A fényév nélkülözhetetlen mértékegység mindazok számára, akik megpróbálják megérteni a világűrt. Ha egy csoport csillagász beszélget, körülbelül olyan gyakran halljuk tőlük a “fényév” szót, mint a futballszurkolók a “yard” szót.
A nem tudósok számára azonban a fényév zavarba ejtő fogalom lehet. Ez egy távolságegység, még ha úgy is hangzik, mint egy időegység. A zavart csak fokozza, hogy a sci-fi filmek és tévéműsorok rendszeresen elrontják a fogalmat.
Még az eredeti “Star Trek” sorozat is rosszul értelmezi a fényéveket. Egy 1968-as epizódban az idegen Elaan of Troyius hercegnő azt mondja Kirk kapitánynak, hogy inkább elbújik a szobájában “10 fényévre”, minthogy kijöjjön és beszéljen vele. Hoppá.
Milyen messze van egy fényév?
A fényév az a távolság, amit egy fénysugár vákuumban egy év alatt megtesz. Azért fontos a vákuumot megadni, mert a fény lelassul, ahogy bármilyen anyagon áthalad. (Vízben például körülbelül 25 százalékkal lassabban halad.) A világegyetem nagy része közel tökéletes vákuum, így a csillagászok általában feltételezhetik, hogy a fény a legnagyobb sebességgel halad.
A fény másodpercenként 299 792 458 méter (186 282,397 mérföld) sebességgel halad. Szorozzuk meg ezt a számot az egy évben található másodpercek számával (31 557 600), és megkapjuk a választ: Egy fényév 9 460 730 473 000 kilométer, azaz 5 878 625 373 000 mérföld.
Ez valószínűleg több számjegy, mint amit kerestél. Kerekítsd fel 6 billió mérföldre, és még mindig elég közel vagy bármelyik hozzáértő kocka beszélgetéséhez.
Miért mérik a csillagászok a távolságot fényévekben?
Az olyan ismert egységek, mint a kilométer és a mérföld, abszurdan kicsik a kozmosz kiterjedésének leírására. Vegyük például a Proxima Centaurit, a Naphoz legközelebbi csillagot. Mondhatnánk, hogy körülbelül 24 900 000 000 000 000 kilométerre van – vagy megspórolhatnánk egy csomó lélegzetvételnyi időt, és nevezhetnénk a távolságot takaros 4,24 fényévnek.
A legtöbb csillag, amit éjszaka látunk, néhány száz fényéven belül van a Földtől. A Tejútrendszer galaxisa, amelyben élünk, történetesen szép kerek 100 000 fényév átmérőjű. Az Androméda-galaxis 2,54 millió fényévre van – nagy szám, de még mindig sokkal kezelhetőbb, mint a “14 kvintillió 900 kvadrillió mérföld.”
A fényév tehát csak a távolságot méri, az időt nem?
Szigorúan véve igen. A fényév a távolság mértékegysége, akárcsak a láb és a hüvelyk. Ha el akarod kerülni a félreértéseket, itt meg is állhatsz.
A fényév történetének azonban van egy másik izgalmas oldala is. Mivel a fény véges sebességgel mozog, minden, amit látsz, elavult: A világról alkotott képed valójában annak a képe, ahogy a dolgok kinéztek abban a pillanatban, amikor a fényük elkezdett feléd haladni.
Ha egy szoba másik végébe bámulsz, a késés mindössze a másodperc milliárdod része – teljesen észrevehetetlen. Nézz a Holdra, és úgy látod, ahogy másfél másodperccel ezelőtt volt. Nézd a naplementét, és a 8,3 perccel ezelőtti napot látod.
A hatás sokkal kifejezettebb a csillagok esetében. Ezek fényévekre vannak tőlünk, így amikor rájuk nézünk, évekkel a múltba tekintünk.
A Szíriusz, az ég legfényesebb csillaga 8,6 fényévre van a Földtől, ami azt jelenti, hogy az általunk látott fény 8,6 évvel ezelőtt hagyta el azt. Másképpen fogalmazva, a Szíriuszt mindig úgy látjuk, ahogyan 8,6 évvel ezelőtt volt. A Deneb, egy kiemelkedő nyári csillag a Cygnus csillagképben, körülbelül 2500 fényévre van tőlünk. Csillogó fénye már akkor is úton volt hozzánk, amikor Arisztotelész még élt.
És ne feledjük, más galaxisok még ennél is messzebb vannak. Az olyan nagy teljesítményű teleszkópok, mint a Hubble, képesek olyan galaxisokat észlelni, amelyek fénye már évmilliárdok óta úton van felénk. Így azok az éteri Hubble-felvételek olyan galaxisokat mutatnak nekünk, amilyenek évmilliárdokkal ezelőtt voltak – egyes esetekben a Föld létezése előtti időkből.
Röviden, a fényév csak a távolságot írja le – de maga a fény egyfajta időgépet biztosít, amely lehetővé teszi számunkra, hogy megfigyeljük a kozmoszt, ahogyan az régen volt.
Honnan tudjuk a fény sebességét?
A döntő felismerés Ole Rømertől, egy 17. századi dán csillagásztól származik. Az 1660-as években a Jupiter egyik holdját, az Io-t tanulmányozta, amikor valami furcsát vett észre: amikor a Jupiter és a Föld a legnagyobb távolságra volt egymástól, az Io néhány perccel később csúszott a Jupiter árnyékába, mint azt a csillagászok megjósolták. Amikor a két bolygó a legközelebb volt egymáshoz, az esemény néhány perccel korábban következett be.
Rømer rájött, hogy a késésnek semmi köze az Io-hoz. Inkább egy illúzió volt, amit az az idő okozott, ami a fénynek kell ahhoz, hogy megtegye az extra távolságot, amikor a Föld és a Jupiter a Nap ellentétes oldalán van. Számításai azt mutatták, hogy a fény másodpercenként 131 000 mérföldet tesz meg – ez figyelemre méltóan jó becslés, figyelembe véve, hogy ezt a munkát mindössze 60 évvel a távcső feltalálása után végezte.
Ki találta ki a fényév kifejezést?
“A fénysebesség mint távolságmérés fogalma már a 17. század végén felmerült, miután Rømer felfedezte a fénysebesség végességét” – mondja Frédéric Arenou, a párizsi csillagvizsgáló csillagász és tudománytörténész.
Az emberek olyan gyorsan ragadtak rá az ötletre, hogy lehetetlen egyetlen személyt is biztosra venni. Arenou azonban egy jó jelöltet említ: Francis Roberts angol tudóst, aki 1694-ben arról elmélkedett, hogy “A fénynek több időbe telik a csillagoktól hozzánk eljutni, mint nekünk egy nyugat-indiai út megtétele.”
Elsőre ezek az elképzelések szükségszerűen homályosak voltak, mivel a tudósoknak csak hozzávetőleges elképzeléseik voltak arról, hogy milyen messze vannak a csillagok. Az áttörő pillanat 1838-ban következett be, amikor Friedrich Bessel német csillagász megmérte a 61 Cygni csillag pontos távolságát. A kapott hatalmas számot leírva Bessel azt írta, hogy “a fény 10,3 évet vesz igénybe e távolság megtételéhez”. Ez áll a legközelebb ahhoz a konkrét pillanathoz, amikor a fényév konkrét fogalma megszületett.
Pár évtizeden belül a fényév mindennapos volt a népszerű tudományos írásokban. Arenou szerint azonban a hivatásos csillagászok sokáig ellenálltak a kifejezés használatának – méghozzá meglepő okból. A fényévet nem tartották eléggé tudományosnak, mivel nem lehet közvetlenül mérni.
Hogyan mérik a csillagászok a távolságokat fényévekben?
Bessel a 61 Cygni távolságát a parallaxis, vagyis a Föld Nap körüli mozgása által okozott látszólagos oda-vissza mozgás megfigyelésével számolta ki.
A parallaxis még mindig a csillagászok egyik leghatékonyabb eszköze a távolság mérésére. Az Európai Űrügynökség 650 millió eurót (750 millió dollárt) költött a Gaia űrteleszkópra, amely jelenleg a parallaxis segítségével több mint egymilliárd csillag távolságát méri galaxisunkban.
A Tejútrendszeren túl, ahol a parallaxis még a Gaia számára is túl kicsi ahhoz, hogy észlelje, a csillagászok bizonyos típusú változócsillagok vagy ragyogó szupernóva-robbanások megfigyelésével számítják ki a távolságokat. Ezek a megközelítések azonban még mindig a parallaxismérésekre támaszkodnak, mint viszonyítási pontra.
Miatt, hogy munkájuk olyan mélyen gyökerezik a parallaxisban, a csillagászok általában egy második távolságegységet, a parszek-et (“parallaxis ívmásodperc”, egy kis szög) használják. Egy parszek 3,26 fényévnek felel meg. Néha a parszek tudományosan relevánsabb, de a kutatók gyakran váltogatják a két kifejezést, a stíluson kívül semmilyen nyilvánvaló okból.
A parszekben szereplő “sec” sajnos úgy hangzik, mint egy időegység, ami még több zavart okoz. Az 1977-es “Csillagok háborúja: Egy új remény” című filmben Han Solo azzal dicsekszik, hogy “kevesebb mint 12 parszek alatt tette meg a Kessel Run-t”. A Star Wars-rajongók csomóba kötötték magukat, hogy megpróbálják megmagyarázni ezt a nyilvánvaló baklövést. Jobb, ha maradunk a fényévnél. Ez minden csillagászat, amire szükséged van – és az időutazásban is elmerülhetsz vele.
TÖBB TÖRTÉNETET KELL AZ ASZTRONÓMIÁBÓL?
- Mi az a törpebolygó?
- “Szellemholdakat” fedeztek fel a Föld körüli pályán
- Hatalmas “kóbor bolygónak” van mágneses mezeje, amit a tudósok nem tudnak megmagyarázni
KÖVETI AZ NBC NEWS MACH-ot TWITTEREN, FACEBOOKON ÉS INSTAGRAMON.