เราเคลื่อนที่ผ่านจักรวาลได้เร็วแค่ไหน?

2024 ผู้เขียน: Malcolm Clapton | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 04:12

คุณกำลังนั่ง ยืน หรือนอนขณะอ่านบทความนี้ และไม่รู้สึกว่าโลกหมุนบนแกนของมันด้วยความเร็วเบรกคอ - ประมาณ 1,700 กม. / ชม. ที่เส้นศูนย์สูตร อย่างไรก็ตาม ความเร็วในการหมุนดูเหมือนจะไม่เร็วนักเมื่อแปลงเป็น km/s ผลลัพธ์คือ 0.5 กม. / วินาที - แฟลชบนเรดาร์แทบไม่สังเกตเห็นได้ชัดเมื่อเทียบกับความเร็วอื่น ๆ รอบตัวเรา

เช่นเดียวกับดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ ในระบบสุริยะ โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ และเพื่อที่จะอยู่ในวงโคจรของมัน มันจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 30 กม. / วินาที ดาวศุกร์และดาวพุธซึ่งอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากขึ้น เคลื่อนที่เร็วกว่า ดาวอังคารซึ่งโคจรรอบนอกวงโคจรของโลก เคลื่อนที่ช้ากว่ามันมาก

แต่แม้ดวงอาทิตย์จะไม่ยืนอยู่ในที่เดียว กาแล็กซีทางช้างเผือกของเรานั้นใหญ่โต มโหฬาร และเคลื่อนที่ได้ด้วย! ดาวฤกษ์ ดาวเคราะห์ เมฆก๊าซ อนุภาคฝุ่น หลุมดำ สสารมืด ล้วนเคลื่อนที่สัมพันธ์กับจุดศูนย์กลางมวลร่วม

นักวิทยาศาสตร์ระบุว่า ดวงอาทิตย์อยู่ห่างจากใจกลางดาราจักรของเราเป็นระยะทาง 25,000 ปีแสง และเคลื่อนที่เป็นวงโคจรวงรี ทำให้เกิดการปฏิวัติอย่างสมบูรณ์ทุกๆ 220-250 ล้านปี ปรากฎว่าความเร็วของดวงอาทิตย์อยู่ที่ประมาณ 200-220 km / s ซึ่งสูงกว่าความเร็วของการเคลื่อนที่ของโลกรอบแกนหลายร้อยเท่าและสูงกว่าความเร็วของการเคลื่อนที่รอบดวงอาทิตย์หลายสิบเท่า นี่คือลักษณะการเคลื่อนที่ของระบบสุริยะของเรา

กาแล็กซี่อยู่นิ่งหรือไม่? อีกครั้งไม่มี วัตถุอวกาศยักษ์มีมวลมาก ดังนั้นจึงสร้างสนามโน้มถ่วงที่แข็งแกร่ง ให้เวลาจักรวาลเล็กน้อย (และเรามี - ประมาณ 13.8 พันล้านปี) แล้วทุกอย่างจะเริ่มเคลื่อนที่ไปในทิศทางของแรงดึงดูดที่ยิ่งใหญ่ที่สุด นี่คือสาเหตุที่จักรวาลไม่เป็นเนื้อเดียวกัน แต่ประกอบด้วยดาราจักรและกลุ่มดาราจักร

สิ่งนี้มีความหมายต่อเราอย่างไร?

ซึ่งหมายความว่าทางช้างเผือกกำลังดึงเข้าหาตัวเองโดยดาราจักรอื่นและกลุ่มดาราจักรอื่นในบริเวณใกล้เคียง ซึ่งหมายความว่าวัตถุขนาดใหญ่ครอบงำกระบวนการนี้ และนี่หมายความว่าไม่เพียงแต่กาแล็กซี่ของเราเท่านั้น แต่คนรอบข้างเรายังได้รับอิทธิพลจาก "รถแทรกเตอร์" เหล่านี้ด้วย เราเริ่มเข้าใจมากขึ้นว่าเกิดอะไรขึ้นกับเราในอวกาศ แต่เรายังขาดข้อเท็จจริง เช่น

• อะไรคือเงื่อนไขเริ่มต้นที่จักรวาลถือกำเนิดขึ้น
• มวลต่างๆ ในดาราจักรเคลื่อนที่และเปลี่ยนแปลงอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไป
• ทางช้างเผือกและดาราจักรและกระจุกรอบๆ ก่อตัวอย่างไร
• และมันเกิดขึ้นได้อย่างไรในตอนนี้

อย่างไรก็ตาม มีเคล็ดลับที่จะช่วยให้เราเข้าใจได้

จักรวาลเต็มไปด้วยรังสีที่ระลึกที่มีอุณหภูมิ 2.725 K ซึ่งได้รับการอนุรักษ์ไว้ตั้งแต่สมัยบิกแบง ในบางสถานที่มีการเบี่ยงเบนเล็กน้อย - ประมาณ 100 μK แต่พื้นหลังอุณหภูมิโดยรวมจะคงที่

ทั้งนี้เป็นเพราะเอกภพก่อตัวขึ้นจากผลบิ๊กแบงเมื่อ 13.8 พันล้านปีก่อน และยังคงขยายตัวและเย็นลง

380,000 ปีหลังจากบิกแบง เอกภพเย็นตัวจนถึงอุณหภูมิจนเกิดอะตอมไฮโดรเจนได้ ก่อนหน้านั้นโฟตอนมีปฏิสัมพันธ์กับอนุภาคพลาสม่าที่เหลืออย่างต่อเนื่อง: พวกมันชนกับพวกมันและแลกเปลี่ยนพลังงาน เมื่อจักรวาลเย็นตัวลง อนุภาคที่มีประจุก็น้อยลง และช่องว่างระหว่างพวกมันก็ใหญ่ขึ้น โฟตอนสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระในอวกาศ รังสีที่ระลึกคือโฟตอนที่พลาสมาปล่อยออกมาไปยังตำแหน่งในอนาคตของโลก แต่หนีไม่พ้นการกระเจิง เนื่องจากการรวมตัวกันใหม่ได้เริ่มต้นขึ้นแล้ว พวกเขามาถึงโลกผ่านอวกาศของจักรวาลซึ่งยังคงขยายตัวต่อไป

คุณเองก็สามารถ "มองเห็น" รังสีนี้ได้ การรบกวนที่เกิดขึ้นในช่องทีวีเปล่าเมื่อใช้เสาอากาศธรรมดาเช่นหูกระต่ายคือ 1% เนื่องจากการแผ่รังสีที่ระลึก

แต่ถึงกระนั้น อุณหภูมิของพื้นหลังที่ระลึกก็ไม่เท่ากันในทุกทิศทางจากผลการศึกษาภารกิจของพลังค์ อุณหภูมิแตกต่างกันเล็กน้อยในซีกโลกตรงข้ามของทรงกลมท้องฟ้า: สูงขึ้นเล็กน้อยในบริเวณท้องฟ้าทางตอนใต้ของสุริยุปราคา - ประมาณ 2, 728 K และต่ำกว่าในอีกครึ่งหนึ่ง - ประมาณ 2, 722 ก.

ความแตกต่างนี้มากกว่าความผันผวนของอุณหภูมิ CMB ที่เหลือเกือบ 100 เท่า และทำให้เข้าใจผิด ทำไมมันเกิดขึ้น? คำตอบนั้นชัดเจน - ความแตกต่างนี้ไม่ได้เกิดจากความผันผวนของ CMB แต่ปรากฏขึ้นเพราะมีการเคลื่อนไหว!

เมื่อคุณเข้าใกล้แหล่งกำเนิดแสงหรือเข้าใกล้คุณ เส้นสเปกตรัมในสเปกตรัมของแหล่งกำเนิดจะเปลี่ยนไปทางคลื่นสั้น (การเปลี่ยนสีม่วง) เมื่อคุณเคลื่อนออกจากเขาหรือเขาจากคุณ - เส้นสเปกตรัมจะเปลี่ยนเป็นคลื่นยาว (redshift).

รังสีที่ระลึกไม่สามารถมีพลังมากหรือน้อยซึ่งหมายความว่าเรากำลังเคลื่อนที่ผ่านอวกาศ เอฟเฟกต์ดอปเปลอร์ช่วยระบุว่าระบบสุริยะของเรากำลังเคลื่อนที่สัมพันธ์กับการแผ่รังสีวัตถุด้วยความเร็ว 368 ± 2 กม. / วินาที และกลุ่มดาราจักรในท้องถิ่น รวมทั้งทางช้างเผือก ดาราจักรแอนโดรเมดา และดาราจักรรูปสามเหลี่ยมกำลังเคลื่อนที่ที่ ความเร็ว 627 ± 22 km / s เทียบกับรังสีที่ระลึก สิ่งเหล่านี้เรียกว่าความเร็วแปลกประหลาดของดาราจักรซึ่งมีค่าหลายร้อยกิโลเมตรต่อวินาที นอกจากนั้น ยังมีความเร็วจักรวาลเนื่องจากการขยายตัวของจักรวาลและคำนวณตามกฎของฮับเบิล

ต้องขอบคุณรังสีตกค้างจากบิ๊กแบง เราสามารถสังเกตได้ว่าทุกสิ่งในจักรวาลมีการเคลื่อนไหวและเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา และกาแล็กซี่ของเราเป็นเพียงส่วนหนึ่งของกระบวนการนี้