Οι άνθρωποι μπερδεύονται με το πόσα έτη φωτός μακριά βρίσκονται οι γαλαξίες που βλέπει ο JWST
Το JWST κυκλοφόρησε τη βαθύτερη άποψη της υψηλότερης ανάλυσης του υπέρυθρου σύμπαντος νωρίτερα αυτή την εβδομάδα, με τους ανθρώπους να εκπλήσσονται με τους μακρινούς γαλαξίες, με βαρυτικό φακό από το σμήνος γαλαξιών SMACS 0723. Το φως από έναν από αυτούς τους γαλαξίες προέρχεται από 13,1 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Ωστόσο, οι άνθρωποι εξεπλάγησαν όταν έμαθαν ότι ο γαλαξίας δεν απέχει 13,1 δισεκατομμύρια έτη φωτός. Στην πραγματικότητα είναι πολύ πιο μακριά – 30 δισεκατομμύρια έτη φωτός. Τι δίνει λοιπόν;
Κοιτάζοντας βαθύτερα στο σύμπαν σημαίνει κοιτάζοντας πίσω στο χρόνο. Αυτό οφείλεται στο πεπερασμένο της ταχύτητας του φωτός. Πάρτε, για παράδειγμα, τον Betelgeuse. Ο κόκκινος γίγαντας είναι ο δεξιός ώμος του αστερισμού του Ωρίωνα, που βρίσκεται περίπου 550 έτη φωτός μακριά (με αρκετή αβεβαιότητα). Αυτό σημαίνει ότι το φως που βλέπουμε τώρα (ή η μεγάλη εξασθένιση πριν από δύο χρόνια) συνέβη στην πραγματικότητα πριν από μισή χιλιετία.
Κατά κανόνα, για γαλαξιακές αποστάσεις, μπορείτε να μετατρέψετε το χρόνο που χρειάστηκε το φως για να φτάσει εδώ σε έτη φωτός. Αυτό λειτουργεί επίσης για διαγαλαξιακές αποστάσεις στο πολύ τοπικό σύμπαν. Έτσι, το φως από τον γαλαξία της Ανδρομέδας έχει ταξιδέψει για 2,5 εκατομμύρια χρόνια και ο μεγάλος σπειροειδής γαλαξίας είναι πράγματι 2,5 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά.
Μόλις τα πράγματα αρχίσουν να βρίσκονται μερικά δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά, η ισοδυναμία δεν λειτουργεί πια. Ας πάρουμε το SMACS 0723, το σύμπλεγμα στο κέντρο της εικόνας JWST. Το φως του προέρχεται από 4,6 δισεκατομμύρια χρόνια πριν – αλλά η πραγματική του απόσταση από εμάς σήμερα είναι σχεδόν ένα δισεκατομμύριο έτη φωτός μεγαλύτερη. Αυτό οφείλεται στη διαστολή του Σύμπαντος.
Καθώς το φως ταξιδεύει, το σύμπαν διαστέλλεται αργά αλλά σταθερά. Όταν πρόκειται για μεγάλες διαγαλαξιακές αποστάσεις, το σύμπαν διαστέλλεται για μεγάλο χρονικό διάστημα – και αυτό αθροιστικά. Όταν φτάνουμε σε αντικείμενα των οποίων το φως προέρχεται από μια εποχή πολύ κοντά στην αρχή του σύμπαντος, έχουμε αυτές τις τεράστιες αποστάσεις.
Αυτό μας φέρνει σε ένα άλλο σημαντικό ερώτημα:Πόσο μεγάλο είναι το ορατό σύμπαν; Τα πιο απομακρυσμένα αντικείμενα που μπορούμε να δούμε προς οποιαδήποτε κατεύθυνση βρίσκονται περίπου 46,5 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά, γεγονός που καθιστά ολόκληρο το σύμπαν 93 δισεκατομμύρια έτη φωτός σε διάμετρο.
Λοιπόν, λίγο πολύ, επειδή αυτές οι μετρήσεις εξαρτώνται από τις κοσμολογικές ιδιότητες του σύμπαντος – και επί του παρόντος, είμαστε σε λίγο τουρσί όταν πρόκειται για αυτό. Διαφορετικές μέθοδοι για τη μέτρηση του ρυθμού διαστολής του σύμπαντος δίνουν διαφορετικούς αριθμούς, οι οποίοι στη συνέχεια επηρεάζουν όλες τις άλλες μετρήσεις.
Αλλά αυτό είναι τελικά η επιστήμη:η συνεχής διαδικασία τελειοποίησης των μεθόδων μας, των μοντέλων μας και των μετρήσεών μας.