რა ზომისაა ჩვენი სამყარო?

სამყარო არის უზარმაზარი სივრცე, რომელიც ნისლეულებით, ვარსკვლავებით, პლანეტებითა და მათი თანამგზავრებით, კომეტებით, ასტროიდებით, ვაკუუმითა და ბნელი მატერიით არის შევსებული. ის იმდენად დიდია, რომ სრული პასუხი შეკითხვაზე, კონკრეტულად რა ზომის შეიძელებ იყოს სამყარო, ჩვენი ტექნიკური შესაძლებლობებით არის შეზღუდული. როგორც არ უნდა იყოს, წარმოდგენა სამყაროს ზომის შესახებ, რამდენიმე უმნიშვნელოვანეს ფაქტორთან არის დაკავშირებული. მათ შორის არის, მაგალითად, ცოდნა იმისა, როგორ ვითარდება კოსმოსი და ის, რომ რასაც ჩვენ ვხედავთ, მხოლოდ ე.წ. ”დამზერადი სამყაროა”. სამყროს ჭეშმარიტი ზომის გაგება ჩვენ არ შეგვიძლია, რადგან არ გაგვაჩნია მისი ”კიდის” დანახვის საშუალება.

 ის, რაც ხილული სამყაროს ფარგლებს გარეთ არის, ისევ გამოცანად რჩება ჩვენთვის და ასტროფიზიკოსთა შორის დაუსრულებელი კამათის საგნად არის ქცეული. რა იცის დღეს მეცნიერებამ სამყაროს ზომების შესახებ?

სინათლე

 სინათლის გამოყენება კოსმოსურ ობიექტებამდე მანძილების გასაზომად, ყველაზე უფრო მარტივი მეთოდია. მიუხედავად ამისა, აუცილებლად უნდა გავითვალისწინოთ, რომ დედამიწიდან დანახული შორეული ობიექტები, იგივენაირად არ გამოიყურება კოსმოსში. შორეული კოსმოსური ობიექტებიდან წამოსულ სინათლე ათეულობით, ასეულობით, ათასეულობითა და ათი ათასეულობით წლის მერე აღწევს ჩვენამდე.

 ვაკუუმში მოძრავი სინათლე 1 წამში 300 000 კილომეტრს გადის, მაგრამ სამყაროსეული გიგანტური მანძილებისთვის ისეთი სიდიდე, როგორიც წამია, გაზომვებისთვის არ გამოგვადგება და მას ასევე გიგანტური სიდიდე, სინათლის წელი ცვლის. ერთი სინათლის წელი 9 460 730 472 580 800 მეტრს უტოლდება და არა მარტო მანძილზე გვიქმნის წარმოდგენას, არამედ იმაზეც, თუ რა დრო დაჭირდება რაიმე ობიექტიდან გამოსხივებულ სინათლეს ჩვენამდე მოსაღწევად.

 ასეთი დამოკიდებულების ყველაზე უფრო მარტივი მაგალითია მზის სინათლე. დედამიწა-მზეს შორის საშუალო მანძილი 150 მილიონი კილომეტრია. მზეს ისეთს ვხედავთ, როგორიც ის 8 წუთის წინათ იყო(სწორედ ეს დრო ჭირდება სინათლეს მზიდან ჩვენამდე მოსაღწევად). კენტავრის პროქსიმადან? ოთხი წელი. ავიღოთ ყველასთვის კარგად ნაცნობი გიგანტური ვარსკვლავი ბეტელგეიზე, რომელიც ზეახლად ასანთებად ემზადება. ეს მოვლენა ამ წუთასაც რომ მოხდეს, კაცობრიობა ამის შესახებ 27-ე საუკუნეში გაიგებს(ან, უკვე მოხდა)!

 სინათლემ და მისმა თვისებებმა, სამყაროს ზომის შესახებ ჩვენ წარმოდგენებზე, უმნიშვნელოვანესი როლი ითამაშა.

სკალა

 რაიმე კოსმოსურ ობიექტამდე მანძილის დადგენ მით უფრო ძნელია, რაც უფრო შორსაა ის. მზის სისტემის შიგა ნაწილებამდე მანძილის დადგენა რადიოტელესკოპების საშაულებით ხდება, თან მაღალი სიზუსტით. სისტემის გარეთ მიმართული რადიოტელესკოპის ეფექტურობა კი მკვეთრად უარესდება. ამ პრობლემის გადასაჭრელად, ასტრობომებმა გაზომვის სხვა მეთოდს მიმართეს, რომელსაც პარალაქსი ეწოდება.

 რა არის პარალაქსი? განვიხილოთ მარტივი მაგალითი. დახუჭეთ ცალი თვალი და რაიმე ობიექტს შეხედეთ, შემდეგ, მხოლოდ მეორე თვალი და იგივე ობიექტს შეხედეთ. შეამჩნევთ, რომ ობიექტმა თითქოს მდებარეობა ოდნავ შეიცვალა. სწორედ ამ ”წანაცვლებას” ეწოდება პარალაქსი(!!!). მეთოდი საუკეთესოა, როცა საქმე შედარებით ახლოს მდებარე ვარსკვლავებამდე მანძილის დადგენას ეხება – დაახლოებით 100 სინათლის წლის რადიუსში. როცა ესეც არაეფექტური ხდება, მეცნიერები სხვა მეთოდებს მიმართავენ.

 მანძილის გაზომვის მომდევნო მეთოდია ე.წ. ”მთავარი მიმდევრობის მეთოდი”, დაფუძნებული ჩვენ ცოდნაზე გარკვეული ზომის ვარსკვლვების ევოლუციის შესახებ. ჯერ ვარსკვლავის ელვარებასა და ფერს ადგენენ, მერე, მსგავსი ქიმიური შემადგენელის მქონე მეზობელ ვარსკვლავებს ადარებენ და ამ მონაცემთა მიხედვით, მანძილის მიახლოებულ მნიშვნელობას გებულობენ. მეთოდის ეფექტურობა, მხოლოდ 100 ათასი სინათლის წლის რადიუსით არის შეზღუდული.

კიდევ უფრო შორს, ცეფეიდის ტიპის ვარსკვლავებზე დაკვირვებით ვიხედებით. ეს მეთოდი ამერიკელმა ასტრონომმა, ჰენრიეტა სუონ ლივითმა აღმოაჩინა – ვარსკვლავის ელვარების ცვლილების პერიოდის დამოკიდებულება მისი ნათობის ცვლილებასთან. ზოგიერთ შემთხვევაში, ამ მეთოდით გაზომილი მანძილი 10 მილიონ სინათლის წელსაც კი უტოლდებოდა.

 10 მილიონი სინათლის წელი, სამყაროს ზომასთან იოტისოდენდაც კი ვერ გვაახლოებს, რის გამოც გადავდივართ მეთოდზე, რომელსაც წითელი წანაცვლება ეწოდება. წითელი წანაცვლების არსი, დოპლერის ეფექტის ანალოგიურია. ყველას მოგვისმენია სპეცსიგნალებით მოძრავი მანქანის ხმა. სანამ მანქანა გვიახლოვდება, სიგნალის ტონი მაღალია, შემდეგ დაბლდება, დაშორებასთან ერთად კიდევ უფრო დაბალი ხდება და ნაცნობი: იიიიიეეეეეეააააააააოოოოოუუუუუუუუ – ბგერათა დაახლოებით ასეთი რიგი გამოდის . ალბათ არც გიფიქრიათ, რომ ასეთ მომენტებში თქვენ, ტალღების უფუნდამენტალურესი(და სასარგებლო) თვისების მომსწრე ხდებით.

 ეს ეფექტი სინათლეზეც მოქმედებს. ზემოთ წარმოდგენილ სპექტროგრამაზე, შავი ხაზები სინათლის წყაროს შიგნით და გარშემო არსებული ქიმიური ელემენტების მიერ შთანთქმული ფერების საზღვრებს გვიჩვენებს. რაც უფრო მეტადაა ხაზები წანაცვლებული სპექტრის წითელი ნაწილისკენ, მით უფრო შორს მდებარეობს ეს ობიექტი. ასეთი სპექტროგრამით ისიც შეგვიძლია გავიგოთ, რამდენად სწრაფად გვშორდება საკვლევი ობიექტი.

 ასე რომ, ნელ-ნელა პასუხსაც ვუახლოვდებით. ყველაზე უფრო მეტი წითელი წანაცვლების მქონე გალქტიკების ასაკი 13,8 მილიარდი წელია(კიდევ უფრო შორეული გალაქტიკა).

ასაკი – მთავარი არ არის

 ზემოთ წაკითხულის მერე თუ დაასკვენით, რომ ხილული სამყაროს ზომა 13,8 მილიარდი სინათლის წელია, მაშინ ერთი მთავარი დეტალი გამოგრჩენიათ. დიდი აფეთქებიდან 13,8 მილიარდი წლის განმავლობაში, სამყარო გაფართოებას აგრძელებდა. სხვანაირად რომ ვთქვათ, მისი რეალური ზომა გაცილებით მეტია. სიმართელსთან ახლო მონაცემის მისაღებად კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი პარამეტრის გათვალისწინებაა საჭირო – რამდენად სწრაფად ფართოვდებოდა სამყარო. ყველა ზემოთ ჩამოთვლილის გათვალისწინებით, ხილული სამყაროს ზომა ახლა 46,5 მილიარდი სინათლის წელია(ჰაბლის კანონი).

 აღსანიშნავია, რომ ეს გამოთვლები ეფუძნება იმას, რისი დანახვაც კოსმოსური სივრცის სიღრმეებში შეგვიძლია. ის, შეკითხვას სამყაროს ჭეშმარიტი ზომის შესახებ, ვერ აკმაყოფილებს. გარდა ამისა, არის ბევრი შეუსაბამობაც – შორეული გალაქტიკები იმდერნად კარგად არის ფორმირებული, თითქოსდა დიდი აფეთქების თანავე წარმოიქმნა. განვითარების ასეთი დონის მისაღწევად გაცილებით მეტი დროა საჭირო(მასიური გალაქტიკები სამყაროს კიდეზე).

რაღაც მნიშვნელოვანს ვერ ვხედავთ?

 ზემოთ ხსენებული აუხსნელი ფაქტი, მთელ რიგ პრობლემებს აჩენს. ოქსფორდელმა მეცნიერებმა გამოითვალეს, თუ რა დროა საჭირო გალაქტიკის სრული ფორმირებისთვის და დაასკვნეს, რომ სამყარო, დამზერად სამყაროზე 250-ჯერ მეტი ზომის შეიძლება აღმოჩნდეს.

 დამზერადი სამყაროს ფარგლებში მდებარე ობიექტებამდე მანძილის გაზომვა ნამდვილად შეგვიძლია, ხოლო რა არის მის იქეთ, უცნობია. მეცნიერები ამ ზღვარს იქეთ გახედვაზეც მუშაობენ, მაგრამ როგორც ავღნიშნეთ, ჩვენი შესაძლებლობები ტექნიკური პროგრესის შესაძლებლობებით არის შეზღუდული. გარდა ამისა, ნურც იმას გამოვრიცხავთ, რომ სამყაროს ნამდვილ ზომას ვერასოდეს გავიგებთ, თუ იმ ფაქტორებსაც გავითვალისწინებთ, რომლებიც ამ საკითხის გადაწყვეტის გზაზე შეგვხვდება(მაინც რა ასაკისაა სამყარო?; სამყაროს ზომა).