სამყაროს ზომა

განახლდა: 09/12/2022

 1920 წელს, ამერიკელმა ასტრონომმა, ჰარლოუ შეპლიმ, სამყაროს ზომებისადმი მიძღვნილ ე.წ. „დიდი დისკუსიის“ ფარგლებში, ვაშინგტონში შეკრებილი აუდიტორიის წინაშე თავის კოლეგასთან, ჰიბერ ქერთისთან ერთად ისაუბრა. ის ვარაუდობდა, რომ ჩვენი გალაქტიკის — ირმის ნახტომის დიამეტრი 300 000 სინათლის წელი იყო. ეს ორ-სამჯერ მეტია იმაზე, რა მონაცემიც ახლა გვაქვს. წინა საუკუნის ოციან წლებში ეს რიცხვი შეფლის თანამედროვეთაც აბსურდულად დიდი ეჩვენებოდათ. მოსაზრებას იმის შესახებ, რომ ირმის ნახტომის მსგავსი სხვა გალაქტიკებიც ასეთი დიდები შეიძლებოდა ყოფილიყო, სერიოზულად არავინ იღებდა. შეფლი თვლიდა, რომ ირმის ნახტომი განსაკუთრებული უნდა ყოფილიყო. „ეს სპირალები მარტო ვარსკვლავებითაც რომ იყოს წარმოდგენილი, მათი ზომები ჩვენს ვარსკვლავურ სისტემასთან შედარებით არაფერია“, — ამბობდა იგი.

 ქერთისი არ ეთანხმებოდა. ის ფიქრობდა, რომ სამყაროში უამრავი ჩვენი მსგავსი გალაქტიკაა მიმოფანტული, თუმცა თვლიდა, რომ ირმის ნახტომი გაცილებით პატარაა — დაახლოებით 30 000 სინათლის წელი. ასეთ დიდ მანძილებზე საუბრისას, 100 წლის წინათ მოღვაწე ასტრონომებისგან ეს აცდენები არც უნდა გაგვიკვირდეს. დღეს უკვე ვიცით, რომ ირმის ნახტომის ხილული დისკოს ზომა სადღაც 100 000-დან 150 000 სინათლის წლის ფარგლებშია. დამზერად სამყაროს რაც შეეხება, მისი დიამეტრი დაახლოებით 93 მილიარდი სინათლის წელია. საიდან ასეთი თავდაჯერებულობა და როგორ შეიძლება საერთოდ დედამიწიდან ასეთი მასშტაბების გაზომვა?

 მას მერე, რაც კოპერნიკმა თქვა, რომ დედამიწა არ არის სამყაროს ცენტრი, კაცობრიობას სულ უფრო უძნელდებოდა კოსმოსის მასშტაბების აღქმა. ამ მონაცემების დაზუსტება დღესაც გრძელდება და ამისთვის ასტრონომები „კოსმოსური მანძილების კიბეს“ იყენებენ.

 მანძილების დადგენის პირველი საფეხური მარტივია და ის თანამედროვე ტექნოლოგიებს ეყრდნობა. მზის სისტემის პლანეტებამდე ზუსტი მანძილების გაზომვა ძალიან მარტივად შეგვიძლია მათი ზედაპირებიდან რადიოტალღების არეკვლით, ანუ იმ დროის გაზომვით, რა დრო დასჭირდება დედამიწიდან გაგზავნილ სიგნალს პლანეტამდე და უკან სამოგზაუროდ. ამ სამუშაოების ჩატარება დიდი რადიოტელესკოპებით არის შესაძლებელი, რომელთაც მზის სისტემაში მოძრავი ასტეროიდების დანახვაც კი შეუძლიათ.

 მზის სისტემის გარეთ მდებარე ობიექტებამდე მანძილების დადგენაში ეს მეთოდი არ გამოგვადგება. კოსმოსური სკალის შემდეგი საფეხურია ტრიგონომეტრიული პარალაქსი. ადამიანებს სხვადასხვა ობიექტებამდე მანძილების ინტუიციურად გაზომვის ბუნებრივი ინსტრუმენტი — ორი თვალი აქვთ. თუ წინ გაშლილ თითს ხან ერთი და ხან მეორე თვალით შევხედავთ, შევამჩნევთ, რომ ის ფონის მიმართ ინაცვლებს. სწორედ ეს არის პარალაქსი. მზის გარშემო მოძრავი დედამიწა თავისი ორბიტის ხან ერთ შორეულ წერტილშია, ხან — მეორეში (მაგალითად, იანვარსა და ივლისში). ამიტომ ახლომდებარე ვარსკვლავის ხილული მდებარეობა შორეული ვარსკვლავების ფონზე ოდნავ წაინაცვლებს. ამ წანაცვლების კუთხის გამოყენებით ასტრონომები ითვლიან მანძილს ობიექტამდე. სწორედ აქედან მოდის ერთეული პარსეკი — მანძილი, რომლის წლიური პარალაქსი 1 კუთხურ წამს უტოლდება (1 პს. ≈ 3.26 სინათლის წელი). რაც უფრო შორსაა ობიექტი, მით მცირეა პარალაქსი, რის გამოც დედამიწიდან ამ მეთოდით მხოლოდ შედარებით ახლო ვარსკვლავების გაზომვაა შესაძლებელი.

 შემდეგი საფეხურია გაზომვა მთავარი მიმდევრობის ვარსკვლავებით. ეს მეთოდი ეფუძნება ჩვენს ცოდნას ჰერცშპრუნგ-რესელის დიაგრამაზე განთავსებული ვარსკვლავების ევოლუციისა და სიკაშკაშის შესახებ. მათი სპექტრული ტიპის, ფერისა და ტემპერატურის დადგენით მეცნიერებს შეუძლიათ გაიგონ ვარსკვლავის რეალური ენერგოინტენსივობა (ნათობა) და ის შეადარონ ცაზე დამზერად სიკაშკაშეს, რაც მანძილის გამოთვლის საშუალებას იძლევა.

 კიდევ უფრო შორეულ მანძილებზე, მაგალითად მეზობელ გალაქტიკებამდე, გამოიყენება „სტანდარტული სანთლები“. 1908 წელს ჰარვარდელმა ასტრონომმა ჰენრიეტა სუონ ლივიტმა ფუნდამენტური აღმოჩენა გააკეთა: მან დაადგინა, რომ ცეფეიდების ტიპის ცვალებადი ვარსკვლავების პულსაციის პერიოდი პირდაპირ კავშირშია მათ ბუნებრივ ნათობასთან. პულსაციის პერიოდის გაზომვით ვიგებთ ცეფეიდის რეალურ სიკაშკაშეს, ხოლო მისი ხილული სიკაშკაშის შედარებით — მანძილს. მეოცე საუკუნის 20-იან წლებში ედვინ ჰაბლმა ცეფეიდები ანდრომედას ნისლეულში აღმოაჩინა და დაამტკიცა, რომ ის ირმის ნახტომის გარეთ მდებარე ცალკეული გალაქტიკა იყო.

 მილიარდობით სინათლის წლის მანძილზე მდებარე შორეული გალაქტიკების გასაზომად ცეფეიდები აღარ ჩანს. ასეთ მასშტაბებზე ასტრონომები Ia ტიპის ზეახალ ვარსკვლავებს იყენებენ. ეს არის თეთრი ჯუჯების ფეთქება ჩანდრასეკარის ზღვრის მიღწევისას, რის დროსაც ყოველთვის თითქმის იდენტური მაქსიმალური სიკაშკაშე გამოყოფი. ამ აფეთქებების ხილული სიკაშკაშის მიხედვით დგინდება მანძილი ყველაზე შორეულ გალაქტიკებამდეც კი.

 დაბოლოს, სამყაროს გლობალურ მასშტაბებსა და მის გაფართოებაზე დაკვირვების მთავარი ინსტრუმენტია კოსმოლოგიური წითელი წანაცვლება. როდესაც შორეული გალაქტიკიდან წამოსული სინათლე ჩვენამდე მოძრაობს, თავად გაფართოებადი სივრცე ჭიმავს ამ სინათლის ტალღის სიგრძეს წითელი სპექტრისკენ. ედვინ ჰაბლმა დაადგინა პროპორციული კავშირი გალაქტიკებამდე არსებულ მანძილსა და მათი სინათლის წითელ წანაცვლებას (დაშორების სიჩქარეს) შორის, რამაც კაცობრიობას გაფართოებადი სამყაროს სურათი და მისი დაკვირვებადი საზღვრების მასშტაბი გადაუშალა.

 ყველაზე მეტი წითელი წანაცვლება, რომელიც დამზერადი სამყაროს ფარგლებში შეგვიძლია აღმოვაჩინოთ, გვიჩვენებს, რომ ეს სინათლე გამოსხივდა ობიექტებიდან, რომელთა სინათლემ ჩვენამდე მოსასვლელად თითქმის 13.8 მილიარდი წელი იმოგზაურა. ყველაზე ძველი სინათლე, რაც კი დამზერად სამყაროში არსებობს, რელიქტური გამოსხივებაა (CMB) და სწორედ მისი და კოსმოლოგიური მოდელების საშუალებით ვიგებთ სამყაროს ასაკს. თუ სამყაროს გაფართოების შესახებ ჩვენი წარმოდგენები სწორია, გალაქტიკებამდე მანძილი, რომლებიდანაც გამოსხივებულ სინათლეს ჩვენამდე მოღწევა 13,8 მილიარდი წელი დასჭირდა, ახლა 46,5 მილიარდი სინათლის წლის იქეთ იქნება გასული. ეს არის სამყაროს რადიუსი, ხოლო თუ მას ორზე გავამრავლებთ, დიამეტრს მივიღებთ – 93 მილიარდი სინათლის წელი. მეორეს მხრივ, ჯეიმს ვების კოსმოსური ტელესკოპის მიერ აღმოჩენილი ზოგიერთი ადრეული გალაქტიკა იმდენად მასიური და განვითარებულია, რომ ასტრონომებში კითხვებს აჩენს — დიდი აფეთქებიდან ასე მალევე როგორ მოასწრეს მათ ასეთი მასშტაბით ფორმირება.

 ”თუ ასტრონომიული მანძილების სკალის ერთ-ერთი საფეხური 10%-ით ცდება, მაშინ სხვებიც აცდენილია, რადგან ისინი ერთმანეთიდან გამომდინარეობს” – ამბობს ქეისი.

 ყველაფერი კიდევ უფრო რთულდება, როცა დამზერადის გარეთ არსებულ სამყაროზე ვსაუბრობთ, ანუ „მთლიან“ სამყაროზე. იმის მიხედვით, თუ რომელი თეორია უფროა თქვენთვის მისაღები, ის სასრულიც შეიძლება იყოს და უსასრულოც.

 მიჰრან ვარდანიანმა და მისმა კოლეგებმა (ოქსფორდი, დიდი ბრიტანეთი) დამზერადი სამყაროს ობიექტებზე ცნობილი ყველა მონაცემის ანალიზი ჩაატარეს, რათა რაიმე ისეთი აღმოეჩინათ, რაც მთლიანი სამყაროს ფორმის შესახებ მოუთხრობდა მათ. ჯგუფის მიერ მიღებული შეფასებით, მთლიანი სამყარო დამზერადზე 250-ჯერ დიდია.

 ”ყველაფერი, რაც ჩვენი სამყაროს შესახებ გავიგეთ, თუ როგორი დიდი და საოცარია იგი, იმ ფოტონების შეგროვებით დავადგინეთ, რომლებმაც მილიონობით სინათლის წელი გამოიარეს, ჩვენს მიერ შექმნილ დეტექტორებსა და კამერებში მოხვდნენ და სიგნალად გადაიქცნენ” – ამბობს ნასას თანამშრომელი ქართიქ შითი.

 ”ეს თავმდაბლობას გვასწავლის. ასტრონომია გვასწავლის, რომ ჩვენ არ ვართ სამყაროს ცენტრში, არც მზის სისტემის ცენტრში და არც გალაქტიკის” – ამბობს ქეისი.

 მოვა დრო, როცა სამყაროს ისეთ შორეულ ადგილებში მოვხვდებით, რომლის წარმოდგენაც კი ძნელია. ჯერჯერობით, მხოლოდ მზერა შეგვიძლია, უსასრულოდ შორს (ცეფეიდები და ზეახალი სპირალურ გალაქტიკაში UGC 9391; მაინც რა ასაკისაა სამყარო?).