Selles blogipostituses tutvustame tähtede heleduse tsüklit kasutavat kauguse mõõtmise meetodit ja selle seost universumi paisumisega.
20. sajandi alguses avastas Ameerika astronoom Slipher välisgalaktikate tähtede spektreid uurides punanihke nähtuse. Punanihe viitab tähevalguse neeldumisjoonte nihkumisele välisgalaktikatelt spektri punase otsa poole. Neeldumisjooned on mustad jooned, mis ilmuvad tähevalguse spektrisse. Need jooned ilmuvad siis, kui tähevalgus läbib tähe atmosfääri ja teatud valguse lainepikkused neelavad atmosfääri elemendid. Seega, kui neeldumisjoonte tüübid on samad, tähendab see, et selle tähe atmosfääris esinevad samad elemendid.
Slyperi avastus tekitas tolleaegses astronoomiaringkondades suurt elevust. 20. sajandi algus oli intensiivse astronoomilise uurimistöö periood, mil paljud astronoomid uurisid uusi kosmilisi nähtusi ja teooriaid. Slyperi uurimistööl oli selles trendis oluline roll ja tema avastusest sai pöördepunkt astronoomiauuringute suunas. Punanihke nähtus andis olulisi vihjeid universumi struktuuri ja evolutsiooni mõistmiseks.
Miks ilmneb punanihke fenomen väliste galaktikate tähevalguse spektris? Nähtavas valguses on nii, et mida lühem on tähevalguse lainepikkus, seda sinisem see paistab, ja mida pikem on lainepikkus, seda punasem see paistab. Meist eemalduval valgusel on pikem lainepikkus. Seega, kui täht liigub Maa vaatluspunktist eemale, muutub tähelt tuleva valguse lainepikkus pikemaks, põhjustades tähevalguse spektri neeldumisjoonte nihkumist spektri punase otsa poole. See nähtus on näide Doppleri efektist ja sama põhimõte kehtib ka helilainete kohta. Nii nagu kaugest allikast tuleva heli heli muutub madalamaks, muutub kaugest allikast tuleva valguse lainepikkus pikemaks, põhjustades selle nihkumist spektri punase otsa poole.
See Slipheri avastatud nähtus oli tõendiks, et galaktikad liikusid Maast eemale. Seejärel uuris Hubble 24 galaktikat, et Slipheri avastust kinnitada. Tuginedes tõsiasjale, et punanihe oli kaugemate galaktikate puhul suurem, kinnitas Hubble, et kaugemad galaktikad liikusid kiiremini eemale. Ta tõestas ka, et kõik galaktikad liiguvad üksteisest eemale, tõestades, et universum paisub. See avastus pani aluse tänapäevasele kosmoloogiale ja aitas kaasa universumi paisumise sügavamale mõistmisele.
Universumi paisumist saab tõestada ka tähtede kauguse mõõtmisega. Pulseerivaid muutlikke tähti kasutatakse sageli kauguse mõõtmiseks. Pulseerivad muutlikud tähed on tähed, mille sisemine struktuur on ebastabiilne, mistõttu nad perioodiliselt paisuvad ja kokku tõmbuvad. Tähed paisudes muutuvad nad heledamaks ja kokku tõmbudes tuhmimaks, seega pulseerivate muutlike tähtede heledus perioodiliselt suureneb ja väheneb.
Tsefeid-muutujad, mis on pulseerivate muutlike tähtede tüüp, omavad heleduse muutumise perioodi ja tegeliku heleduse vahel pidevat proportsionaalset seost. Pika heleduse muutumise perioodiga tähed on tegelikult heledamad, lühikese perioodiga tähed aga tegelikult tuhmimad. Seega, kui on kaks sama heleduse muutumise perioodiga tsefeid-muutujat, on nende kahe tähe tegelik heledus sama. Kui üks kahest sama tegeliku heledusega tsefeid-muutuvast tähest paistab tumedam, on see täht vaatlejast kaugemal. Kuna valguse heledus on pöördvõrdeline tähe kauguse ruuduga, on veerandi võrra tumedam, kuid sama heledustsükliga tsefeid-muutuv täht kaks korda kaugemal.
Teadlased on selle meetodi abil kogunud tähtede kauguste mõõtmise tulemusi. Nende tulemuste abil saame kinnitada, et kauged galaktikad liiguvad kiiremini eemale. Nende kauguse mõõtmiste ja punanihete vaheline seos võimaldab meil mõõta universumi paisumiskiirust ning hinnata selle vanust ja suurust. Sellest protsessist on saanud oluline uurimisvaldkond tänapäeva astronoomias ja kosmoloogias ning see viib jätkuvalt uute avastuste ja teoreetiliste arenguteni.
Lisaks peetakse punanihke fenomeni Suure Paugu teooria ja universumi paisumise üheks oluliseks tõendiks. Suure Paugu teooria kohaselt plahvatas universum ühest punktist umbes 13.8 miljardit aastat tagasi ja on sellest ajast alates paisunud. Slyperi ja Hubble'i uuringud andsid vaatluslikke tõendeid Suure Paugu teooria toetuseks ja panid aluse tänapäevase astronoomia arengule. Tänapäeval uurivad paljud astronoomid endiselt universumi paisumist ja punanihet, et paljastada universumi saladusi.
Lisaks näitavad hiljutised uuringud, et universumi paisumine aja jooksul kiireneb. Arvatakse, et selle põhjuseks on tundmatu energiaallikas, mida nimetatakse tumeenergiaks ja mis avab kosmoloogias uue paradigma. Hinnanguliselt moodustab tumeenergia umbes 68% universumi energiatihedusest, kuid selle tegelik olemus on endiselt teadmata. Selline uurimistöö süvendab meie arusaama universumist ja eeldatavasti viib see tulevikus paljude põnevate avastusteni.
