Το Γνωστό Σύμπαν:Τι γνωρίζουμε μέχρι στιγμής;

«Ο χώρος είναι μεγάλος. Απλώς δεν θα πιστεύετε πόσο απέραντα, τρομερά, απίστευτα μεγάλο είναι. Εννοώ, μπορεί να πιστεύετε ότι είναι πολύ μακριά ο δρόμος προς το χημικό, αλλά αυτό είναι απλά φιστίκια για το διάστημα». – Douglas Adams, The Hitchhiker’s Guide to the Galaxy.

Για τον μέσο άνθρωπο, ο πλανήτης που ονομάζουμε σπίτι είναι τεράστιος. Στον ισημερινό, η γη έχει περιφέρεια 24.901 μίλια ή 40.000 χιλιόμετρα. Αυτή η απόσταση θα διαρκούσε περίπου 8.300 ώρες, που είναι μόλις 346 ημέρες. Φαίνεται σαν μια συγκλονιστική απόσταση. Ωστόσο, δεν είναι τίποτα όταν σκεφτόμαστε πόσο μακριά θα πρέπει να διανύσουμε για να φτάσουμε στο επόμενο ηλιακό σύστημα.

Υπάρχουν ακόμα τόσα πολλά που δεν γνωρίζουμε για το σύμπαν γύρω μας. Τι γνωρίζουμε για το γνωστό σύμπαν και τι προσπαθούμε ακόμη να καταλάβουμε;

Κοντά στο σπίτι:Το ηλιακό σύστημα

«Μακριά στα αχαρτογράφητα τέλματα του ασυνήθιστου άκρου του δυτικού σπειροειδούς βραχίονα του Γαλαξία βρίσκεται ένας μικρός κίτρινος ήλιος που δεν λαμβάνεται υπόψη». – Douglas Adams, The Hitchhikers Guide to the Galaxy.

Η μικροσκοπική γωνιά του σύμπαντος που η ανθρώπινη φυλή αποκαλεί σπίτι είναι μια μικρή κίτρινη κουκκίδα στο μεγάλο σχέδιο των πραγμάτων. Είναι το σπίτι σε οκτώ πλανήτες και αμέτρητα μικρότερα ουράνια σώματα, όπως αστεροειδείς, πλανήτες νάνους και άλλα πράγματα που δεν έχουμε ακόμη ανακαλύψει. Ας τρέξουμε γρήγορα τους κατοίκους του ηλιακού συστήματος.

Ο Ήλιος και οι Εσωτερικοί Πλανήτες

Ξεκινάμε από τον ήλιο, ένα κίτρινο αστέρι που καίει για περίπου 4,6 δισεκατομμύρια χρόνια και πιθανότατα θα συνεχίσει να καίει για άλλα πέντε δισεκατομμύρια προτού τελειώσει το καύσιμο και αρχίσει να διαστέλλεται. Ακολουθούν οι εσωτερικοί πλανήτες - ο Ερμής, η Αφροδίτη, ο πλανήτης μας, η Γη και ο Άρης, που πιθανότατα θα γίνει η επόμενη μεγάλη ανθρώπινη αποικία.

Η ζώνη των αστεροειδών και οι εξωτερικοί πλανήτες

Πέρα από τον Άρη βρίσκεται η ζώνη των αστεροειδών, γεμάτη με εκατομμύρια αστεροειδείς διαφόρων μεγεθών. Πέρα από τη ζώνη βρίσκονται οι εξωτερικοί πλανήτες, συμπεριλαμβανομένων του Δία, του Κρόνου, του Ουρανού και του Ποσειδώνα. Και τα τέσσερα αυτά φυτά είναι τεράστιοι αέριοι γίγαντες και δύο - ο Δίας και ο Κρόνος - έχουν δεκάδες φεγγάρια το καθένα.

Η περιοχή του Ποσειδώνα

Μόλις περάσουμε τον Ποσειδώνα, μπαίνουμε στην περιοχή του Υπερ-Ποσειδώνα. Ο Πλούτωνας αναγνωριζόταν ως πλανήτης, αλλά λόγω του μικρού του μεγέθους, η Διεθνής Αστρονομική Ένωση (IAU) τον υποβάθμισε σε πλανήτη νάνο το 2006. Άλλοι νάνοι πλανήτες, όπως το Ultima Thule, βρίσκονται σε τροχιά έξω από τον Ποσειδώνα. Τέλος, τουλάχιστον από όσο γνωρίζουν οι αστρονόμοι, είναι το Νέφος Oort, ένα σύννεφο σε σχήμα σφαίρας που περιβάλλει το ηλιακό σύστημα που αποτελείται από κομμάτια πάγου που έχουν απομείνει από το σχηματισμό του ηλιακού συστήματος.

Πέρα από αυτό είναι η ηλιόσφαιρα - τα ίδια τα περίχωρα του ηλιακού μας συστήματος. Η ηλιόσφαιρα είναι μια φυσαλίδα που περιβάλλει το ηλιακό σύστημα, που δημιουργείται από την ισορροπία μεταξύ των ηλιακών ανέμων που εκπέμπει ο ήλιος μας και των διαστρικών ανέμων πέρα ​​από αυτό το όριο.

Η εξερεύνηση του ηλιακού συστήματος μπορεί να φαίνεται εύκολη, αλλά χρειάζεται ακόμα πολύς χρόνος και προσπάθεια για να φτάσουμε στα άκρα του οικιακού μας συστήματος. Οι ανιχνευτές Voyager, που εκτοξεύτηκαν το 1977, είναι επί του παρόντος τα μόνα ανθρωπογενή οχήματα που έχουν βγει από την ηλιόσφαιρα και έχουν φτάσει στο διαστρικό διάστημα. Δεν αγγίζουμε σχεδόν τα δεδομένα του ηλιακού συστήματος εδώ — υπάρχουν τόσα πολλά να μάθουμε, συμπεριλαμβανομένων πραγμάτων για τα οποία δεν γνωρίζουμε αρκετά για να ρωτήσουμε ακόμα.

Η Διαστρική Γειτονιά μας:Ο Γαλαξίας μας

Η επόμενη στάση μας στην εξερεύνηση του γνωστού σύμπαντος είναι η διαστρική γειτονιά μας. Το ηλιακό σύστημα βρίσκεται στο εξωτερικό άκρο του Γαλαξία του Γαλαξία, που βρίσκεται σε έναν από τους σπειροειδείς βραχίονες που περιστρέφονται γύρω από μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στον πυρήνα του. Αυτό μπορεί να ακούγεται σαν πολλά που πρέπει να καταλάβετε ταυτόχρονα, οπότε ας το αναλύσουμε.

Ο εγχώριος γαλαξίας μας έχει διάμετρο περίπου 120.000 έτη φωτός. Μοιάζει με επίπεδο δίσκο με εξόγκωμα στο κέντρο, αλλά τίποτα στο σύμπαν δεν είναι πραγματικά επίπεδο. Βρίσκεται ανάμεσα σε δύο μεγαλύτερους άλλους γαλαξίες, γνωστούς ως Μεγάλα και Μικρά Νέφη του Μαγγελάνου. Για χιλιάδες χρόνια, αυτοί οι δύο γαλαξίες τραβούν τον Γαλαξία, δίνοντάς του ένα μοναδικό στρεβλό σχήμα. Φιλοξενεί περισσότερα από 200 δισεκατομμύρια αστέρια, συμπεριλαμβανομένου του δικού μας, αλλά μπορούμε να δούμε μόνο περίπου το 10%.

Αυτός ο χαμηλός αριθμός δεν οφείλεται στο ότι δεν μπορούμε να δούμε τόσο μακριά, αλλά επειδή οι περισσότεροι γαλαξίες έχουν σκοτεινή ύλη. Η σκοτεινή ύλη είναι αόρατη στους υπάρχοντες αισθητήρες επειδή δεν εκπέμπει φως ή ενέργεια. Γνωρίζουμε ότι υπάρχει απλώς επειδή μπορούμε να δούμε πώς αλληλεπιδρά με αυτήν η βαρύτητα. Γνωρίζουμε ότι υπάρχει κάτι εκεί και ότι κάτι αποτελεί το 90% του γαλαξία. Η αναλογία 90/10 της σκοτεινής προς τη φωτεινή ύλη μας δεν είναι ο κανόνας. Ορισμένοι γαλαξίες αποτελούνται σχεδόν εξ ολοκλήρου από σκοτεινή ύλη, ενώ άλλοι στερούνται εντελώς της ουσίας.

Η γέννηση και ο θάνατος ενός αστεριού

Τα αστέρια μπορούν να καίγονται για δισεκατομμύρια χρόνια. Ο κίτρινος ήλιος μας καίει για περισσότερα από 4,6 δισεκατομμύρια χρόνια. Πιθανότατα θα συνεχίσει να καίγεται για δισεκατομμύρια ακόμη προτού τελειώσει τελικά το καύσιμο. Παρά αυτή την απίστευτη διάρκεια ζωής, αυτά τα ουράνια σώματα δεν είναι άπειρα. Πώς γεννιούνται τα αστέρια και πώς πεθαίνουν;

Τα αστέρια ξεκινούν τη ζωή τους ως νεφέλωμα, τεράστια σύννεφα αερίου και σκόνης γεμάτα με κοινά στοιχεία όπως ήλιο και υδρογόνο. Μετά από εκατομμύρια χρόνια, το σύννεφο θα αρχίσει να περιστρέφεται, σχηματίζοντας ένα κέντρο βάρους που θα τραβήξει όλη τη σκόνη και το αέριο προς τον πυρήνα αυτού που τελικά θα είναι ένα αστέρι. Μόλις η βαρύτητα και η πίεση αυξηθούν αρκετά, ο πυρήνας των ατόμων υδρογόνου και ηλίου θα καταρρεύσει μαζί. Αυτή η ενέργεια, γνωστή ως πυρηνική σύντηξη, είναι αρκετή για να ανάψει το αστέρι.

Καθ' όλη τη διάρκεια του κύκλου ζωής ενός αστεριού, θα καίγεται μέσω της παροχής καυσίμου του — συνήθως υδρογόνου. Μόλις τελειώσει η παροχή καυσίμου, το αστέρι θα αρχίσει να πεθαίνει. Το πώς συμβαίνει αυτό εξαρτάται από το μέγεθος του αστεριού. Κάποια, όπως ο κίτρινος ήλιος μας, θα αρχίσουν να διαστέλλονται. Θα γίνει ένας κόκκινος γίγαντας και πιθανότατα θα καταναλώσει τους περισσότερους εσωτερικούς πλανήτες. Τελικά, η περίσσεια αστρική μάζα θα αρχίσει να εκτοξεύεται αφήνοντας έναν μικρό λευκό νάνο στο κέντρο του ηλιακού μας συστήματος.

Το γνωστό σύμπαν είναι γεμάτο με τρισεκατομμύρια αστέρια και πιθανώς περισσότερα. Εξαρτάται από το πόσο μεγάλο θα αποδειχθεί τελικά. Πολλά από τα αστέρια που βλέπετε στον ουρανό έχουν ήδη ζήσει τον κύκλο της ζωής τους και έχουν πεθάνει. Το φως τους μόλις τώρα φτάνει στη Γη.

Γαλαξίες που αναπτύσσονται από το κενό

Ο Γαλαξίας είναι γνωστός ως σπειροειδής γαλαξίας, αλλά είναι μόνο ένας από τους τρεις διαφορετικούς τύπους γαλαξιών που αποτελούν το γνωστό σύμπαν. Οι αστρονόμοι ταξινομούν αυτούς τους γαλαξίες σε τρία κύρια σχήματα:ελλειπτικούς, σπειροειδείς και ακανόνιστους.

Όπως αυτός που ονομάζουμε σπίτι, οι σπειροειδείς γαλαξίες εμφανίζονται συχνά ως επίπεδοι δίσκοι με μια διόγκωση στο κέντρο. Αυτό το εξόγκωμα είναι συνήθως μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα που προκαλεί τον γαλαξία να περιστρέφεται. Οι ελλειπτικοί γαλαξίες αποτελούν περίπου το ⅓ από τους γαλαξίες που έχουν παρατηρήσει οι αστρονόμοι. Είναι τεράστιες - με διάμετρο έως και 300.000 έτη φωτός - αλλά είναι επίσης παλιοί. Δεν περιέχουν πολλή σκόνη και γενικά δεν σχηματίζουν νέα αστέρια.

Οι ακανόνιστοι γαλαξίες δεν εμπίπτουν σε καμία από αυτές τις δύο κατηγορίες. Αυτοί είναι συχνά οι παλαιότεροι γαλαξίες που μπορούμε να παρατηρήσουμε, που χρονολογούνται πριν από το σχηματισμό είτε ελλειπτικών είτε σπειροειδών γαλαξιών.

Το διάστημα μεταξύ

Το να ταξιδεύουμε ανάμεσα στα αστέρια είναι κάτι που αυτή τη στιγμή είναι πέρα ​​από τις δυνατότητές μας. Ο πλησιέστερος διαστρικός γείτονάς μας είναι ο Proxima Centauri, ένα δυαδικό αστρικό σύστημα που απέχει περίπου 4,25 έτη φωτός από τη Γη. Αν μπορούσαμε να ταξιδέψουμε με την ταχύτητα του φωτός, αυτό το ταξίδι θα μας έπαιρνε περίπου τέσσερα χρόνια και τρεις μήνες. Με την υπάρχουσα τεχνολογία διαστημικών ταξιδιών που διαθέτουμε, το ίδιο ταξίδι θα διαρκούσε περίπου 6.300 χρόνια - και αυτό είναι απλώς να σκεφτόμαστε το ταξίδι μεταξύ συστημάτων μέσα στον Γαλαξία μας.

Μόλις αφήσουμε πίσω τον γαλαξία, μπαίνουμε σε αυτό που είναι γνωστό ως διαγαλαξιακός χώρος. Για πολύ καιρό, οι αστρονόμοι θεωρούσαν ότι ο διαγαλαξιακός χώρος ήταν άδειος, απλώς ένα τεράστιο μαύρο κενό που εκτεινόταν για πάντα. Τώρα ξέρουμε ότι αυτό είναι ανακριβές. Ένα διαγαλαξιακό μέσο ή IGM γεμίζει τον χώρο μεταξύ των γαλαξιών, ένα υλικό κατασκευασμένο από ιονισμένο υδρογόνο με μια σειρά από άλλα βαρύτερα στοιχεία.

Το παρατηρήσιμο Σύμπαν:Τι μπορούμε να δούμε;

Θυμάστε πώς αναφέραμε ότι ο χώρος είναι μεγάλος; Δεν ξέρουμε πόσο μεγάλο είναι το σύμπαν όταν πρόκειται για μπρούτζινες κόντρες. Μπορούμε να κάνουμε εικασίες ή εκτιμήσεις. Ωστόσο, η τρέχουσα κατανόησή μας για το σύμπαν που ονομάζουμε σπίτι βασίζεται εξ ολοκλήρου σε αυτό που μπορούμε να παρατηρήσουμε. Αυτό που μπορούμε να δούμε περιορίζεται από την ταχύτητα του φωτός. Μερικοί επιστήμονες θεωρούν ότι αν το σύμπαν είναι άπειρο, τότε υπάρχουν μέρη του σύμπαντος που εκπέμπουν φως τόσο μακριά που δεν έχει φτάσει ακόμα στη Γη. Ακόμα κι αν το σύμπαν δεν είναι άπειρο και είναι απλά τεράστιο, υπάρχουν ακόμα μέρη πέρα ​​από αυτό που μπορούμε να παρατηρήσουμε.

Είναι επίσης εντελώς πιθανό ότι η άκρη του σύμπαντός μας είναι απλώς η αρχή του επόμενου. Μερικοί ερευνητές θεωρούν ότι το σύμπαν μας είναι μόνο ένα από τα πολλά, μέρος ενός τεράστιου και ατελείωτου πολυσύμπαντος. Το σύμπαν θα μπορούσε επίσης να τελειώσει, με οτιδήποτε πέρα ​​από αυτό να πέφτει σε ένα ατελείωτο κενό. Δεν γνωρίζουμε την απάντηση σε τόσες πολλές ερωτήσεις — και πολλές που δεν έχουμε καν σκεφτεί να ρωτήσουμε ακόμα.

Το γνωστό σύμπαν:Τι δεν ξέρουμε ακόμα;

Δεν ξέρουμε τόσα πολλά για το γνωστό σύμπαν που αποκαλούμε σπίτι, που δεν ξέρουμε καν τι ερωτήσεις να κάνουμε. Δεν ξέρουμε τι είναι η σκοτεινή ύλη, ή η σκοτεινή ενέργεια, για αυτό το θέμα. Έχουμε θεωρήσει ότι υπάρχουν λόγω του τρόπου με τον οποίο η βαρύτητα δρα παρουσία τους. Αγαπάμε την ιδέα των εξωγήινων μορφών ζωής στην επιστημονική φαντασία, αλλά δεν έχουμε ιδέα αν η ζωή υπάρχει πουθενά αλλού - ή αν υπάρχει αν θα την αναγνωρίζαμε ακόμη και όταν την βλέπαμε.

Δεν καταλαβαίνουμε καν πράγματα σχετικά με τη βιολογία μας ή πώς λειτουργεί η Γη σε μικρότερη κλίμακα. Όλα όσα γνωρίζουμε για τον πυρήνα του πλανήτη ή τα βάθη του ωκεανού προέρχονται από προσεκτική εξ αποστάσεως παρατήρηση. Δεν ξέρουμε καν από πού προήλθε το φεγγάρι μας με βεβαιότητα.

Μετά βίας έχουμε ξύσει την επιφάνεια του πλανήτη μας - μερικές φορές κυριολεκτικά. Υπάρχουν τόσα πολλά να μάθουμε που δεν γνωρίζουμε καν αρκετά για να καταλάβουμε αυτά που δεν γνωρίζουμε ακόμα.

Μια πιο προσεκτική ματιά στο Σύμπαν

Ο χώρος είναι μεγάλος, αλλά ρίχνοντας μια πιο προσεκτική ματιά στα πράγματα που καταλαβαίνουμε, μπορούμε να αρχίσουμε να τον κάνουμε λίγο μικρότερο. Το γνωστό σύμπαν μπορεί να ακούγεται σαν ένας τεράστιος περιγραφέας. Ωστόσο, αντιπροσωπεύει μόνο ένα μικρό κλάσμα από όσα γνωρίζουμε για το σύμπαν. Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στο σύμπαν μαζί.