Csillagászati alapismeretek – befejező rész

Csillagászati alapismeretek – befejező rész

Már csak egyetlen nap van hátra a meghallgatásomig. Úgy érzem, az utóbbi hetekben sikerült átnéztem majdnem mindent, ami szóba kerülhet a vizsgán: a csillagászat földi történetét, a csillagok jellemzőit és annak típusait és…

Ó.

(sóhajtás) Csak ennyit? Mi van a csillagbölcsőkkel, a csillagrendszerekkel és az Univerzumot működtető törvényekkel, elvekkel? Ezek hogyan maradhattak ki? – kérdezem magamtól egyre idegesebben, miközben ádázan kutakodom a megfelelő lexikonok után.

Ködök

A kozmikus ködök olyan világűrbeli gáz- és porfelhők, amelyek egyaránt lehetnek fényesek, vagy sötétek. A fénylő ködöket általában a bennük megbúvó csillagok gerjesztik, beragyogva az őket övező porfelhőket, fénykibocsátásra ingerelve a köd gázanyagát, ami jellemzően hidrogén, hélium, szén és oxigén. A fényes ködök leghíresebb képviselői az Orion-köd, illetve a Tarantella-köd.

Ezekkel szemben a sötét ködök csak akkor figyelhetőek meg, ha eltakarják a mögöttük lévő objektumok fényét. Az egyik leghíresebb ilyen sötét felhő a Crux csillagképben található Szeneszsák, amely a Tejút csillagokkal telehintett sávjának tekintélyes darabját fedi el előlünk. Akadnak olyan sötét ködök is, amelyek sziluettjét fényes ködök képére rakódva vehetjük észre – ilyen például a Lófej-köd.

Planetáris ködök

A planetáris ködök olyan gázbuborékok, amelyeket a belsejükben lévő halovány csillag dobott le magáról: bizonyára ez lesz majd a Nap sorsa is élete vége felé. Elnevezésük igencsak félrevezető, hiszen a planetáris ködöknek az égadta világon semmi közük nincs a bolygókhoz, ódon nevükön a planétákhoz. A név magyarázata abban keresendő, hogy a felfedezésük idején használatos kis átmérőjű távcsövek olyannak mutatták őket, mint a távoli bolygók korongjait.

Csillagok egyedül és többedmagukkal, esetleg halmazokban és mindenféle gázködök: igen, nagyrészt ezek alkotják a Galaxisunkat, a Tejútrendszert. De mi is az a Tejút?

Az összes, szabad szemmel látható csillag tagja annak a legalább százmilliárd csillagból álló gigantikus rendszernek, amelyet Galaxisnak nevezünk – és amelyet nagy kezdőbetűvel írunk, hogy ezzel is megkülönböztessük az alább bemutatandó távoli csillagrendszerektől. A Tejútrendszeren belüli, hozzánk legközelebb eső csillagokat szinte véletlenszerűen szerteszórva találhatjuk meg égboltunkon. Jórészt ezek tűzik ki a csillagképeket. A távolabbiak ezzel szemben abba a haloványan derengő sávba látszanak összeverődni, amelyet tiszta éjszakákon megfigyelhetünk. E változó szélességű nyomot nevezzük Tejútnak.

A Tejút, vagy Tejútrendszer elnevezést a Galaxis szó szinonimájaként is használják. Galaxisunk spirál alakú, amit úgy kell értenünk, hogy csillagainak és diffúz ködjeinek tekintélyes hányada a centrumától kifelé szétnyíló spirálkarok mentén csoportosul. A Galaxis átmérője kb. 100 ezer fényév, a Nap pedig mintegy 30 ezer fényévre található a középpontjától. A Tejútrendszer centruma a Sagittarius csillagkép irányába esik, egy olyan területre, ahol a Tejutat különlegesen gazdag csillagfelhők borítják.

Az egész Galaxisunk forog, ezen belül pedig a Napnak hozzávetőleg 250 millió esztendőre van szüksége ahhoz, hogy egyszer körüljárja a középpontot.

Galaxisok (extragalaxisok)

Galaxisokat szinte mindenfelé találhatunk a világűrben: valamennyi csillagok millióiból, vagy inkább milliárdjaiból álló óriási objektumok. A galaxisokat formájuk alapján osztályozzák: a két legfontosabb típusuk a spirális és elliptikus galaxis. Az előbbiek osztályát két további alosztályra osztották, a normális és a küllős spirálokéra. Az előbbi objektumok közepén hatalmas csillaghalom van, ebből futnak kifelé az ívelt spirálkarok. Ezektől kissé különböző alakúak a küllős spiráloknak nevezett objektumok, amelyeknek középpontján át csillagok alkotta egyenes keresztrúd, két egymással egy egyenesbe eső küllő húzódik: a spirálkarok e küllők végéből indulnak ki. A spirálrendszerek hozzánk képest bármilyen helyzetűek lehetnek, éppen emiatt nagyon eltérő képet mutathatnak. A forgástengelyük irányából látható spirálok majdnem pontosan kör alakúak, míg az élükkel felénk fordulók leginkább szivarhoz hasonlítanak.

Az elliptikus galaxisok mérete roppant tág határok közötti értékeket vehet fel. Közülük kerülnek ki mind a legnagyobb, mind a legkisebb tömegű extragalaxisok. Ezek ellipszis alakúnak látszanak és nincsenek spirálkarjaik. Vannak szabálytalan alakú galaxisok is, amelyeket irregulárisoknak is neveznek. Tejútrendszerünk két kísérő galaxisát, a Magellán-felhőket is ezek közé szokás sorolni, bár igaz, hogy a Nagy Magellán-felhőt néha spirálisként említik.

Sokfelé eljutott már az ember, de jelen állás szerint látogatást tenni egy másik galaxisban éppen olyan képtelenségnek tűnik, mint a második évezredben az, hogy valaha exobolygón járunk majd… pedig azt hiszem, lenne rá mód.

Elhessegetem gondolataimat – nem magamat, a Tanácsot kell meggyőznöm kutatásaim helyességéről. Ehhez azonban friss elme kell.

Miközben tankönyveimet rendezgetem, eszembe jut egy régi paradoxon, amit gyerekkoromban szívesen olvasgattam újra és újra – talán azért, mert Olbers géniusza bizonyítja: nem létezhet olyan kérdés világunkban, ami butaság.

Fellapozom az erről szóló fejezetet a Vörös Határ című kiadványban – holnap hosszú nap vár rám, ez a történt viszont kiváló altató lesz.

Wilhelm Olbers német orvos szeretett azzal szórakozni, hogy az éjszakai égboltot pásztázza kis távcsövével, üstökösökre és kisbolygókra vadászva. Ezt a nyugalmas időtöltést az égi mechanika szívós tanulásával egészítette ki. Ő volt az, aki elsőként számította ki egy üstökös pontos pályáját, felfedezve ezzel, hogy az üstökösök Naprendszerünknek a bolygók pályáján túli, külvárosi szeméttelepéről származnak. Azt is megállapította, hogy a kisbolygók – ezek a labdányi kődarabok, vagy városoknál nagyobb átmérőjű alaktalan sziklatömbök – olyan törmelékövből kerülnek ki, amelyik a Mars és a Jupiter pályája között húzódik. E felfedezései hírnevet hoztak Olbersnek, de ő mégis megmaradt az orvostudomány mellett, és a csillagokat csak időtöltésből tanulmányozta.

1826-ban, hatvannyolc éves korában Olbers rövid cikket írt, amelyben felvetette a tudomány történetének egyik nyugtalanító kérdését: miért sötét az égbolt éjjel?

A XVIII. és a XIX. század folyamán a Világmindenséget általában végtelennek tartották. Ez a nézet elodázta azt a dilemmát, hogy a háromdimenziós világ hogyan lehetne véges (ha volna határa, mi volna azon túl), és Sir Isaac Newton jóváhagyását is bírta. „Ha az a tér, amelyben ez az anyag eloszlik, véges lenne – írta Newton 1692-ben -, akkor az anyag e tér külső részeiből gravitációja folytán a tér belsejében elhelyezkedő anyag felé törekednék; következésképpen bezuhanna a tér közepébe, s ott egyetlen nagy, gömb alakú tömeget alkotna.” Ennek az egyáltalán nem lelkesítő állapotnak az alternatíváját Newton egy végtelen Univerzumban látta, amelyet végtelen sok csillag népesít be. „Ha azonban az anyag végtelen térben oszlanék el egyenletesen, akkor sohasem sűrűsödhetnék egyetlen tömeggé – írta -, hanem különböző részei különböző tömegekké sűrűsödnének oly módon, hogy végtelenül sok nagy tömeg állna elő, amelyek egymástól nagy távolságokra szóródnának szét a végtelen térben.”

Elmélkedései során Newton az euklideszi geometriára, az akkortájt ismert egyetlen használható geometriára támaszkodott: húsz évszázad földmérési, hajózási, építési és tanítási tapasztalatai bizonyították Euklidész lángelméjét és egész rendszerét széles körben szinte kinyilatkoztatott igazságnak tartották. Az euklideszi geometria magával hozza a végtelen teret, hiszen például a párhuzamos egyeneseket a végtelenbe kell kiterjeszteni, mielőtt találkoznának, és így, amikor Newton euklideszi fogalmakkal gondolkodott a kozmoszról, természetszerűleg hajlott arra, hogy végtelennek gondolja.

Ez a kép szinte mindenkit kielégített egészen Olbersig. Miért is sötét az égbolt éjjel?

Ha valóban végtelen sok csillag van, akkor az égbolt minden zugában csillagokat kellene látnunk összezsúfolódva. Tegyük fel, hogy egy kis látcső két csillagot mutat egy bizonyos területen. Erősebb távcsővel már olyan csillagokat is meg kell látni, amelyek közöttük vannak és ha még erősebb a teleszkóp, még ezek között is újabb és újabb csillagokat találnánk, egészen addig, míg végül már egyáltalában nem látnánk az égboltot, hanem csak a csillagokat. Más szavakkal, ha Newton világmodellje helytálló, akkor bármilyen irányba is tekintsünk, mindenképpen kell csillagot látnunk. Olbers előtt úgy vélték, hogy a végtelen sok csillag legtöbbjét egyszerűen azért nem látjuk, mert túlságosan messze vannak ahhoz, hogy észrevehessük őket. Olbers kritikusabban vizsgálta meg az egész ügyet és úgy találta, hogy a korábbi feltevésekkel szemben végtelen sok csillag együttes fényességének le kell gyűrnie hatalmas távolságuk gyengítő hatását. Felismerte, hogy ha valóban statikus, homogén és végtelen Világmindenségben élünk, ahogyan Newton állította, akkor az égboltnak vakítóan fényesnek kellene lennie, mint amilyen fényes a Nap felszíne. És mégis sötét.

Ezt nevezik Olbers-paradoxonnak. Korábban, 1744-ben lényegében ugyanezt bizonygatta egy csillagász, a svájci J. P. L. de Chéseaux. Olbers könyvtárában is megvolt Chéseaux könyvének egy példánya, de a jelek szerint sohasem olvasta: így a legtöbb tudós elfogadja, hogy magától jutott ugyanarra a gondolatra, mint Chéseaux. Edmund Halley, akit a róla elnevezett fényes üstökösről ismerünk, már Chéseaux előtt fennakadt a paradoxon egy másik változatán, de úgy tűnik, nem ismerte fel annak jelentőségét.

Olbers két kiutat is megvizsgált, de mindkettőt el is vetette. Az egyik az volt, hogy kimondjuk: a Naptól távoli csillagok valójában is halványabbakká válnak, de ezzel éppen bizonyítottnak vettük a kérdést. A másik az, hogy az Univerzum végtelen, de a csillagok száma véges. Talán az egész kozmosz nem áll másból, mint a Tejútból és az üres térből. Olbers ezt a lehetőséget is elvetette, mert ha a dolog így állana, akkor Newton szerint a Tejútnak össze kellene omlania. (A későbbi vizsgálat bebizonyította, hogy ebben a kérdésben Newton tévedett, de mivel azóta már tudjuk, hogy a Tejútrendszer nem az egyetlen galaxis – korántsem -, így a paradoxon továbbra is fennáll.) Olbers végül is úgy döntött, hogy valószínűleg a csillagközi anyag nyeli el a távoli csillagok fényét. Ez elég ügyes magyarázat volt, de nem bizonyult kielégítőnek. Végtelen hosszú idő alatt ugyanis a csillagok fénye felmelegíti a csillagközi gázt és port, míg éppoly fényesen nem fog ragyogni, ezzel pedig az egész világ úgy fényleni, mint a Nap. Az Olbers halála után felismert termodinamikai alaptörvények mindezt világossá tették és így újjáélesztették a paradoxont.

Az Olbers-paradoxont mindaddig nem oldották meg, amíg Hubble fel nem fedezte a Világegyetem tágulását. Ma úgy véljük, hogy az égbolt azért sötét, mert az Univerzum tágul. Newton kérdésére válaszolva, a világ nem omlik össze, mert tágul. Olbers kérdésére válaszolva, a Világegyetem azért nem kápráztatóan fényes, mert energiakészletének jó részét másra – nevezetesen saját tágítására – kell használnia. A távoli galaxisok fényük oly nagy részét pazarolják el a vöröseltolódás révén, energiájuk oly nagy részét szórják szét a táguló térben és időben, hogy az égbolt sötétnek tűnik.

3299.03.07.

(forrás: Ian Ridpath – Wil Tirion: Égi kalauz; Timothy Ferris: A Vörös Határ)

Miért akart a Tudományos Tanács elé járulni a Parancsnok? Milyen eredményekről, kutatásról beszélt? Mindaz, ami ez után történt, elolvashatjátok a dzsek.elitedangerous.hu-n!

Információ a szerzőről

Dzsek

"Aki szörnyekkel küzd, vigyázzon, nehogy belőle is szörny váljék. S ha hosszasan tekintesz egy örvénybe, az örvény visszanéz rád." - Friedrich Nietzsche....

Nem vagy bejelentkezve :-(

Csak bejelentkezve tudsz hozzászólni a témához.

Jelentkezzen be, kapitány!