Światło to najszybsza rzecz, jaką znamy.
Jest tak szybkie, że mierzymy nieprawdopodobne odległości,
licząc, ile czasu zajmuje światłu ich przebycie.
W ciągu roku to blisko 9,5 biliona kilometrów,
to właśnie rok świetlny.
By pokazać wam, jak to daleko,
Księżyc, na który astronauci Apollo lecieli przez cztery dni,
to tylko jedna sekunda świetlna.
Tymczasem Proxima Centauri, gwiazda najbliższa Słońcu,
jest 4,24 lata świetlne stąd.
Droga Mleczna mierzy 100 000 lat świetlnych.
Najbliższa nam galaktyka, Andromeda,
jest około 2,5 miliona lat świetlnych stąd.
Wszechświat jest niewyobrażalnie wielki.
Ale zaraz, skąd wiadomo, jak daleko są gwiazdy i galaktyki?
Patrząc w niebo, widzimy płaski, dwuwymiarowy obraz.
Wskazując palcem na gwiazdę, nie wiemy, jak jest daleko.
Jak astrofizycy do tego dochodzą?
Dla bliskich obiektów
możemy użyć metody paralaksy trygonometrycznej.
To całkiem proste.
Zróbmy eksperyment.
Wystaw kciuk i zamknij lewe oko.
Teraz otwórz je i zamknij prawe.
Wydaje się, że kciuk się poruszył,
a dalsze obiekty pozostały na miejscu.
To samo dotyczy obserwacji gwiazd,
ale są one znacznie, znacznie dalej niż twoje wyciągnięte ramię.
Ziemia nie jest zbyt duża,
więc nawet teleskopy po różnych stronach równika
nie zauważą dużego przesunięcia obiektu.
Dlatego badamy zmianę pozycji gwiazdy przez pół roku,
połowie drogi Ziemi po orbicie.
Mierzenie względnej pozycji gwiazd w lecie,
a potem znowu w zimie, to jakby patrzenie drugim okiem.
Pobliskie gwiazdy poruszają się względem tła
złożonego z dalszych gwiazd i galaktyk.
Dotyczy to tylko obiektów oddalonych o kilka tysięcy lat świetlnych.
Poza naszą galaktyką odległości są tak wielkie,
że paralaksa jest zbyt mała, nawet przy najlepszych instrumentach.
Tutaj musimy polegać na innej metodzie,
używając wskaźników nazywanych świecami standardowymi.
Świece standardowe to obiekty, których rzeczywista jasność
jest nam dobrze znana.
Na przykład, wiedząc, jak jasna jest dana żarówka,
kiedy damy ją komuś do ręki i każemy odejść,
wiemy, że ilość światła
będzie się zmniejszać proporcjonalnie do kwadratu odległości.
Porównując ilość otrzymanego światła
do rzeczywistej jasności żarówki,
można określić, jak daleko jest osoba z żarówką.
W astronomii takimi żarówkami są pewne konkretne gwiazdy,
zwane cefeidami.
Są to niestabilne gwiazdy zmienne,
zachowują się jak na przemian rozdęty i spuszczony balon.
Z powodu rozszerzania i kurczenia ich jasność zmienia się.
Możemy obliczyć ich jasność, mierząc cykl tych zmian,
jaśniejsze gwiazdy zmieniają się wolniej.
Porównując światło tych gwiazd
do rzeczywistej jasności, którą obliczyliśmy w ten sposób,
możemy określić ich odległość.
Niestety, to jeszcze nie wszystko.
Możemy obserwować pojedyncze gwiazdy oddalone o 40 000 000 lat świetlnych,
dalej stają się zbyt niewyraźne.
Na szczęście mamy inny rodzaj świecy standardowej:
słynna supernowa typu 1a.
Supernowe to gigantyczne eksplozje gwiazd, jeden ze sposobów ich śmierci.
Są one tak jasne,
że ich blask przewyższa jasność galaktyk.
Nawet jeśli nie widzimy samych gwiazd,
wciąż możemy dostrzec supernowe.
Supernowe typu 1a działają jak świece standardowe,
bo ich jasność rzeczywista maleje wolniej niż innych.
Dzięki zrozumieniu związku
pomiędzy jasnością, a stopniem jej zanikania,
wykorzystujemy supernowe jako mierniki odległości,
oddalone nawet o miliardy lat świetlnych.
Dlaczego to takie ważne, by widzieć tak dalekie obiekty?
Pamiętamy, jak szybko podróżuje światło.
Światło Słońca dociera do nas w osiem minut,
to znaczy, że widzimy je takim, jakim było osiem minut temu.
Patrząc na Wielki Wóz,
widzimy, jak wyglądał 80 lat temu.
A te rozmyte galaktyki?
Są miliony lat świetlnych stąd.
Ich światło docierało do nas przez miliony lat.
Wszechświat to w pewnym sensie wielki wehikuł czasu.
Im dalej się oglądamy, tym młodszy wszechświat badamy.
Astrofizycy próbują odczytać jego historię.
Chcą zrozumieć, jak powstaliśmy i skąd pochodzimy.
Wszechświat za pomocą światła nieustanie przesyła nam informacje.
Nam pozostaje tylko je rozszyfrować.