כמה מהר אנחנו נעים ביקום?

2024 מְחַבֵּר: Malcolm Clapton | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 03:56

אתם יושבים, עומדים או שוכבים בזמן קריאת המאמר הזה, ולא מרגישים שכדור הארץ מסתובב על צירו במהירות מסחררת - כ-1,700 קמ"ש בקו המשווה. עם זאת, מהירות הסיבוב לא נראית כל כך מהירה בהמרה לק"מ/ש'. התוצאה היא 0.5 קמ"ש - הבזק בקושי מורגש על המכ"ם, בהשוואה למהירויות אחרות סביבנו.

בדיוק כמו כוכבי לכת אחרים במערכת השמש, כדור הארץ סובב סביב השמש. וכדי להישאר במסלולו, הוא נע במהירות של 30 קמ ש. נוגה ומרקורי, הקרובים יותר לשמש, נעים מהר יותר, מאדים, שמסתובב מעבר למסלול כדור הארץ, נע הרבה יותר לאט ממנו.

אבל אפילו השמש לא עומדת במקום אחד. גלקסיית שביל החלב שלנו היא ענקית, מסיבית וגם ניידת! כל הכוכבים, כוכבי הלכת, ענני גז, חלקיקי אבק, חורים שחורים, חומר אפל – כולם נעים ביחס למרכז המסה המשותף.

לדברי מדענים, השמש ממוקמת במרחק של 25,000 שנות אור ממרכז הגלקסיה שלנו ונעה במסלול אליפטי, ועושה מהפכה שלמה כל 220-250 מיליון שנה. מסתבר שמהירות השמש היא כ-200-220 קמ ש, שהיא גבוהה פי מאות ממהירות התנועה של כדור הארץ סביב הציר וגבוהה עשרות מונים ממהירות תנועתו סביב השמש. כך נראית התנועה של מערכת השמש שלנו.

האם הגלקסיה נייחת? שוב, לא. לעצמי חלל ענקיים יש מסה גדולה, ולכן יוצרים שדות כבידה חזקים. תן ליקום קצת זמן (והיה לנו - בערך 13.8 מיליארד שנים), והכל יתחיל לנוע לכיוון המשיכה הגדולה ביותר. זו הסיבה שהיקום אינו הומוגני, אלא מורכב מגלקסיות וקבוצות של גלקסיות.

מה זה אומר עבורנו?

המשמעות היא ששביל החלב נמשך לעבר עצמו על ידי גלקסיות וקבוצות גלקסיות אחרות בסביבה. המשמעות היא שעצמים מסיביים שולטים בתהליך הזה. וזה אומר שלא רק הגלקסיה שלנו, אלא כל הסובבים אותנו מושפעים מה"טרקטורים" הללו. אנחנו מתקרבים להבין מה קורה לנו בחלל החיצון, אבל עדיין חסרות לנו עובדות, למשל:

• מה היו התנאים ההתחלתיים שבהם נולד היקום;
• כיצד המסות השונות בגלקסיה נעות ומשתנות לאורך זמן;
• כיצד נוצרו שביל החלב והגלקסיות והצבירים שמסביב;
• ואיך זה קורה עכשיו.

עם זאת, יש טריק שיעזור לנו להבין את זה.

היקום מלא בקרינת שריד בטמפרטורה של 2.725 K, שנשתמרה מאז המפץ הגדול. במקומות מסוימים יש סטיות זעירות - כ-100 μK, אך רקע הטמפרטורה הכללי קבוע.

הסיבה לכך היא שהיקום נוצר כתוצאה מהמפץ הגדול לפני 13.8 מיליארד שנים והוא עדיין מתרחב ומתקרר.

380,000 שנים לאחר המפץ הגדול, היקום התקרר לטמפרטורה כזו שהתאפשרה היווצרות אטומי מימן. לפני כן, פוטונים קיימו כל הזמן אינטראקציה עם שאר חלקיקי הפלזמה: הם התנגשו בהם והחליפו אנרגיה. כשהיקום מתקרר, יש פחות חלקיקים טעונים, והמרווח ביניהם גדול יותר. הפוטונים היו מסוגלים לנוע בחופשיות בחלל. קרינת השרידים היא הפוטונים שנפלטו מהפלזמה לעבר מיקומו העתידי של כדור הארץ, אך חמקו מפיזור, מאחר שהריקומבינציה כבר החלה. הם מגיעים לכדור הארץ דרך חלל היקום, שממשיך להתרחב.

אתה בעצמך יכול "לראות" את הקרינה הזו. הפרעות המתרחשות בערוץ טלוויזיה ריק בעת שימוש באנטנה פשוטה כמו אוזני ארנבת היא 1% כתוצאה מקרינת שריד.

ועדיין, הטמפרטורה של רקע השרידים אינה זהה לכל הכיוונים.על פי תוצאות מחקרי המשימה של פלאנק, הטמפרטורה שונה במקצת בהמיספרות הנגדיות של הכדור השמימי: היא מעט גבוהה יותר באזורי השמיים מדרום לאקליפטיקה - בערך 2, 728 K, ונמוכה בחצי השני - בערך 2, 722 K.

הבדל זה גדול כמעט פי 100 משאר תנודות הטמפרטורה של CMB שנצפו, וזה מטעה. למה זה קורה? התשובה ברורה - ההבדל הזה לא נובע מתנודות ב-CMB, הוא מופיע כי יש תנועה!

כאשר אתה מתקרב למקור אור או שהוא מתקרב אליך, הקווים הספקטרליים בספקטרום של המקור מוזזים לכיוון גלים קצרים (הסטה סגולה), כאשר אתה מתרחק ממנו או הוא ממך - הקווים הספקטרליים מוזזים לכיוון גלים ארוכים (הסטה לאדום).).

קרינת השרידים אינה יכולה להיות אנרגטית יותר או פחות, מה שאומר שאנו נעים בחלל. אפקט דופלר עוזר לקבוע שמערכת השמש שלנו נעה ביחס לקרינת השרידים במהירות של 368 ± 2 ק"מ לשנייה, וקבוצת הגלקסיות המקומית, כולל שביל החלב, גלקסיית אנדרומדה וגלקסיית המשולש, נעה במהירות מהירות של 627 ± 22 קמ"ש ביחס לקרינת השרידים. אלו הן המהירויות המוזרות כביכול של גלקסיות, המסתכמות בכמה מאות קמ"ש. בנוסף אליהם, קיימות גם מהירויות קוסמולוגיות הנובעות מהתפשטות היקום ומחושבות לפי חוק האבל.

הודות לשאריות הקרינה מהמפץ הגדול, אנו יכולים לראות שהכל ביקום נע ומשתנה ללא הרף. והגלקסיה שלנו היא רק חלק מהתהליך הזה.