Увек је невероватно, и више него мало понижавајуће, када нас универзум подсећа да је наш „здрав разум“ провинцијалан и да се распада на космичким размерама.
Ако сте на површини Земље — а кладим се да јесте — постоји много начина да се поуздано процени удаљеност до неког објекта. Оно које користимо скоро подсвесно је да упоредимо објекте привидно величина са колико смо велики знам да буде. На пример, имате добар осећај за величину, рецимо, типичног човека. Дакле, ако видите некога ко се назире великог у вашој визији, можете рачунати да је у близини, док ако се чини веома малим, мора да је много даље.
Наравно, неки људи су већи или мањи од просека, али то ипак можете узети у обзир да бисте добили пристојну процену удаљености. А општи тренд је кристално јасан: што је објекат удаљенији, то се чини мањим. У ствари, тренд је толико очигледан да можемо да видимо да је брзина промене линеарна: удвостручите растојање и објекат ће изгледати упола мањи од претходне величине. Погледајте га 10 пута даље, и чиниће вам се да је једна десетина већа.
О подршци научном новинарству
Ако уживате у овом чланку, размислите о томе да подржите наше награђивано новинарство претплата. Куповином претплате помажете да се обезбеди будућност упечатљивих прича о открићима и идејама које данас обликују наш свет.
Све ово одлично функционише за познате објекте удаљене до неколико километара, али астрономи су ноторно незадовољни овим релативно малим скалама. Желимо да знамо удаљености до објеката који су трилиона километара далеко — или чак милијарде пута даље од тога!
На дубоким сликама неба са џиновских телескопа обилују галаксије. Неки су нам можда релативно близу – удаљени само неколико десетина милиона светлосних година – док други могу бити милијарде светлосних година у позадини. Само гледајући слику, како бисте то могли рећи?
Можете претпоставити да су галаксије које изгледају мање удаљене, у складу са нашом земаљском интуицијом, али ово неће функционисати; као и људи, галаксије долазе у различитим величинама. Када прегледате слику, можда гледате масивну галаксију скоро на ивици видљивог универзума – или малу патуљасту галаксију тачно у нашем космичком дворишту. Само судећи по слици, немогуће је рећи.
Могуће је да постоји нека стандардна физичка скала за галаксије, неки начин да се измери њихова удаљеност повезивањем детаља њихове структуре са њиховом укупном величином, али такви сценарији су очигледно превише једноставни за стварну сложеност универзума.
Испоставило се да би се стандардно линеарно скалирање које користимо на Земљи применило само на космичким размерама ако би наш универзум био статичан — непроменљив у величини током времена — што није! Уместо тога, универзум се шири, сваким даном све већи. Овај феномен са собом носи читав низ бизарних последица, али изненађујуће је то што се иза одређеног прага одвајања од нас чини да удаљеније галаксије добијају већи са даљином! Као што се често дешава, космос је заиста много чуднији него што мислите.
Овај наизглед парадоксалан ефекат је последица космичке експанзије у комбинацији са коначном брзином светлости.
Када кажемо да је галаксија, на пример, удаљена 12 милијарди светлосних година, оно што обично мислимо је да је светлости из те галаксије требало 12 милијарди година да стигне до нас. Али током времена тог светла у транзиту, универзум је све време постајао све већи. То значи да је у прошлости био мањи, и предмети у њему били су много ближи један другом. Када је светлост напустила ту галаксију пре 12 милијарди година, галаксија је била ближа нама, тако да се чини да је већа него што се очекивало за ту удаљеност када њена светлост стигне овде!
Ово је свакако контраинтуитивно и, искрено, чудно. Ипак, то потврђују једначине које одређују како функционише универзум. Ефекат важи за све галаксије, али је неприметно мали за оне у релативној близини; њихово време путовања светлости је минускуларно у поређењу са старошћу универзума, тако да универзум није био много мањи када су емитовали светлост коју сада видимо. Њихова привидна величина није довољно погођена да би се открила.
Али ефекат се повећава са растојањем и почиње да доминира код објеката са временом путовања светлости од око 9,5 милијарди година. Отприлике у тој тачки, гледамо тако далеко у прошлост – тако далеко у историју ширења универзума – да су галаксије ефективно увећане и изгледају веће него што би иначе биле. Тачна удаљеност на којој се овај ефекат заиста јавља зависи од многих компликованих фактора, укључујући брзину ширења универзума и количину материје у њему. У ствари, ако бисмо могли прецизно да измеримо овај привидни раст у величини, онда бисмо га могли користити да боље одредимо ове важне космолошке параметре.
Нажалост, пошто галаксије не долазе у стандардним величинама, то је прилично тежак задатак. Још горе, овај ефекат космичког увећања збуњујуће чини да неке галаксије изгледају диммер: ако изгледају веће, њихова светлост је распрострањенија, па постају слабије и још теже уочљиве!
Колико год овај ефекат био изненађујући, оно што би могло бити још зачуђујуће је да смо били у могућности да видимо довољно далеко да га уопште откријемо са нашег планетарног смуђа у рукавцима Млечног пута. Само његово постојање један је од многих разлога због којих су астрономи водили херкуловску борбу да одреде удаљености до изузетно удаљених објеката. То може открити информације о таквим објектима, наравно, али и о универзуму око њих и начину на који се понашао када је био веома млад. Под условом, наравно, да узмемо к срцу ову тешку лекцију: када почнемо да причамо о удаљеностима које се мере милијардама светлосних година, наша сопствена парохијална еволуција нас потпуно изневери, и морамо бити веома опрезни да не екстраполирамо хтели-нехтели из сопственог искуства на Земљи.
