Lumina este cel mai rapid lucru cunoscut de noi.
E atât de rapidă încât măsurăm distanțe enorme
prin timpul necesar luminii pentru a le parcurge.
Într-un an, lumina parcurge aprox. 10 trilioane km,
distanță pe care o numim an lumină.
Pentru a vă face o idee de cât de departe este,
luna, la care astronauții au ajuns în 4 zile,
se află la numai o secundă-lumină de Pământ.
În schimb, cea mai apropiată stea, după Soare, este Proxima Centauri
la distanță de 4,24 de ani-lumină.
Calea Lactee are un diametru de 100.000 de ani lumină.
Cea mai apropiată galaxie de noi, Andromeda,
se află la distanță de circa 2,5 milioane de ani-lumină.
Spațiul este inimaginabil de vast.
Dar stai puțin, cum știm cât de departe sunt stelele și galaxiile?
Doar ne uităm la cer și avem o imagine plană, bidimensională.
Dacă arăți cu degetul o stea, nu poți spune cât de departe este,
deci cum determină astrofizicienii distanța?
Pentru obiecte foarte apropiate
putem folosi un concept numit paralaxă trigonometrică.
Ideea e simplă.
Să facem un experiment:
Țineți degetul mare în fața ochilor și închideți ochiul stâng.
Acum deschideți ochiul stâng și închideți ochiul drept.
Va părea că degetul s-a mișcat,
în timp ce obiectele din fundal au rămas în același loc.
Același concept se aplică și când privim stelele,
dar stelele îndepărtate depășesc cu mult lungimea brațelor,
iar Pământul nu e chiar așa mare,
deci chiar dacă ai avea diferite telescoape de-a lungul ecuatorului
nu ai observa diferențe semnificative de poziție.
În schimb, observăm schimbarea poziției stelei de-a lungul a 6 luni,
adică jumătate din orbita Pământului în jurul Soarelui.
Când măsurăm pozițiile relative ale stelelor în timpul verii
și din nou în timpul iernii, e ca și cum am privi cu celălalt ochi.
Stelele apropiate par să se fi mișcat
față de galaxiile și stelele mai îndepărtate.
Dar această metodă e aplicabilă numai pentru obiecte
la doar câteva mii de ani lumină distanță.
Dincolo de galaxia noastră, distanțele sunt atât de mari
încât paralaxa e prea mică pentru a le detecta,
chiar și cu cele mai precise instrumente.
În acest caz trebuie să ne bazăm pe altă metodă,
utilizând indicatori pe care-i numim lumânări standard.
Lumânările standard sunt obiecte ale căror luminozitate intrinsecă
o cunoaștem foarte bine.
De exemplu, dacă știi cât de luminos e becul tău
și rogi un prieten să-l țină la distanță de tine,
știi că luminozitatea se va reduce
proporțional cu distanța la pătrat.
Comparând cantitatea de lumină primită
cu luminozitatea efectivă a becului,
poți calcula cât de departe se află prietenul tău.
În astronomie becul e de fapt o stea specială
numită variabilă cefeidă.
Aceste stele sunt instabile
ca un balon umflat și dezumflat permanent.
Deoarece expansiunea și contracția fac ca luminozitatea lor să varieze,
le putem calcula luminozitatea măsurând perioada acestui ciclu.
stelele mai luminoase modificându-se mai lent.
Comparând lumina de la aceste stele
cu luminozitatea intrinsecă calculată,
aflăm cât de departe se află.
Din păcate, acesta nu e încă finalul poveștii.
Putem observa numai stele individuale
aflate la o distanță de până la 40.000.000 de ani lumină,
după care devin prea neclare pentru a fi evaluate.
Din fericire mai există un tip de lumânare standard:
binecunoscuta supernova tip 1a.
Supernovele, explozii stelare uriașe, sunt un mod prin care stelele se sting.
Aceste explozii sunt atât de luminoase
încât eclipsează galaxiile dimprejur.
Chiar și când nu vedem stele individuale într-o galaxie
putem totuși vedea supernovele când au loc.
Și supernovele tip 1a pot fi utilizate ca și lumânări standard
deoarece cele foarte luminoase se sting mai lent decât cele pale.
Înțelegând relația
dintre luminozitate și rata de scădere,
putem folosi aceste supernove
pentru a investiga distanțe de miliarde de ani lumină.
Dar de ce-i important să evaluăm obiecte atât de îndepărtate?
Amintiți-vă cât de rapid circulă lumina.
De exemplu, lumina emisă de Soare ajunge la noi în 8 minute,
ceea ce înseamnă că lumina pe care o percepem acum
e imaginea Soarelui de acum 8 minute.
Când privești Carul Mare,
vezi cum arăta în urmă cu 80 de ani.
Și galaxiile acelea încețoșate?
Sunt la distanță de milioane de ani lumină.
Luminii i-au trebuit milioane de ani să ajungă la noi.
Așadar Universul în sine e un fel de mașinărie a timpului.
Cu cât privim mai departe, cu atât ne apropiem de universul inițial.
Astrofizicienii încearcă să descifreze istoria universului
și să înțeleagă cum și de unde am venit.
Universul ne trimite constant informații sub formă de lumină.
Rămâne doar ca noi se le descifrăm.