Light seconds, light years, light centuries: How to measure extreme distances - Yuan-Sen Ting

Πώς μετράμε αποστάσεις στο διάστημα; Γιουάν-Σεν Τινγκ

Μετάφραση: Constantine Anetakis Επιμέλεια: Stefanos Reppas

Light is the fastest thing we know.

Το φως είναι το ταχύτερο πράγμα που γνωρίζουμε.

It's so fast that we measure enormous distances

Είναι τόσο γρήγορο που μετράμε τεράστιες αποστάσεις

by how long it takes for light to travel them.

από τον χρόνο που χρειάζεται για να τις διανύσει.

In one year, light travels about 6,000,000,000,000 miles,

Σε ένα έτος, το φως ταξιδεύει περίπου 9,5 τρισεκατομμύρια χιλιόμετρα,

a distance we call one light year.

απόσταση που ονομάζεται ένα έτος φωτός.

To give you an idea of just how far this is,

Για να πάρετε μια ιδέα του πόσο μακριά είναι αυτό,

the Moon, which took the Apollo astronauts four days to reach,

η Σελήνη, που οι αστροναύτες του Απόλλο έκαναν τέσσερις μέρες να τη φτάσουν,

is only one light-second from Earth.

απέχει μόλις ένα δευτερόλεπτο φωτός απ' τη Γη.

Meanwhile, the nearest star beyond our own Sun is Proxima Centauri,

Στο μεταξύ, το κοντινότερο αστέρι στον Ήλιο μας είναι ο Εγγύτατος Κενταύρου

4.24 light years away.

που απέχει 4,24 έτη φωτός.

Our Milky Way is on the order of 100,000 light years across.

Ο Γαλαξίας μας έχει διάμετρο της τάξης των 100.000 ετών φωτός.

The nearest galaxy to our own, Andromeda,

Ο κοντινότερος σ' εμάς γαλαξίας, η Ανδρομέδα,

is about 2.5 million light years away

απέχει περίπου 2,5 εκατομμύρια έτη φωτός.

Space is mind-blowingly vast.

Το διάστημα είναι εξωφρενικά απέραντο.

But wait, how do we know how far away stars and galaxies are?

Όμως, πώς γνωρίζουμε πόσο μακριά είναι τ' αστέρια κι οι γαλαξίες;

After all, when we look at the sky, we have a flat, two-dimensional view.

Εντέλει όταν κοιτάμε τον ουρανό, βλέπουμε μια επίπεδη δισδιάστατη εικόνα.

If you point you finger to one star, you can't tell how far the star is,

Αν δείξεις ένα αστέρι με το δάχτυλο δεν μπορείς να υπολογίσεις πόσο απέχει,

so how do astrophysicists figure that out?

οπότε πώς το καταλαβαίνουν οι αστροφυσικοί;

For objects that are very close by,

Για αντικείμενα που βρίσκονται πολύ κοντά,

we can use a concept called trigonometric parallax.

χρησιμοποιούμε αυτό που ονομάζεται τριγωνομετρική παράλλαξη.

The idea is pretty simple.

Η ιδέα είναι πολύ απλή.

Let's do an experiment.

Ας κάνουμε ένα πείραμα.

Stick out your thumb and close your left eye.

Τεντώστε τον αντίχειρα και κλείστε το αριστερό σας μάτι.

Now, open your left eye and close your right eye.

Έπειτα ανοίξτε το αριστερό και κλείστε το δεξί μάτι.

It will look like your thumb has moved,

Θα φανεί πως ο αντίχειρας κινήθηκε,

while more distant background objects have remained in place.

ενώ τα αντικείμενα στο φόντο παρέμειναν ακίνητα.

The same concept applies when we look at the stars,

Το ίδιο ισχύει όταν κοιτάμε τ' άστρα,

but distant stars are much, much farther away than the length of your arm,

όμως αυτά βρίσκονται πολύ μακρύτερα απ' το μήκος του χεριού μας

and the Earth isn't very large,

και η Γη δεν είναι και πολύ μεγάλη,

so even if you had different telescopes across the equator,

έτσι αν είχαμε διαφορετικά τηλεσκόπια κατά μήκος του ισημερινού

you'd not see much of a shift in position.

δεν θα παρατηρούσαμε μεγάλη μετατόπιση.

Instead, we look at the change in the star's apparent location over six months,

Αντ' αυτού παρατηρούμε τη μετατόπιση ενός άστρου ανά εξάμηνο,

the halfway point of the Earth's yearlong orbit around the Sun.

κατά το μέσο της γήινης τροχιάς γύρω απ' τον Ήλιο.

When we measure the relative positions of the stars in summer,

Μετρώντας τις σχετικές θέσεις των άστρων το καλοκαίρι

and then again in winter, it's like looking with your other eye.

κι έπειτα τον χειμώνα, είναι σαν να κοιτάμε με το άλλο μάτι.

Nearby stars seem to have moved against the background

Τα κοντινά άστρα μοιάζουν να κινούνται

of the more distant stars and galaxies.

σε σχέση με τα πιο μακρινά άστρα και τους γαλαξίες.

But this method only works for objects no more than a few thousand light years away.

Όμως αυτή η μέθοδος ισχύει για άστρα που απέχουν λίγες χιλιάδες έτη φωτός.

Beyond our own galaxy, the distances are so great

Πέρα απ' τον Γαλαξία μας, οι αποστάσεις είναι τόσο τεράστιες

that the parallax is too small to detect with even our most sensitive instruments.

που η παράλλαξη είναι μη ανιχνεύσιμη ακόμα και με τα πιο ευαίσθητα όργανα.

So at this point we have to rely on a different method

Εδώ πρέπει να στηριχτούμε σε μια άλλη μέδοδο

using indicators we call standard candles.

χρησιμοποιώντας ως δείκτες πηγές γνωστής λαμπρότητας.

Standard candles are objects whose intrinsic brightness, or luminosity,

Οι πηγές γνωστής λαμπρότητας είναι αντικείμενα που γνωρίζουμε πολύ καλά

we know really well.

τη λαμπρότητα ή τη φωτεινότητά τους.

For example, if you know how bright your light bulb is,

Αν για παράδειγμα γνωρίζουμε πόσο φωτεινή είναι η λάμπα σας

and you ask your friend to hold the light bulb and walk away from you,

και ζητήσουμε από κάποιον να την κρατήσει και ν' απομακρυνθεί από εμάς,

you know that the amount of light you receive from your friend

τότε γνωρίζουμε πως η ποσότητα φωτός που λαμβάνουμε απ' αυτόν

will decrease by the distance squared.

θα ελαττωθεί κατά το τετράγωνο της απόστασης.

So by comparing the amount of light you receive

Συγκρίνοντας το φως που λαμβάνουμε

to the intrinsic brightness of the light bulb,

με τη γνωστή φωτεινότητα της λάμπας,

you can then tell how far away your friend is.

υπολογίζουμε την απόσταση του άλλου.

In astronomy, our light bulb turns out to be a special type of star

Στην αστρονομία τον ρόλο της λάμπας παίζει ένας ειδικός τύπος άστρου

called a cepheid variable.

που ονομάζεται μεταβλητή κηφείδα.

These stars are internally unstable,

Αυτά τα άστρα είναι εσωτερικά ασταθή,

like a constantly inflating and deflating balloon.

σαν μπαλόνια που διαρκώς φουσκώνουν και ξεφουσκώνουν.

And because the expansion and contraction causes their brightness to vary,

Καθώς η διαστολή κι η συστολή προκαλεί αλλαγές στη φωτεινότητά τους,

we can calculate their luminosity by measuring the period of this cycle,

υπολογίζουμε τη λαμπρότητα μέσω της περιόδου αυτού του κύκλου,

with more luminous stars changing more slowly.

με τα πιο λαμπρά άστρα ν' αλλάζουν βραδύτερα.

By comparing the light we observe from these stars

Συγκρίνοντας το φως που παρατηρούμε από αυτά τα άστρα

to the intrinsic brightness we've calculated this way,

με την εγγενή λαμπρότητα που μετρήσαμε με αυτόν τον τρόπο,

we can tell how far away they are.

υπολογίζουμε την απόσταση στην οποία βρίσκονται.

Unfortunately, this is still not the end of the story.

Δυστυχώς δεν τελειώνουμε εδώ.

We can only observe individual stars up to about 40,000,000 light years away,

Μπορούμε να παρατηρήσουμε μεμονωμένα άστρα σε απόσταση έως 40 εκατομμύρια ετών φωτός.

after which they become too blurry to resolve.

Ύστερα γίνονται πολύ θολά για να υπολογίσουμε.

But luckily we have another type of standard candle:

Ευτυχώς όμως διαθέτουμε έναν άλλο τύπο πηγής γνωστής λαμπρότητας.

the famous type 1a supernova.

Τους περίφημους υπερκαινοφανείς τύπου 1α.

Supernovae, giant stellar explosions are one of the ways that stars die.

Οι υπερκαινοφανείς είναι γιγάντιες εκρήξεις άστρων, ένας τρόπος θανάτου τους.

These explosions are so bright,

Αυτές οι εκρήξεις είναι τόσο λαμπρές,

that they outshine the galaxies where they occur.

που καλύπτουν τη λάμψη των γαλαξιών.

So even when we can't see individual stars in a galaxy,

Ακόμα κι όταν δεν μπορούμε να δούμε μεμονωμένα άστρα σ' έναν γαλαξία

we can still see supernovae when they happen.

μπορούμε να δούμε τους υπερκαινοφανείς όταν εκρήγνυνται.

And type 1a supernovae turn out to be usable as standard candles

Ο τύπος υπερκαινοφανών 1α είναι χρήσιμος ως πηγή γνωστής λαμπρότητας

because intrinsically bright ones fade slower than fainter ones.

γιατί οι λαμπρότεροι εξασθενούν βραδύτερα απ' τους ασθενέστερους.

Through our understanding of this relationship

Μέσω της κατανόησης αυτής της σχέσης

between brightness and decline rate,

ανάμεσα στη φωτεινότητα και στον ρυθμό εξασθένισης,

we can use these supernovae to probe distances

μετράμε αποστάσεις μέσω των υπερκαινοφανών

up to several billions of light years away.

έως μερικά δισεκατομμύρια έτη φωτός.

But why is it important to see such distant objects anyway?

Όμως, ποια η σημασία της παρατήρησης τόσο μακρινών αντικειμένων;

Well, remember how fast light travels.

Ας θυμηθούμε πόσο γρήγορα ταξιδεύει το φως.

For example, the light emitted by the Sun will take eight minutes to reach us,

Το φως του Ήλιου, για παράδειγμα, φτάνει στη Γη σε οκτώ λεπτά,

which means that the light we see now is a picture of the Sun eight minutes ago.

που σημαίνει ότι αυτό που βλέπουμε είναι μια εικόνα του Ήλιου προ οκτώ λεπτών.

When you look at the Big Dipper,

Όταν κοιτάμε τη Μεγάλη Άρκτο,

you're seeing what it looked like 80 years ago.

βλέπουμε πώς έμοιαζε πριν από ογδόντα χρόνια.

And those smudgy galaxies?

Κι εκείνοι οι θολοί γαλαξίες;

They're millions of light years away.

Βρίσκονται εκατομμύρια έτη φωτός μακριά.

It has taken millions of years for that light to reach us.

Το φως τους έκανε εκατομμύρια χρόνια να μας φτάσει

So the universe itself is in some sense an inbuilt time machine.

Το σύμπαν είναι κατά κάποιον τρόπο μια χρονομηχανή από μόνο του.

The further we can look back, the younger the universe we are probing.

Όσο μακρύτερα κοιτάμε, τόσο νεώτερο το παρατηρούμε.

Astrophysicists try to read the history of the universe,

Οι αστροφυσικοί προσπαθούν να διαβάσουν τη συμπαντική ιστορία,

and understand how and where we come from.

και να κατανοήσουν πώς κι από πού προήλθαμε.

The universe is constantly sending us information in the form of light.

Το σύμπαν μας στέλνει διαρκώς πληροφορίες με τη μορφή φωτός.

All that remains if for us to decode it.

Σ' εμάς απομένει να τις αποκωδικοποιήσουμε.