Rozwiązanie zagadki: Jak teleskopy widzą kosmiczną przeszłość

Teleskopy nie tylko pozwalają widzieć daleko – są także swego rodzaju „wehikułami czasu”, pozwalającymi zajrzeć w przeszłość, do wczesnego wszechświata sprzed miliardów lat.

Kiedy patrzysz w nocne niebo, migoczące światła gwiazd to w rzeczywistości wiadomości z przeszłości. Te obiekty niebieskie emitowały światło miliony, a nawet miliardy lat temu i dopiero niedawno dotarły do ​​Ziemi. Jak więc teleskopy mogą „widzieć” tak odległe galaktyki?

Mimo że Księżyc znajduje się tak blisko nas, jego światło potrzebuje 1,3 sekundy, aby dotrzeć do oczu obserwatora. (Źródło: NASA)

Światło – przesłanie ze starożytnego wszechświata

Obiekty niebieskie we wszechświecie nieustannie emitują promieniowanie elektromagnetyczne, w tym światło widoczne dla ludzkiego oka. Światło to porusza się z prędkością około 300 000 km/s. Kiedy mówimy, że galaktyka znajduje się 13 miliardów lat świetlnych od Ziemi, oznacza to, że światło z tej galaktyki potrzebowało 13 miliardów lat, aby do nas dotrzeć. Zatem teleskopy nie widzą teraźniejszości, lecz przeszłość wszechświata.

Ludzkie oko ma bardzo ograniczoną zdolność zbierania światła. Tymczasem teleskop działa jak gigantyczny kolektor światła. Zdolność zbierania światła przez teleskop jest proporcjonalna do kwadratu średnicy zwierciadła głównego. Na przykład teleskop o średnicy 2 metrów ma czterokrotnie większą zdolność zbierania światła niż teleskop o średnicy 1 metra.

Teleskop, znajdujący się na szczycie Mauna Kea (Hawaje), ma 10-metrowe lustro, które zbiera 600 000 razy więcej światła niż ludzkie oko. Dzięki temu może obserwować galaktyki oddalone o ponad 13 miliardów lat świetlnych.

Obserwatorium Very C. Rubin to jeden z najnowocześniejszych naziemnych teleskopów na świecie . (Źródło: Obserwatorium Rubin)

Obserwatorium Very C. Rubin to jeden z najnowocześniejszych teleskopów naziemnych na świecie, zbudowany na szczycie Cerro Pachón w Chile. Obserwatorium Very C. Rubin ujrzy „pierwsze światło” 23 czerwca 2025 roku, kiedy teleskop rozpocznie pracę i zarejestruje pierwsze obrazy z kosmosu.

W ciągu ponad siedmiu godzin obserwacji Rubin wykonał 678 zdjęć, ujawniając szczegóły Mgławicy Trójlistna Koniczyna, Mgławicy Laguna i tysięcy odległych galaktyk. Jednocześnie teleskop odkrył ponad 2000 nowych planetoid, co dowodzi jego zdolności do śledzenia obiektów w Układzie Słonecznym.

Rubin rozpoczął 10-letnią fazę badań – Legacy Survey of Space and Time (LSST) – mającą na celu stworzenie „kosmicznego filmu” o ewolucji galaktyk, gwiazd i planet.

Gromada galaktyk Coma znajduje się ponad 300 milionów lat świetlnych od Ziemi – dowód na to, że technologia, która może pomóc ludzkości, została odkryta w niespotykany dotąd sposób. (Źródło: Obserwatorium Rubina)

Kiedy technologia pomaga ludzkości zobaczyć to, co niewidzialne

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST), wystrzelony w 2021 roku, jest obecnie najnowocześniejszym instrumentem. Główne zwierciadło Webba ma średnicę 6,5 metra, a powierzchnia zbierająca światło przekracza 25 metrów kwadratowych.

W wyniku rozszerzania się Wszechświata, światło z odległych galaktyk ulega rozciągnięciu do fal podczerwonych – zjawisko to nazywa się „przesunięciem ku czerwieni”. Teleskop Webba został zaprojektowany do wykrywania tego światła, pozwalając nam „spojrzeć wstecz” na wczesny Wszechświat.

W sierpniu 2025 roku Webb wykonał zdjęcie Głębokiego Pola Hubble’a – niewielkiego obszaru nieba, który obejmuje zaledwie 1/12,7 milionowej części nieba, ale zawiera ponad 2500 odległych galaktyk, z których niektóre powstały zaledwie 300–400 milionów lat po Wielkim Wybuchu.

Teleskop Jamesa Webba. (Źródło: NASA)

Zdolność rozdzielcza teleskopu zależy od jego apertury. Zgodnie z kryterium Rayleigha, rozdzielczość kątowa jest odwrotnie proporcjonalna do średnicy zwierciadła. Kosmiczny Teleskop Hubble'a o aperturze 2,4 m ma rozdzielczość 0,05 sekundy kątowej, co wystarcza do rozróżnienia pojedynczych gwiazd w Galaktyce Andromedy, oddalonej o 2,5 miliona lat świetlnych.

Europejski Ekstremalnie Duży Teleskop (ELT), budowany w Chile, będzie miał zwierciadło główne o średnicy 39,3 metra. Po ukończeniu budowy, ELT będzie miał rozdzielczość do 0,001 sekundy kątowej, co umożliwi bezpośrednie obserwacje powierzchni planet pozasłonecznych.

Teleskopy nie penetrują kosmosu, lecz wychwytują i dekodują pradawne fotony, które przebyły miliardy lat świetlnych. Dzięki nowoczesnej technologii ludzkość stopniowo poszerza granice obserwacji kosmosu, odkrywając tajemnice pochodzenia i ewolucji galaktyk, gwiazd i planet.

Pan Quang

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