Astrophysics for People in a Hurry

Universi dhe adresa jonë kozmike

Jemi gati të fillojmë një udhëtim që do të na çojë nga pafundësia e madhe në pafundësinë e vogël, nga fillmet e kohës në të ardhmen më të paimagjinueshme. Do të jemi në gjendje të eksplorojmë galaktikat, diellin, botët dhe të kuptojmë se nga çfarë janë bërë.

Para se të nisim duhet të kuptojmë se ku jemi në këtë moment, të kuptojmë adresën tonë kozmike. Do të vazhdojmë me hapa të vegjël dhe do t’i quajmë Pikë, prej tyre do të vazhdojmë, duke u zgjeruar gjithnjë e më shumë. Siç e dimë të gjithë, ne jetojmë në një planet, në Tokë, e cila është pjesë e një sistemi diellor të planetëve që rrotullohen rreth Diellit.

Le të fillojmë me pikën 1: fqinji ynë, Hëna. Hëna nuk ka qiell, as oqeane, as jetë por ushtron një forcë të nevojshme për jetën në planetin tonë.

Le të kalojmë te Pika 2: Dielli, ylli ynë. Dielli fuqizon erën, valët dhe gjithë jetën në Tokë. Së bashku me të gjithë planetët e tjerë në sistemin diellor, ne në Tokë jemi të bashkuar me të në një përqafim të madh gravitacional.

Mbërrijmë  në Pikën 3, dhe vazhdojmë të takojmë Merkurin, Venusin, Tokën, Marsin, Jupiterin, Saturnin, Uranin, Neptunin dhe Plutonin. Ata janë planetët e sistemit tonë diellor, nga më i afërti me Diellin e deri tek ai më i largëti. Përtej Plutonit, planetit më të largët, ka një grumbull mijëra e mijëra trupa të ngrirë. Sonda që mundi t’i arrijë quhet Voyager1, maksimumi që kemi arritur deri më tani.

Dielli gjithashtu ushtron gravitetin e tij në një trilion kometa të akullta që mbështjellin fjalë për fjalë sistemin diellor (reja Oort), Pika 4. Kometat janë mbetjet e lindjes së sistemit diellor që ndodhën 5 miliard vjet më parë. Kjo nuk është e gjitha.

Ju paraqes Pikën 5. Këtu është: Rruga e Qumështit, galaktika jonë.

Ne jemi 30,000 vjet dritë nga qendra. Andromeda, galaktika më e afërt me ne, formohet me Rrugën e Qumështit dhe me një grusht tjetër galaktikash, një grup, i quajtur grupi lokal. Të gjitha, së bashku me mijëra galaktika të tjera, formojnë super grumbullin e Virgjëreshës që është vetëm një pjesë e vogël e të gjithë Universit. Këtu jemi në Pikën 6.

Secila galaktikë përmban miliarda diej dhe botë të pafundme. Ka pjesë të Universit që janë ende shumë larg për t’u vëzhguar. Thjesht mendoni për këtë: 14 milion vitet e jetës së Universit nuk ishin të mjaftueshme, drita (gjëja më e shpejtë që ekziston) e atyre botëve nuk ka arritur ende tek ne.

Prandaj, jemi gati të fillojmë një udhëtim që do të na japë disa përgjigje për pyetjet më kurioze të tilla si “Cila është natyra e hapësirës dhe kohës?”, “Çfarë vendi zëmë në Univers?”. Mbase kemi pak kohë për të pyetur veten mbi këto çështje. E vërteta, sidoqoftë, është se duhet të lëmë të lulëzojë drita e vetëdijes brenda nesh, kështu që të mund të themi që nga sot dimë më shumë rreth vrimave të zeza, Big Bengut, kuarkeve dhe mekanikës kuantike.

Si lindi gjithësia?

Gjithçka filloi 14 miliardë vjet më parë. Ajo që tani e quajmë Univers ishte e përmbledhur në një hapësirë ​​prej më pak se një e milionta e të miliontës së majës së lapsit. Kushtet ishin të ekzagjeruara, gjigande dhe forcat e natyrës ishin të unifikuara.

Nuk dimë asgjë për origjinën e Universit, e vetmja gjë që dimë është se në një moment ai filloi të zgjerohet. Me shumë gjasa forca e gravitetit e ka çliruar veten nga forcat e tjera dhe kjo ka shkaktuar zgjerimin e Universit. Ndërsa kozmosi vazhdoi të zgjerohej dhe ftohej, ai mori madhësinë e sistemit tonë diellor dhe temperatura filloi të bjerë nën 1000 miliardë gradë Kelvin.

Për të kuptuar se për çfarë sasish po flasim, duhet thënë se temperatura e shkrirjes së akullit (0 ° C) korrespondon me (afërsisht) 273.15 K dhe temperatura e vlimit të ujit korrespondon me 373.15 K. Për miliardin e parë për vite me radhë, Universi ka vazhduar të zgjerohet dhe të ftohet dhe materia është grumbulluar në përqendrime të mëdha që ne i njohim sot si galaktika. Çfarë ka ndodhur para kësaj, para fillimit, nuk e dimë, astrofizikanët nuk kanë ide.

Deri 4 shekuj më parë, ne nuk dinim asgjë për Universin, me të vërtetë nuk kishim idenë më të vogël. Teleskopët nuk ekzistonin dhe Universi ishte ai që mund të shihej me sy të lirë. Në vitin 1599, mendonim se yjet, Dielli, Hëna ishin drita që vërtiteshin rreth Tokës. Ishim në qendër të Universit tonë, një univers në shkallë njerëzore. Derisa Giordano Bruno, një murg Dominikan në Napoli dhe një i krishterë i zjarrtë, propozoi teoritë e tij të reja dhe të pakonceptueshme: Toka rrotullohet rreth Diellit dhe Universi është i pakufishëm, i madh dhe aq i madh sa ideja e Giordano Bruno për Zotin.

Sot dimë shumë më tepër. Ne e dimë se jemi bërë nga PLUHURI I YJEVE. Në ç’kuptim? Dëshironi të dini nga çfarë jemi bërë? Elementet kimike të Universit prodhohen në furrat e yjeve me masë të lartë që i japin fund jetës së tyre me shpërthime gjigante, duke pasuruar galaktikat e tyre pritëse me arsenalin kimik të jetës siç e njohim ne.

Rezultati është që 4 elementët më të zakonshëm kimikisht aktivë në Univers – hidrogjen, oksigjen, karbon, azot – janë 4 elementët më të zakonshëm të jetës në Tokë, me karbonin si themelin e biokimisë. Ne jetojmë në Univers dhe Universi është brenda nesh. Çfarë do të thotë që një yll bëhet gjigant dhe shpërthen? Jua shpjegoj menjëherë. Yjet si Dielli ynë, në një moment të jetës së tyre, zgjerohen, fryhen dhe bëhen supernova. Dielli ynë gjithashtu do të sillet kështu, duke gëlltitur Merkurin, Venusin dhe mbase edhe Tokën tonë.

Nga shpërthimi i këtyre yjeve, do të lindin të tjerë me të njëjtët elementë. Ata do të kondensohen si pika shiu të rëna nga retë gjigante të gazit dhe pluhurit dhe do të mbinxehen deri në atë pikë sa atomet do të shkrihen me njëri-tjetrin brenda tyre duke krijuar oksigjenin që thithim, karbonin e muskujve tanë, kalciumin e kockave dhe hekurin e gjakut tonë: gjithçka krijohet në farkën inkandeshente të yjeve të zhdukur për një kohë shumë të gjatë. Kjo është arsyeja pse ne jemi të përbërë nga pluhuri i yjeve. Kjo lëndë yjore riciklohet dhe pasurohet vazhdimisht nga gjenerata të njëpasnjëshme të yjeve. Katër e gjysmë miliardë vjet më parë Dielli ynë lindi dhe Toka u formua nga një disk gazi dhe pluhuri që rrotullohej rreth tij: përplasjet e përsëritura krijuan një top të zgjeruar mbeturinash.

Vëzhgimi i kozmosit është si të udhëtosh nëpër kohë

Të shohësh që të besosh nuk është qëndrimi i duhur për të vëzhguar kozmosin. Drita, koha, hapësira dhe graviteti së bashku krijojnë një realitet që shkon përtej përvojës njerëzore. William Herschel është i pari që kupton se teleskopi është një makinë kohe.

Të shikosh në hapësirë ​​do të thotë të udhëtosh në kohë. Në një sekondë drita udhëton 300,000 km, pothuajse distanca që ndan Tokën nga Hëna. Prandaj Hëna është një sekondë dritë, larg nesh. Kështu që herën tjetër kur ta shikoni, do të shihni një sekondë të së kaluarës së saj. Dritës së diellit i duhen 8 minuta për të arritur në Tokë: Dielli është pra 8 minuta dritë larg dhe ne mund ta shohim Diellin nga Toka vetëm siç ishte para 8 minutave.

Kështu, është për të gjithë Universin. Çfarë gjëje e mrekullueshme, apo jo? Universaliteti i ligjeve fizike është baza e zbulimeve shkencore. Se si sillet drita është një nga këto ligje. Çfarë mund të na tregojë drita e Universit tonë? Përdorimi i prizmit të vendosur para teleskopit (i cili ndodhi për herë të parë në shekullin e XIX) ka revolucionarizuar mënyrën për të eksploruar kozmosin.

Spektrat përmbajnë shumë informacion mbi objektin që lëshon dritë përfshirë natyrën dhe përbërjen e tij. Përse? Sepse elementët kimikë zbulohen përmes sekuencave të brezave të dritës dhe errësirës së spektrit. Prizmi na tregoi se Toka dhe Dielli përmbajnë të njëjtat gjëra: hidrogjen, karbon, oksigjen, azot, kalcium, hekur etj. A veprojnë ligjet fizike për të cilat flasim në të gjithë Universin? Po. Spektrat e objekteve më të largëta në Univers mbajnë të njëjtat gjurmë kimike që vërehen në hapësirën përreth nesh. Këto ligje do të ishin e vetmja gjuhë që mund të përdorim për të biseduar me një jashtëtokësor.

Historia mitologjike e rrugës së qumështit dhe galaktikave

Universi i vëzhgueshëm (pjesa e universit që mund të hetohet nga njeriu) përmban njëqind miliard galaktika. Galaktika jonë quhet Rruga e Qumështit (kuriozitet: në mitologjinë klasike Rruga e Qumështit lindi nga pikat e qumështit që dolën nga gjiri i Herës ndërsa ajo po ushqente Herkulin, në fakt termi galaktikë rrjedh nga greqishtja “galaxias”, që do të thotë “prej qumështi”).

Dy galaktikat më të afërta për ne kanë largësi prej 600,000 vitesh drite. Galaktika më e afërt, me përmasa më të mëdha se e jona është 2 milion vjet dritë larg dhe ndodhet pas konstelacionit të Andromedës. Quhet Mjegullnaja e Madhe e Andromedës dhe është shumë e ngjashme me tonën, vetëm më e ndritshme. Në peizazhin kozmik ekzistojnë të gjitha llojet e objekteve: galaktikat xhuxhe, yjet në arratisje, gazrat, shkëmbinjtë, akullnajat, materia e errët, rrezet X.

Galaktikat xhuxhe përmbajnë rreth një milion yje, kështu që janë të vështira për t’u zbuluar për shkak të kushteve të tyre. Ato janë të zbehta, yjet e tyre kanë një intensitet të ulët dhe orbitojnë si satelitët pranë galaktikave më të mëdha nga të cilat ato shpesh absorbohen. Për shembull, Rruga jonë e Qumështit ka ngrënë një galaktikë xhuxh në miliardat e fundit dhe mund të shohim mbeturinat e saj rreth konstelacionit të Shigjetarit. Le të kujtojmë gjithashtu se distancat kozmike janë aq të mëdha saqë koha që duhet për dritën të na arrijë mund të jetë një kohë e pafund, madje edhe miliarda vjet.

Kur Universi ishte gjysmë më i vjetër se tani, të ashtuquajturat galaktika blu lulëzuan. Ato ishin blu sepse yjet që i formuan ato ishin jetëshkurtra dhe tani mund të shohim vetëm dritën që, duke udhëtuar nëpër mijëvjeçarë, ka ardhur deri tek ne, edhe nëse galaktikat që prodhuan atë dritë janë zhdukur sot.

Ekzoplaneti Tokë i parë nga afër dhe ekzoplanetët e pranishëm në galaktikë

Çfarë do të ndodhte nëse alienët me tru të madh do të vinin të na kërkonin? Çfarë do të zbulonin ata nga planeti ynë? Me siguri ngjyra blu do të ishte karakteristika e parë që ata do të kapnin dhe më e dukshme. Planeti ynë është i përbërë nga uji (molekula e tretë më e përhapur në kozmos): në fakt, uji mbulon 2/3 e sipërfaqes.

Dhe nëse do të ishin edhe alienë të “avancuar” në një nivel teknologjik, ata do të dinin se nëse një planet përmban ujë të lëngshëm, vlerat e temperaturës dhe presionit atmosferik bien brenda një diapazoni të caktuar. Kapakët polarë do të zbulohen nga drita që ato projektojnë. Ata gjithashtu do të vinin re rotacionin sepse tokat e shfaqura bëhen të dukshme përsëri pas një intervali kohor të parashikueshëm. Le të bëjmë një eksperiment.

Ekzoplaneti më i afërt për ne është Alpha Centauri (ekzoplanet do të thotë një planet që rrotullohet rreth një Dielli që nuk është i yni). Alpha Centauri është rreth 4 vite dritë larg nesh. (Për të kuptuar distancat, dije që shumica e ekzoplanetëve të kataloguar janë qindra vite drite larg nesh.) Nëse do të na shikonin nga Alpha Centauri me një teleskop dritë të dukshëm, nuk do të ishte e lehtë të na identifikonin sepse drita e Diellit na mbulon, duke qenë se shkëlqimi i Tokës është më pak se një e miliardta e asaj të Diellit (si një mjegull zjarri në studiot e Hollywood).

Pra, nëse alienët do të na kishin gjetur, ata do të studionin gjatësi vale të ndryshme nga ato të dukshme në mënyrë që të na shikonin. Përveç alienëve, teleskopi Kepler i NASA-s, i cili u krijua për të zbuluar planetë të ngjashëm me Tokën që rrotullohen rreth yjeve si dielli, përdor një metodë tjetër të zbulimit. Cilën? Kepler po kërkonte yje, shkëlqimi i të cilëve zvogëlohet pak dhe në intervale të rregullta, pastaj mbante shënim ndryshimet e shkëlqimit total të një ylli.

Në këtë mënyrë ai ishte në gjendje të gjente mijëra e mijëra ekzoplanetë. Po ju them diçka të jashtëzakonshme. Kur Toka kalon përpara Diellit ajo errëson 1/10,000 të sipërfaqes së Diellit dhe dukshëm zvogëlon shkëlqimin e saj, kjo është mënyra se si alienët mund të zbulojnë ekzistencën tonë. E kuptoj kundërshtimin tuaj. Po, është e vërtetë që ata nuk do të jenë në gjendje të dinë se çfarë ka në sipërfaqe, por do të jenë në gjendje të kuptojnë se ekziston një planet. Deri më sot ekzistojnë më shumë se 40 miliardë ekzoplanetë vetëm në galaktikën tonë dhe të gjithë ata kanë aftësinë të kenë jetë ashtu siç e njohim ne. E mahnitshme apo ngushëlluese?

Zbulimi i të vërtetave kozmike mund të ndryshojë perspektivën tonë për të parë gjërat

Le ta pranojmë: për të pasur një vizion kozmik të jetës duhet të kemi kohë të lirë për t’i kushtuar studimit dhe kuptimit të këtyre fenomeneve. Shpesh shikojmë jashtë pa e kuptuar se pjesa e brendshme është po aq e ndërlikuar. Sidoqoftë, një gjë mbetet e pandryshueshme. Bota është e madhe, por Universi është shumë më tepër.

Pra, le të imagjinojmë një botë në të cilën të gjithë, por veçanërisht njerëzit e fuqishëm dhe me ndikim, kanë një pamje të zgjeruar të vendit tonë në botë. Në këtë këndvështrim, të gjitha problemet tona, çdo situatë në jetën tonë, do të zvogëlohet. Tani dallimet tona duhet të festohen më shumë se sa të kthehen në një pikënisje për të luftuar.

Perspektiva kozmike buron nga njohuritë themelore dhe është bashkësia e njohurive tona, intuitës dhe mençurisë sonë që na jep vendin e duhur në kozmos. Perspektiva kozmike na shpjegon të madhen dhe të voglën. Perspektiva kozmike na hap mendjet për ide të jashtëzakonshme. Perspektiva kozmike na hap sytë dhe na bën ta shohim Universin jo si një djep por si një vend i ftohtë dhe i vetmuar që na shtyn të rishikojmë vlerën që përfaqëson çdo qenie njerëzore.

Perspektiva kozmike tregon se Toka është një copëz pluhuri dhe është e çmuar sepse është shtëpia jonë. Perspektiva kozmike na kujton se në hapësirë, ku nuk ka ajër, asnjë flamur nuk mund të valojë dhe kjo është një shenjë që eksplorimi i hapësirës dhe valëzimi i flamujve nuk shkojnë së bashku.

Cilat të vërteta kozmike qëndrojnë akoma të fshehura? Si do të ndryshojë jeta jonë kur t’i zbulojmë ato? Pa këto pyetje, jemi të barabartë me fermerin që mbron 20 hektarë tokë të tij duke menduar se ato janë të mjaftueshme për ekzistencën e tij. Por le të kujtojmë se nëse të gjithë paraardhësit e tij do të ishin sjellë kështu, fermeri tani do të jetonte në një shpellë dhe do të merrte ushqim me një shkop dhe gur.