Clever Geek Handbook

Tanyakan Ethan No. 12: Jarak di Alam Semesta

gambar
Sepotong langit ini adalah rasi bintang Paus. Di sini kita mengamati satu set galaksi yang digunakan untuk mengamati kecanduan makanan galaksi muda saat mereka tumbuh. Masing-masing titik kecil adalah galaksi, seperti dari tiga hingga lima miliar tahun setelah Big Bang. Mereka dipelajari menggunakan alat VLT dan SINFONI. Peta warna menunjukkan pergerakan gas di galaksi. Gas biru bergerak ke arah kita relatif terhadap galaksi secara keseluruhan, gas merah dihilangkan. warna-warna ini memungkinkan para astronom untuk mencari tahu apakah galaksi berputar seperti cakram, atau bergerak dengan cara yang berbeda.
Cahaya percaya bahwa itu bergerak lebih cepat daripada yang lain, tetapi itu salah. Tidak peduli seberapa cepat cahaya bergerak, ia selalu menemukan bahwa kegelapan telah muncul di sana sebelumnya, dan menunggu untuk itu.
- Terry Pratchet

Pembaca bertanya:
Ketika mereka mengatakan tentang objek yang jaraknya 13,8 miliar tahun cahaya, apakah itu berarti jarak saat ini ke objek, seberapa jauh jaraknya ketika cahaya dari objek menuju ke arah kita, atau jarak yang ditempuh oleh cahaya?
Memang, karena perluasan alam semesta, ketiga opsi ini harus sangat berbeda.

Saya berharap semua orang menganut definisi yang sama. Sayangnya, ketiga jarak ini sangat berbeda, dan tidak semua orang menggunakan jarak yang sama, menggambarkan jarak ke objek. Ambil analogi sederhana.

gambar

Bayangkan dua penerbangan tangga berdampingan. Anda berdiri di atas satu, teman Anda di atas yang lain. Dia berdiri lebih rendah dan memegang bola di tangannya. Teman Anda melempar bola pada kecepatan tertentu, dibutuhkan waktu tertentu untuk melakukan perjalanan ke Anda di bola, dan jika Anda tahu dua nilai ini, Anda dapat menghitung jarak ke teman. Katakanlah bola terbang dengan kecepatan 10 meter per detik, terbang 1 detik, dan Anda 10 meter dari teman Anda. (Misalkan, untuk kesederhanaan, gravitasi itu tidak bekerja pada bola). [sekitar trans.: dan hambatan udara; tetapi lebih baik untuk membayangkan bahwa Anda berdiri di atas travelator, dan gravitasi tidak akan mengganggu Anda].

gambar

Sekarang kami menyulitkan tugas dan menempatkan Anda dan teman Anda di eskalator bergerak berlawanan arah - Anda naik, dan masing-masing turun. Katakanlah kecepatan masing-masing adalah 2,5 m / s.

Dan semuanya tidak begitu sederhana.

gambar

Jika teman Anda melempar bola dengan kecepatan 10 m / s, dan Anda mulai dari jarak 10 meter, maka bola akan memakan waktu lebih dari 1 detik untuk pergi, dan saat kedatangan Anda tidak akan berjarak 10 meter dari satu sama lain. Pada pesta, dibutuhkan 1,3 detik, dan pada saat itu Anda akan berada pada jarak 17 meter.

Jika Anda berada pada jarak 10 meter dari satu sama lain pada saat bola terbang ke Anda, itu berarti Anda mulai dari jarak 6 meter, dan bola membutuhkan 0,8 detik untuk pergi.

Tetapi jika tepat 1 detik mengambil bola, itu artinya saat melempar Anda berada pada jarak 8 meter, dan sekarang Anda berada pada jarak 13 meter.

Untuk mempermudah, saya telah membulatkan semua nilai.

gambar

Intinya adalah bahwa jika Anda berada pada jarak tertentu dan bergerak relatif satu sama lain, maka menjadi tidak begitu mudah untuk menentukan jarak - mereka memiliki tiga nilai berbeda:

  1. Jarak di mana dua benda berada ketika benda yang memancarkan mengirim sinyal yang diterima pengamat
  2. Jarak di mana dua objek berada ketika pengamat menerima sinyal yang dipancarkan oleh pengirim.
  3. Jarak yang harus dilalui sinyal dari pengirim ke penerima.


Untuk objek yang tidak bergerak, ketiga nilai sama, dan untuk objek bergerak, mereka berbeda. Dan Semesta hanya bergerak.

gambar

Objek yang dihubungkan oleh gravitasi, seperti planet di tata surya, bintang di galaksi, dan galaksi di sebuah cluster, dapat dianggap sebagai benda yang tidak bergerak satu sama lain, sebagian besar galaksi dihilangkan satu sama lain. Ketika kita melihat ke ujung-ujung jauh dari Alam Semesta, kita melihat ke masa lalu dan melihat cahaya dari waktu ketika objek lebih dekat satu sama lain, ketika Alam Semesta mengembang lebih cepat, dari zaman kuno. Dan tidak seperti contoh dengan eskalator, laju ekspansi Semesta juga berubah dalam waktu.

gambar

Hari ini, alam semesta kita adalah 13,8 miliar plus / minus beberapa puluh juta tahun. Apa artinya ini untuk objek jarak jauh?

gambar

Pertimbangkan pemegang rekor saat ini, yang paling jauh dari galaksi yang dikenal, UDFj-39546284. Ketika kita mengatakan bahwa jaraknya 13,42 miliar tahun cahaya, apa yang kita maksud?

Jarak cahaya yang datang darinya telah menutupi. Bagi saya, setidaknya, ini adalah cara yang wajar untuk menunjukkan jarak. Di alam semesta yang mengembang, sebelumnya jarak antar benda lebih sedikit. Saat cahaya bergerak dari objek yang memancar ke mata kita, alam semesta terus mengembang.



Apa artinya ini bagi pemegang rekor kita?

  1. Galaksi ini berjarak 1,1 miliar tahun cahaya dari kita ketika memancarkan cahaya mencapai kita hari ini.
  2. Cahaya yang datang kepada kita hari ini dipancarkan ketika Alam Semesta baru berusia 380 juta tahun, yaitu 2,7% dari usia saat ini.
  3. 13,4 , , 13,4 .
  4. 33 .


Dan, meskipun Anda tidak pernah tahu jarak apa yang ditulis oleh jurnalis atau penulis, saya telah membuat daftar semua opsi yang memungkinkan.

gambar

Biasanya dua opsi terakhir digunakan - baik jarak yang ditempuh oleh cahaya, atau jarak saat ini. Kita dapat mengasumsikan bahwa jika jarak dalam tahun cahaya kurang dari usia alam semesta, maka mereka berbicara tentang waktu yang ditempuh cahaya, dan jika lebih, maka tentang jarak aktual saat ini.

gambar

Untuk objek yang lebih dekat, dan untuk objek yang terhubung oleh gravitasi, perbedaan antara opsi-opsi ini jauh lebih kecil, tapi saya masih ingin orang lebih berhati-hati dengan kata-kata. Jika setiap orang memaksudkan jarak yang ada dalam benaknya - yang ketika cahaya dipancarkan, jalur cahaya, atau jarak saat ini ke objek, maka kebingungan akan jauh lebih sedikit.

gambar

Beginilah jarak bekerja di alam semesta yang mengembang.

More articles:


All Articles