V tomto blogovém příspěvku si představíme metodu měření vzdálenosti pomocí cyklu jasnosti hvězd a jeho souvislosti s rozpínáním vesmíru.
Na počátku 20. století objevil americký astronom Slipher fenomén „rudého posunu“ při studiu spektr hvězd ve vnějších galaxiích. Rudý posun označuje posun absorpčních čar ve světle hvězd z vnějších galaxií směrem k červenému konci spektra. Absorpční čáry jsou černé čáry, které se objevují ve spektru hvězdného světla. Tyto čáry se objevují, když hvězdné světlo prochází atmosférou hvězdy a určité vlnové délky světla jsou absorbovány prvky v atmosféře. Pokud jsou tedy typy absorpčních čar stejné, znamená to, že v atmosféře dané hvězdy jsou přítomny stejné prvky.
Slyperův objev vyvolal v tehdejší astronomické komunitě velký rozruch. Počátek 20. století byl obdobím intenzivního astronomického výzkumu, kdy mnoho astronomů zkoumalo nové kosmické jevy a teorie. Slyperův výzkum sehrál v tomto trendu důležitou roli a jeho objev se stal zlomovým bodem ve směru astronomického výzkumu. Fenomén rudého posuvu poskytl klíčové vodítka k pochopení struktury a vývoje vesmíru.
Proč se ve spektru hvězdného světla z vnějších galaxií objevuje jev rudého posunu? Ve viditelném světle platí, že čím kratší je vlnová délka hvězdného světla, tím se jeví modřejší, a čím delší je vlnová délka, tím červenější. Světlo, které se od nás vzdaluje, má delší vlnovou délku. Jak se tedy hvězda vzdaluje od pozorovacího bodu Země, vlnová délka světla přicházejícího z této hvězdy se prodlužuje, což způsobuje posun absorpčních čar ve spektru hvězdného světla směrem k červenému konci spektra. Tento jev je příkladem Dopplerova jevu a stejný princip platí i pro zvukové vlny. Stejně jako se zvuk ze vzdáleného zdroje snižuje, vlnová délka světla ze vzdáleného zdroje se prodlužuje, což způsobuje jeho posun směrem k červenému konci spektra.
Tento jev objevený Slipherem byl důkazem, že se galaxie od Země vzdalují. Hubble poté studoval 24 galaxií, aby potvrdil Slipherův objev. Na základě skutečnosti, že rudý posuv byl větší u vzdálenějších galaxií, Hubble potvrdil, že vzdálené galaxie se vzdalují rychleji. Také dokázal, že se všechny galaxie od sebe vzdalují, což dokazuje, že se vesmír rozpíná. Tento objev tvořil základ moderní kosmologie a přispěl k hlubšímu pochopení rozpínání vesmíru.
Rozpínání vesmíru lze také dokázat měřením vzdálenosti ke hvězdám. Pulzující proměnné hvězdy se často používají k měření vzdálenosti. Pulzující proměnné hvězdy jsou hvězdy, jejichž vnitřní struktura je nestabilní, což způsobuje jejich periodické rozpínání a smršťování. Jak se hvězdy rozpínají, stávají se jasnějšími a jak se smršťují, slábnou, takže jasnost pulzujících proměnných hvězd se periodicky zvyšuje a snižuje.
Cefeidy, typ pulzující proměnné hvězdy, mají konstantní proporcionální vztah mezi periodou změny jasnosti a svou skutečnou jasností. Hvězdy s dlouhou periodou změny jasnosti jsou ve skutečnosti jasnější, zatímco hvězdy s krátkou periodou jsou ve skutečnosti slabší. Pokud tedy existují dvě cefeidy se stejnou periodou změny jasnosti, skutečný jas těchto dvou hvězd je stejný. Pokud se jedna ze dvou cefeid se stejnou skutečnou jasností jeví tmavší, je tato hvězda dále od pozorovatele. Protože jas světla je nepřímo úměrný druhé mocnině vzdálenosti od hvězdy, je cefeida, která se jeví o čtvrtinu tmavší, ale má stejný cyklus jasnosti, dvakrát tak vzdálená.
Výzkumníci shromáždili výsledky měření vzdáleností hvězd pomocí této metody. S využitím těchto výsledků můžeme potvrdit, že vzdálené galaxie se vzdalují rychleji. Vztah mezi těmito měřeními vzdáleností a rudými posuvy nám umožňuje měřit rychlost rozpínání vesmíru a odhadovat jeho stáří a velikost. Tento proces se stal důležitou oblastí výzkumu v moderní astronomii a kosmologii a nadále vede k novým objevům a teoretickému vývoji.
Kromě toho je jev rudého posuvu považován za jeden z důležitých důkazů teorie velkého třesku a také rozpínání vesmíru. Podle teorie velkého třesku explodoval vesmír z jednoho bodu asi před 13.8 miliardami let a od té doby se rozpíná. Výzkum Slypera a Hubblea poskytl pozorovací důkazy na podporu teorie velkého třesku a položil základ pro rozvoj moderní astronomie. Dnes mnoho astronomů stále studuje rozpínání vesmíru a rudý posuv ve snaze odhalit tajemství vesmíru.
Nedávné studie navíc naznačují, že rozpínání vesmíru se v průběhu času zrychluje. Předpokládá se, že to je způsobeno neznámým zdrojem energie zvaným temná energie, což otevírá nové paradigma v kosmologii. Odhaduje se, že temná energie tvoří asi 68 % hustoty energie vesmíru, ale její skutečná podstata zůstává neznámá. Takový výzkum prohlubuje naše chápání vesmíru a očekává se, že v budoucnu povede k mnoha dalším vzrušujícím objevům.
