Совсем недавно космический телескоп Джеймс Уэбб сфотографировал самые старые галактики во вселенной, как ученые узнали расстояние до этих галактик и их возраст?
Этот вопрос, о том, как узнать расстояние и возраст очень дальних объектов, имеет одновременно очень простой и очень сложный ответ.
На последних фотографиях, сделанных космическим телескопом Джеймс Уэбб, астрономы обнаружили старейшие из всех, открытых ранее галактики, чей возраст датируется 13,8 миллиардов лет, эти галактики появились через 380 миллионов лет после большего взрыва. Естественно, возникает вопрос откуда астрономы узнали, что этим галактикам именно столько лет, а не меньше или даже больше?
Такие точные замеры помог сделать свет, а точнее скорость света, единственный определенный параметр нашего уравнения, в котором точно зафиксирована связь между скоростью, временем и расстоянием.
Свет от какого-либо объекта летит через пространство со скоростью 3,0 x 10⁸ метров в секунду, получается, что, когда свет долетает от источника до наблюдателя, наблюдатель видит прошлое объекта и чем больше расстояние до объекта, тем дольше свет летит от него.
Если мы узнаем расстояние до объекта, то сможем рассчитать сколько времени потребовалось свету чтобы долететь от источника до наблюдателя.
Для определения расстояния ученые пользуются особыми свойствами света. Свет обладает дихотомией, раздвоенностью своих свойств. Свет одновременно частица (фотон) и одновременно волна. Как у всех волн, у света есть длина волны и частота волны.
Длина волны и частота волны напрямую связанны с энергией фотонов. Например, радиоволны – это длинноволновое электромагнитное излучение, несущее в себе фотоны низкой энергии, а коротковолновое рентгеновское излучение имеет высокую частоту и высокую энергию.
Всем известно, что вселенная расширяется и скорость расширения постоянно увеличивается, соответственно галактики вокруг постоянно улетают от нас с ускорением, соответственно и длина волны света, исходящего от далекой галактики, также растягивается. Со временем свет улетающих от наблюдателя звезд уходит из видимого света в инфракрасный диапазон, именно поэтому космический телескоп Джеймс Уэбб наблюдает за вселенной в инфракрасном диапазоне, чтобы увидеть самые древние объекты.
Зная длину волны и частоту колебаний фотонов, ученые определяют расстояние до объектов по специальной формуле и оценочной таблице, в которой параметры света сопоставлены с расстоянием до объекта источника излучение. Этот метод называется «Красное и синее смещение».
z = (λ наблюдаемое — λ покоя ) / λ покоя
Кроме всего прочего, в подтверждение вышеописанного метода, существует метод спектрального анализа света на предмет химического состава основного вещества в галактики.
В самом начале, после большего взрыва вселенная была переполнена водородом и гелием, при этом тяжелые элементы в составе первоначальной вселенной практически отсутствовали.
В процессе эволюции вселенной из этого огромного количества водорода и гелия появлялись первые звезды, которые со временем коллапсировали выбрасывая в свои галактики огромное количество тяжелых элементов. Этот процесс идет и по сей день, новые звезды вбирают в себя вещество от старых звезд, наполняя вселенную, после своего взрыва более тяжелыми металлами.
Астрономы определяют содержание тяжелых металлов по спектру излучения и таким образом оценивают примерный возраст галактики, источника света.
Как думаете, насколько точны такие методы?
Сюжет, подробно показывающий механизм красного смещения смотрите вот тут
Пожалуйста подпишитесь на мой канал и поставьте 👍 Я буду знать, что вам интересны новости науки и техники со всего света! Не забудьте поделиться публикацией в соц. сетях 📢 Это будет лучшей наградой для меня! Спасибо!
Больше интересных новостей вот тут https://news-i.ru