutunk arra a következtetésre, hogy az univerzum tágul.

A táguló világegyetem felfedezése

Hubble felfedezését a megfigyelések és az elméletek 15 évnyi szerencsés sora előzte meg. 1915-ben Albert Einstein megalkotta az általános relativitáselméletet, amely leírta a gravitáció működését. Amikor Einstein az elméletet a teljes univerzumra alkalmazta, az elmélet alapján különös eredményre jutott: a világűrnek dinamikusnak kell lennie, vagy össze kell húzódnia, vagy tágulnia kell. Einstein nem hitt saját eredményeinek. Amint a csillagászok évezredeken át tették, ő is feltételezte, hogy a világegyetem mérete nem változik.

A Sombrero-galaxis

Eközben, egy másik kontinensen, Vesto Slipher, egy csillagász az arizonai Lowell Obszervatóriumban a befejező simításokat végezte az éjszakai égbolt részletes felmérésén. Megvizsgált számos halvány, homályos "ködöt", amit a teleszkópjában látott. Gondosan megmérte a ködök spektrumát - az általuk különböző hullámhosszakon kibocsájtott fény mennyiségét. Azt találta, hogy majdnem mindegyiknek a spektruma "vöröseltolódott" - fényük vörösebb volt, mint kellett volna. Slipher tudta, hogy ha egy objektum fénye vöröseltolódik, az távolodik a Földtől, és hogy az objektum sebessége a vöröseltolódással arányos. Kiszámolta a ködökhöz tartozó sebességeket, és azt találta, hogy hihetetlen sebességgel távolodnak tőlünk: egyikük, a Sombrero-köd több mint 4 millió km/óra sebességgel távolodott!

Edwin Hubble

Eközben Kaliforniában a csillagászok éppen a világtörténelem legnagyobb távcsövét építették, egy új teleszkópot a Wilson-hegy csúcsán, Pasadena közelében, amely 100 hüvelyk (2.5 méter) átmérőjű tükörrel rendelkezett. 1923 Edwin Hubble ennek a teleszkópnak a segítségével mutatta meg, hogy némelyik köd - beleértve a Sombrero-ködöt - valójában saját Tejútrendszerünkhöz hasonló, önálló galaxis. Hubble az évtized végéig a távcső előtt töltötte idejét, kreatív módszereket keresve a galaxisok távolságának meghatározására.

1929-ben Hubble a kapott távolságokat összehasonlította Slipher vöröseltolódás-méréseivel, és egy híres ábrát készített, amelyet ma Hubble-diagramnak neveznek. Hubble ábrája azt mutatta, hogy a galaxisok vöröseltolódása arányos volt a Földtől való távolságukkal. Ahányszor távolabb van egy galaxis, annyiszor gyorsabban távolodik tőlünk. Hubble megfigyelésének legegyszerűbb magyarázata, amit Hubble is nyújtott, hogy az egész világegyetem tágul, ahogyan azt Einstein egyenletei meg is jósolták. Amikor Einstein hallott Hubble eredményeiről, azt mondta, élete legnagyobb melléfogása volt, hogy nem ismerte fel az univerzum tágulását.

A nagy bumm

Ha a világegyetem tágul, akkor valamikor a múltban egyetlen pontból kellett indulnia - ez a nagy bumm néven ismert ötlet. Hubble felfedezése, és a nagy bumm elmélet későbbi fejlődése örökre megváltoztatta a csillagászatot.

A nagy bumm elmélet Hubble galaxistávolságokat és -vöröseltolódásokat tartalmazó ábráján alapult, de az elmélet számos egyéb jóslást tesz, amelyeket mind igazoltak a Hubble-t követő csillagászok. A legfontosabbak közé tartoznak:

1) a világegyetem legöregebb csillagai mind egy kicsivel fiatalabbak, mint a nagy bumm
2) a hidrogén és hélium (a periódusos rendszer legkönnyebb elemei) mennyisége konzisztens azzal, amennyinek ősrobbanás után kellett keletkeznie
3) a kutatók felfedeztek egy gyenge mikrohullámú sugárzást, ami az egész univerzumot minden irányban majdnem egyenletesen tölti ki - ez az ősrobbanás sugárzásának halvány maradványa

Az 1. megfigyelés szükségszerű következménye az ősrobbanás-elméletnek, de avval is érvelhetnénk, hogy ez csak véletlen egybeesés. De nincsen életképes alternatív modell, ami megmagyarázná a 2. és 3. megfigyeléseket. A jó elméletek hasznosak is - kapcsolatot teremtenek különböző információhalmazok között, és jelenségek egész skáláját segítenek megérteni. Ezen az alapon az ősrobbanás elmélet az egyik legsikeresebb elmélet a csillagászatban.

A Hubble-diagram projekt

A következő oldalakon végigkövetjük Hubble lépéseit, véghezvive a XX. századi csillagászat egyik legfontosabb felfedezését.

Először megvizsgálunk néhány galaxist a SkyServer adatbázisából. Megmérjük a magnitúdóikat, hogy hozzávetőleges elképzelésünk legyen a távolságukról. Ezeket a távolságokat használva, a SkyServer galaxisokra vonatkozó vöröseltolódás-méréseivel együtt, elkészítünk egy egyszerű Hubble-diagramot.

Ezután részletesen megnézünk néhány módszert, amelyekkel a csillagászok a galaxisok távolságát állapítják meg, és megtanuljuk, hogyan tudjuk mi magunk megkapni a vöröseltolódást. Ezen ismeretek birtokában elkészítünk egy Hubble-diagramot ugyanazon a módon, ahogy Hubble tette. Végül, ismét meglátogatjuk a SkyServer adatbázist, ahol magatok választhattok ki galaxisokat, létrehozva egy olyan Hubble-diagramot, amit más még nem készített.

Az utazás elkezdéséhez kattints a folytatásra.