Ile galaktyk jest we Wszechświecie? Odpowiedź na to pytanie jest bardzo trudna. Wielu astronomów z przeszłości próbowało ustalić, ile galaktyk jest we wszechświecie. Liczenie ich wydaje się zadaniem niewykonalnym. Kiedy rachunek idzie w miliardy, sumowanie się zajmuje trochę czasu. Kolejnym problemem jest ograniczona liczba naszych narzędzi. Aby uzyskać najlepszy obraz, teleskop powinien mieć dużą aperturę (średnicę zwierciadła głównego lub soczewki) i być umieszczony nad atmosferą, aby uniknąć zniekształceń powodowanych przez ziemskie powietrze.
Pole Hubble'a
Prawdopodobnie najbardziej dobitnym przykładem powyższego faktu jest Ekstremalnie Głębokie Pole Hubble'a - obraz uzyskany przez połączenie zdjęć wykonanych w ciągu dziesięciu lat z teleskopu o tej samej nazwie. Według NASA teleskop obserwował niewielki obszar nieba przez 50 dni. Jeśli trzymasz kciuk na wyciągnięcie ręki, aby zakryć księżyc, obszar głębokimarginesy będą miały rozmiar główki szpilki.
Zbierając słabe światło w ciągu wielu godzin obserwacji, teleskop Hubble'a odkrył tysiące galaktyk, zarówno bliskich, jak i bardzo odległych, dzięki czemu wykonane z niego zdjęcia są najpełniejszym obrazem Wszechświata. Więc nawet jeśli w tej małej plamce na niebie znajdują się tysiące galaktyk, wyobraź sobie, ile więcej można znaleźć w innym miejscu we wszechświecie.
Oceny eksperckie
Chociaż eksperci różnią się w swoich ocenach, odpowiedzi na pytania typu „Ile galaktyk jest we Wszechświecie?” można wyrazić w liczbach astronomicznych: od 100 do 200 miliardów. Kiedy w 2020 r. wystartuje Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, NASA ma ujawnić jeszcze więcej informacji o wczesnych galaktykach we wszechświecie.
Technologia naprawdę zdziała cuda. Z tego, co wiedzą współcześni astronomowie, teleskop Hubble'a jest najlepszym narzędziem do liczenia i szacowania liczby znanych galaktyk we wszechświecie. Teleskop, wystrzelony w 1990 roku, początkowo miał zniekształcenia w swoim zwierciadle głównym, które zostały skorygowane podczas wizyty wahadłowca w 1993 roku. Hubble przeszedł również kilka ulepszeń i misji, aż do swojej ostatniej misji w maju 2009 roku. Czy Wszechświat jest nieskończony, ile galaktyk, ile jest w nim planet? Najwyraźniej musimy się jeszcze dowiedzieć w przyszłości.
Ursa Major
W 1995 roku astronomowie skierowali teleskop na coś, co wydawało się być pustym obszarem Wielkiej Niedźwiedzicy i zebrali dziesięć dni obserwacji. WW rezultacie w jednym kadrze znaleziono około 3000 słabych galaktyk, które stały się przyciemnione, jak 30 magnitudo. Dla porównania: Gwiazda Polarna ma około drugiej wielkości. Ta część obrazu została nazwana głębokim polem Hubble'a i była najbardziej odległą, jaką kiedykolwiek widziano we wszechświecie.
Kiedy wspomniany amerykański teleskop został gruntownie zmodernizowany, astronomowie powtórzyli eksperyment dwukrotnie. W latach 2003 i 2004 naukowcy odkryli około 10 000 galaktyk na niewielkim obszarze konstelacji Fornax.
W 2012 roku, ponownie z ulepszonymi instrumentami, naukowcy użyli teleskopu, aby przyjrzeć się części bardzo głębokiego pola. Nawet w tym węższym polu widzenia astronomowie byli w stanie wykryć około 5500 galaktyk. Naukowcy nazwali to "Ekstremalnie Głębokim Polem".
Niewidzialne miliardy
Bez względu na to, które narzędzie zostanie użyte, metoda oszacowania liczby galaktyk we wszechświecie jest mniej więcej taka sama. Bierzesz część nieba zrobioną przez teleskop (w tym przypadku Hubble'a). Następnie, korzystając ze stosunku kawałka nieba do całego wszechświata, możesz określić, ile galaktyk jest we wszechświecie.
Zasada kosmologiczna a wiek Wszechświata
Jednym z przykładów kosmologicznej zasady w badaniu Wszechświata jest kosmiczne mikrofalowe tło, promieniowanie pozostałe z wczesnych stadiów Wszechświata po Wielkim Wybuchu.
Pomiar rozszerzania się wszechświata poprzez obserwację oddalających się galaktykod nas pokazują, że ma około 13,82 miliarda lat. Jednak w miarę starzenia się i powiększania Wszechświata galaktyki będą oddalać się coraz bardziej od Ziemi. Utrudni to ich zauważenie.
Wszechświat rozszerza się szybciej niż prędkość światła (co nie narusza ograniczenia prędkości Einsteina, ponieważ ekspansja jest spowodowana samym wszechświatem, a nie obiektami, które przez niego przechodzą). Ponadto wszechświat przyspiesza w swojej ekspansji.
W tym miejscu do gry wkracza "obserwowalny wszechświat" - wszechświat, który możemy zobaczyć. Według wielu ekspertów, za 1-2 biliony lat będzie to oznaczać, że pojawią się galaktyki poza przestrzeniami, które możemy zobaczyć z Ziemi.
Zmiana światła
Widzimy tylko światło z galaktyk, które miały wystarczająco dużo czasu, aby do nas dotrzeć - to znaczy zbliżyć się wystarczająco blisko Drogi Mlecznej. Nie oznacza to, że te obiekty są wszystkim, co znajduje się w przestrzeni. Stąd definicja "obserwowalnego Wszechświata".
Przyszłość Drogi Mlecznej
Galaktyki również zmieniają się w czasie. Droga Mleczna jest na kursie kolizyjnym z pobliską Galaktyką Andromedy i obie połączą się za około cztery miliardy lat. Później inne galaktyki z naszej lokalnej grupy w końcu się połączą. Astronomowie wierzą, że mieszkańcy tych przyszłych galaktyk będą obserwować ciemniejszy wszechświat.
Kiedy pierwszycywilizacji, nie mieli dowodów na istnienie wszechświata zawierającego sto miliardów galaktyk. Dlatego nasi potomkowie nie zobaczą ekspansji wszechświata. Prawdopodobnie nawet nie zorientują się, że doszło do Wielkiego Wybuchu.
Jeśli my, zwykli ludzie, chcemy wiedzieć, ile galaktyk i planet jest we Wszechświecie, astronomowie są bardziej zainteresowani tym, jak powstał sam kosmos. Według NASA galaktyki zapewniają wgląd w organizację materii we wszechświecie – przynajmniej na dużą skalę. Naukowcy interesują się również typami cząstek i mechaniką kwantową po małej stronie obserwowanych widm.
Wczesne galaktyki
Badając niektóre z najwcześniejszych galaktyk i porównując je z dzisiejszymi, możemy zrozumieć ich wzrost i rozwój. Zaawansowany teleskop o nazwie Webb pozwoli naukowcom zbierać dane na temat typów gwiazd, które istniały w pierwszych galaktykach. Dalsze obserwacje za pomocą spektroskopii setek lub tysięcy galaktyk pomogą naukowcom zrozumieć, w jaki sposób pierwiastki cięższe od wodoru tworzyły się i akumulowały w postaci gromad gwiazd, które tworzyły się na przestrzeni wieków. Badania te ujawnią również szczegóły ich połączenia i rzucą światło na wiele innych procesów.
Ciemna materia
Naukowców interesuje również rola, jaką ciemna materia odgrywa w narodzinach galaktyk. To bardzo ciekawe pytanie. Podczas gdy część wszechświata jest widoczna w obiektach takich jak galaktyki lub gwiazdy, ciemna materia jestto, co stanowi większość kosmosu, jest w ogóle niewidoczne. Ile galaktyk znajduje się we wszechświecie? Liczba tych obiektów nie jest do końca znana, ale zdecydowanie przekracza sto miliardów.
Wniosek
Kiedy patrzysz na nocne niebo przez zasłonę gwiazd i płaszczyznę Drogi Mlecznej, nie możesz nic poradzić na to, że czujesz się mały przed wielką otchłanią wszechświata, która leży poza firmamentem. Chociaż prawie wszystkie z nich są niewidoczne dla naszych oczu, obserwowalny wszechświat, który rozciąga się na dziesiątki miliardów lat świetlnych we wszystkich kierunkach, zawiera fantastycznie dużą liczbę galaktyk.
Liczba znanych gromad gwiazd wzrosła wraz z rozwojem technologii teleskopowej – z tysięcy do milionów, z miliardów do bilionów. Gdybyśmy mieli przeprowadzić najprostszą analizę przy użyciu najlepszej dzisiejszej technologii, powiedzielibyśmy, że w naszym wszechświecie jest 170 miliardów galaktyk. Ale odkryjemy jeszcze więcej tych obiektów, ponieważ już uważa się, że w rzeczywistości jest ich nie mniej niż dwa biliony.
Pewnego dnia policzymy je wszystkie. Skierujemy nasze teleskopy na niebo, zbierzemy każdy foton emitowany przez gwiazdy i wykryjemy każdy kosmiczny obiekt, bez względu na to, jak słaby jest jego blask.
Ale to nie zadziała w praktyce. Nasze teleskopy mają ograniczone rozmiary, co z kolei ogranicza liczbę fotonów, które mogą zebrać. Istnieje związek między tym, jak słaby obiekt możesz zobaczyć, a tym, jak dużą część nieba możesz „pokryć” za pomocą instrumentu optycznego. Jakaś część wszechświataprzesłonięty z powodu ciemnej materii w nim zawartej. Im dalej znajduje się obiekt, tym słabszy się wydaje.
Więc możemy patrzeć tylko na oświetloną część wszechświata, nie zaglądając w ciemną materię, gwiazdy czy galaktyki. Naukowcy zebrali dane na temat setek niewyraźnych, odległych obiektów kosmicznych. Wciąż mają nadzieję dowiedzieć się, jak naprawdę wyglądają odległe światy. A my, zwykli obserwatorzy, mamy taką samą nadzieję, jak oni.
