Ce este un an-lumină?

Anul-lumină este o unitate de măsură indispensabilă pentru oricine încearcă să înțeleagă spațiul cosmic. Puneți un grup de astronomi să vorbească și îi veți auzi spunând „ani-lumină” cam la fel de des cum îi auziți pe fanii fotbalului menționând „yarzi.”

Pentru cei care nu sunt oameni de știință, totuși, anul-lumină poate fi un concept derutant. Este o unitate de distanță, chiar dacă ar putea suna ca o unitate de timp. Adăugând la confuzie, filmele științifico-fantastice și emisiunile de televiziune greșesc în mod obișnuit acest concept.

Inclusiv serialul original „Star Trek” a greșit anii-lumină. Într-un episod din 1968, prințesa extraterestră Elaan din Troyius îi spune căpitanului Kirk că ar prefera să se ascundă în camera ei timp de „10 ani-lumină” decât să iasă și să vorbească cu el. Oops.

Cât de departe este un an-lumină?

Un an-lumină este distanța pe care o parcurge un fascicul de lumină în vid într-un an. Este important să se precizeze vidul deoarece lumina încetinește atunci când trece prin orice fel de materie. (În apă, de exemplu, se deplasează cu aproximativ 25% mai încet.) Cea mai mare parte a universului este un vid aproape perfect, astfel încât astronomii pot presupune, în general, că lumina se deplasează cu viteza sa maximă.

Lumina se deplasează cu 299.792.458 metri (186.282,397 mile) pe secundă. Înmulțiți acest număr cu numărul de secunde dintr-un an (31.557.600) și veți obține răspunsul: Un an-lumină reprezintă 9.460.730.473.000 de kilometri sau 5.878.625.373.000 de mile.

Acestea sunt probabil mai multe cifre decât căutați. Rotunjiți-o la 6 trilioane de mile și sunteți încă suficient de aproape pentru orice conversație între tocilari cunoscători.

De ce astronomii măsoară distanțele în ani-lumină?

Unitățile familiare precum kilometri și mile sunt absurd de mici pentru a descrie vastitatea cosmosului. Să luăm exemplul lui Proxima Centauri, cea mai apropiată stea dincolo de Soare. Ați putea spune că se află la o distanță de aproximativ 24.900.000.000.000.000 de mile – sau să economisiți o mulțime de respirație și să numiți distanța o distanță ordonată de 4,24 ani-lumină.

Majoritatea stelelor pe care le vedeți noaptea se află la câteva sute de ani-lumină de Pământ. Galaxia Calea Lactee în care trăim se întâmplă să aibă un frumos și rotund diametru de 100.000 de ani-lumină. Galaxia Andromeda se află la o distanță de 2,54 milioane de ani-lumină – un număr mare, dar totuși mult mai ușor de gestionat decât „14 quintilioane, 900 de cvadrilioane de mile.”

Înseamnă că anii-lumină sunt doar o măsură a distanței, nu și a timpului?

Strict vorbind, da. Un an-lumină este o unitate de măsură a distanței, la fel ca picioarele și inci. Dacă doriți să evitați orice confuzie, vă puteți opri aici.

Dar mai există o altă latură fascinantă a poveștii anilor-lumină. Deoarece lumina se mișcă cu o viteză finită, tot ceea ce vedeți este depășit: Viziunea ta asupra lumii este de fapt o imagine a ceea ce arătau lucrurile în momentul în care lumina lor a început să călătorească spre tine.

Dacă te uiți în cealaltă parte a unei camere, decalajul este de doar câteva miliardimi de secundă – absolut imperceptibil. Priviți luna și o vedeți așa cum era cu o secundă și jumătate în urmă. Priviți un apus de soare, și vedeți soarele de acum 8,3 minute.

Efectul este mult mai pronunțat pentru stele. Acestea se află la ani-lumină depărtare, așa că atunci când le priviți vă uitați la ele vă uitați cu ani în trecut.

Sirius, cea mai strălucitoare stea de pe cer, se află la 8,6 ani-lumină de Pământ, ceea ce înseamnă că lumina pe care o vedeți a plecat de la ea acum 8,6 ani. Altfel spus, noi vedem întotdeauna Sirius așa cum era acum 8,6 ani. Deneb, o stea proeminentă de vară din constelația Cygnus, se află la aproximativ 2.500 de ani lumină distanță. Strălucirea sa sclipitoare era deja în drum spre noi în timp ce Aristotel era în viață.

Și amintiți-vă, alte galaxii sunt chiar mai îndepărtate. Telescoapele puternice precum Hubble pot detecta galaxii a căror lumină călătorește în drumul nostru de miliarde de ani. Astfel, acele imagini eterice ale lui Hubble ne arată galaxiile așa cum erau cu miliarde de ani în urmă – în unele cazuri, dintr-un timp înainte ca Pământul să fi existat.

În concluzie, un an-lumină descrie doar distanța – dar lumina însăși oferă un fel de mașină a timpului, permițându-ne să observăm cosmosul așa cum era cu mult timp în urmă.

Cum cunoaștem viteza luminii?

Inteligența crucială a venit de la Ole Rømer, un astronom danez din secolul al XVII-lea. În timpul anilor 1660, el studia unul dintre sateliții lui Jupiter, Io, când a observat ceva ciudat: când Jupiter și Pământul se aflau la cea mai mare distanță unul față de celălalt, Io aluneca în umbra lui Jupiter cu câteva minute mai târziu decât preziceau astronomii. Când cele două planete erau cel mai aproape una de cealaltă, evenimentul părea să se producă cu câteva minute mai devreme.

Rømer și-a dat seama că întârzierea nu avea nimic de-a face cu Io. Mai degrabă, era o iluzie cauzată de timpul necesar pentru ca lumina să parcurgă distanța suplimentară atunci când Pământul și Jupiter se află pe părți opuse ale Soarelui. Calculele sale au arătat că lumina parcurge 131.000 de mile pe secundă – o estimare remarcabil de bună, având în vedere că el făcea această lucrare la doar 60 de ani după inventarea telescopului.

Cine a inventat termenul de an-lumină?

„Conceptul de viteză a luminii ca măsură a distanței a apărut deja la sfârșitul secolului al XVII-lea, ca urmare a descoperirii finitudinii vitezei luminii de către Rømer”, spune Frédéric Arenou, astronom și istoric al științei la Observatorul din Paris.

Oamenii au aderat la această idee atât de repede încât este imposibil de creditat cu certitudine vreun individ. Cu toate acestea, Arenou indică un candidat bun: savantul englez Francis Roberts, care, în 1694, a meditat că „Lumina ia mai mult timp pentru a călători de la stele până la noi, decât noi pentru a face o călătorie în India de Vest.”

La început, aceste idei erau în mod necesar vagi, deoarece oamenii de știință aveau doar o idee aproximativă despre cât de departe sunt stelele. Momentul revoluționar a avut loc în 1838, când astronomul german Friedrich Bessel a măsurat distanța exactă până la steaua 61 Cygni. Descriind cifra uriașă pe care a obținut-o, Bessel a scris că „lumina are nevoie de 10,3 ani pentru a parcurge această distanță”. Acesta este cel mai apropiat lucru de un moment specific în care s-a născut conceptul specific de an-lumină.

În câteva decenii, anul-lumină era ceva obișnuit în scrierile de popularizare a științei. Dar Arenou spune că astronomii profesioniști s-au împotrivit mult timp folosirii termenului – și dintr-un motiv surprinzător. Ei considerau că anul-lumină nu este suficient de științific, deoarece nu poate fi măsurat direct.

Cum măsoară astronomii distanțele în ani-lumină?

Bessel a calculat distanța până la 61 Cygni prin observarea paralaxei, mișcarea aparentă de du-te-vino pe cer cauzată de mișcarea Pământului în jurul Soarelui.

Paralaxa este încă unul dintre cele mai puternice instrumente ale astronomilor pentru măsurarea distanțelor. Agenția Spațială Europeană a cheltuit 650 de milioane de euro (750 de milioane de dolari) pentru telescopul spațial Gaia, care folosește în prezent paralaxele pentru a măsura distanțele la peste un miliard de stele din galaxia noastră.

Dincolo de Calea Lactee, unde paralaxele sunt prea mici chiar și pentru ca Gaia să le detecteze, astronomii calculează distanțele prin observarea anumitor tipuri de stele variabile sau a exploziilor strălucitoare de supernove. Totuși, aceste abordări se bazează în continuare pe măsurătorile de paralaxă ca punct de referință.

Pentru că munca lor este atât de adânc înrădăcinată în paralaxă, astronomii folosesc în mod obișnuit o a doua unitate de distanță, parsecul („parallax arc-secundă”, un unghi mic). Un parsec este egal cu 3,26 ani-lumină. Uneori, parsecul este mai relevant din punct de vedere științific, dar cercetătorii trec adesea de la un termen la altul fără un motiv evident, cu excepția stilului.

Din păcate, „sec” din parsec sună ca o unitate de timp, ceea ce duce la mai multă confuzie. În filmul „Războiul Stelelor: O nouă speranță” din 1977, Han Solo se laudă că „a făcut cursa Kessel Run în mai puțin de 12 parsecs”. Fanii Războiului Stelelor s-au încurcat în noduri încercând să explice această gafă evidentă. Mai bine să rămânem la anul-lumină. Este toată astronomia de care aveți nevoie – și vă permite să vă delectați și cu călătoriile în timp.

Vreți mai multe povești despre ASTRONOMIE?

• Ce este o planetă pitică?
• „Luni fantomă” descoperite pe orbita Pământului
• O uriașă „planetă” necunoscută are un câmp magnetic pe care oamenii de știință nu-l pot explica

FOLLOW NBC NEWS MACH ON TWITTER, FACEBOOK, AND INSTAGRAM.