Λύνοντας το μυστήριο: Πώς τα τηλεσκόπια βλέπουν το κοσμικό παρελθόν

Όταν κοιτάτε τον νυχτερινό ουρανό, τα λαμπερά φώτα των αστεριών είναι στην πραγματικότητα μηνύματα από το παρελθόν. Αυτά τα ουράνια αντικείμενα εξέπεμψαν φως εκατομμύρια ή ακόμα και δισεκατομμύρια χρόνια πριν και μόλις έφτασαν στη Γη. Πώς λοιπόν μπορούν τα τηλεσκόπια να «δουν» τόσο μακρινούς γαλαξίες;

Παρόλο που η Σελήνη βρίσκεται τόσο κοντά μας, το φως από αυτήν χρειάζεται 1,3 δευτερόλεπτα για να φτάσει στα μάτια του παρατηρητή. (Πηγή: NASA)

Φως – ένα μήνυμα από το αρχαίο σύμπαν

Τα ουράνια αντικείμενα στο σύμπαν εκπέμπουν συνεχώς ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, συμπεριλαμβανομένου του φωτός που μπορεί να δει το ανθρώπινο μάτι. Αυτό το φως ταξιδεύει με ταχύτητα περίπου 300.000 χλμ./δευτ. Όταν λέμε ότι ένας γαλαξίας απέχει 13 δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη, σημαίνει ότι το φως από αυτόν τον γαλαξία χρειάστηκε 13 δισεκατομμύρια χρόνια για να φτάσει σε εμάς. Έτσι, τα τηλεσκόπια δεν βλέπουν το παρόν, αλλά το παρελθόν του σύμπαντος.

Το ανθρώπινο μάτι έχει πολύ περιορισμένη ικανότητα συλλογής φωτός. Εν τω μεταξύ, ένα τηλεσκόπιο λειτουργεί ως ένας γιγάντιος συλλέκτης φωτός. Η ικανότητα συλλογής φωτός ενός τηλεσκοπίου είναι ανάλογη με το τετράγωνο της διαμέτρου του πρωτεύοντος κατόπτρου. Για παράδειγμα, ένα τηλεσκόπιο διαμέτρου 2 μέτρων έχει 4 φορές την ικανότητα συλλογής φωτός από ένα τηλεσκόπιο 1 μέτρου.

Το τηλεσκόπιο, που βρίσκεται στην κορυφή του Μάουνα Κέα (Χαβάη), διαθέτει έναν καθρέφτη 10 μέτρων που μπορεί να συλλέξει φως 600.000 φορές περισσότερο από το ανθρώπινο μάτι. Χάρη σε αυτόν, μπορεί να παρατηρήσει γαλαξίες σε απόσταση μεγαλύτερη των 13 δισεκατομμυρίων ετών φωτός.

Το Αστεροσκοπείο Vera C. Rubin είναι ένα από τα πιο προηγμένα επίγεια τηλεσκόπια στον κόσμο. (Πηγή: Αστεροσκοπείο Rubin) — Το Αστεροσκοπείο Vera C. Rubin είναι ένα από τα πιο προηγμένα επίγεια τηλεσκόπια στον κόσμο . (Πηγή: Αστεροσκοπείο Rubin)

Το Αστεροσκοπείο Vera C. Rubin είναι ένα από τα πιο προηγμένα επίγεια τηλεσκόπια στον κόσμο, χτισμένο στην κορυφή Cerro Pachón στη Χιλή. Το Αστεροσκοπείο Vera C. Rubin θα δει το «πρώτο φως» στις 23 Ιουνίου 2025, σηματοδοτώντας την ημερομηνία έναρξης λειτουργίας του τηλεσκοπίου και καταγραφής των πρώτων εικόνων από το διάστημα.

Σε περισσότερες από επτά ώρες παρατηρήσεων, ο Ρούμπιν τράβηξε 678 εικόνες, αποκαλύπτοντας λεπτομέρειες του Τρισχιδούς Νεφελώματος, του Νεφελώματος της Λιμνοθάλασσας και χιλιάδων μακρινών γαλαξιών. Ταυτόχρονα, το τηλεσκόπιο ανακάλυψε επίσης περισσότερους από 2.000 νέους αστεροειδείς, αποδεικνύοντας την ικανότητά του να παρακολουθεί αντικείμενα στο Ηλιακό Σύστημα.

Ο Ρούμπιν έχει εισέλθει σε μια 10ετή φάση έρευνας – την Legacy Survey of Space and Time (LSST) – για να δημιουργήσει μια «κοσμική ταινία» σχετικά με την εξέλιξη των γαλαξιών, των αστεριών και των πλανητών.

Το σμήνος γαλαξιών Κόμης απέχει πάνω από 300 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη - απόδειξη ότι η τεχνολογία που μπορεί να βοηθήσει την ανθρωπότητα έχει ανακαλυφθεί με έναν πρωτοφανή τρόπο. (Πηγή: Αστεροσκοπείο Ρούμπιν)

Όταν η τεχνολογία βοηθά την ανθρωπότητα να δει το αόρατο

Το Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb (JWST), που εκτοξεύτηκε το 2021, είναι το πιο προηγμένο όργανο σήμερα. Ο κύριος καθρέφτης του Webb έχει διάμετρο 6,5 μέτρα, με επιφάνεια συλλογής φωτός μεγαλύτερη από 25 τ.μ.

Λόγω της διαστολής του σύμπαντος, το φως από μακρινούς γαλαξίες τεντώνεται σε υπέρυθρα μήκη κύματος - ένα φαινόμενο που ονομάζεται «μετατόπιση προς το ερυθρό». Το τηλεσκόπιο Webb έχει σχεδιαστεί για να ανιχνεύει αυτό το φως, επιτρέποντάς μας να «κοιτάμε πίσω στο χρόνο» στο πρώιμο σύμπαν.

Τον Αύγουστο του 2025, ο Webb τράβηξε μια φωτογραφία του Βαθέος Πεδίου Hubble - μιας μικροσκοπικής περιοχής του ουρανού που καλύπτει μόλις το 1/12,7 εκατομμυριοστό του ουρανού, αλλά περιέχει περισσότερους από 2.500 μακρινούς γαλαξίες, μερικοί από τους οποίους σχηματίστηκαν μόλις 300-400 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.

Η διακριτική ικανότητα ενός τηλεσκοπίου εξαρτάται από το διάφραγμά του. Σύμφωνα με το κριτήριο Rayleigh, η γωνιακή διακριτική ικανότητα είναι αντιστρόφως ανάλογη με τη διάμετρο του κατόπτρου. Το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble με διάφραγμα 2,4 m έχει διακριτική ικανότητα 0,05 δευτερολέπτων τόξου, αρκετή για να διακρίνει μεμονωμένα αστέρια στον Γαλαξία της Ανδρομέδας, 2,5 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά.

Το Ευρωπαϊκό Εξαιρετικά Μεγάλο Τηλεσκόπιο (ELT), το οποίο βρίσκεται υπό κατασκευή στη Χιλή, θα διαθέτει πρωτεύον κάτοπτρο 39,3 μέτρων. Όταν ολοκληρωθεί, το ELT θα έχει ανάλυση έως και 0,001 δευτερόλεπτα στροφής, επιτρέποντας άμεσες παρατηρήσεις των επιφανειών εξωηλιακών πλανητών.

Τα τηλεσκόπια δεν διαπερνούν το διάστημα, αλλά καταγράφουν και αποκωδικοποιούν αρχαία φωτόνια που έχουν ταξιδέψει δισεκατομμύρια έτη φωτός. Χάρη στη σύγχρονη τεχνολογία, η ανθρωπότητα σταδιακά επεκτείνει τα όρια της κοσμικής παρατήρησης, ανακαλύπτοντας τα μυστήρια της προέλευσης και της εξέλιξης των γαλαξιών, των αστεριών και των πλανητών.

Κύριος Κουάνγκ

Πηγή: https://vtcnews.vn/giai-ma-bi-an-cach-kinh-thien-van-nhin-thay-qua-khu-vu-tru-ar972298.html