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

အာကာသထဲမှာ အကွာအဝေးကို တိုင်ကြပုံ - Yuan-Sen Ting

Translator: Myo Aung Reviewer: sann tint

Light is the fastest thing we know.

ကျွန်တော်တို့ သိတဲ့ထဲမယ် အလင်းရောင်ဟာ အမြန်ဆုံးပါ။

It's so fast that we measure enormous distances

မြန်လွန်လို့ အရမ်းကို ဝေးလှတဲ့ အကွာအဝေးကို တိုင်းထွာရာတွင်

၎င်းတို့ဆီကို ရောက်ဖို့ အလင်းရောင်အနေနဲ့ သွားရတဲ့ ကာလကို တိုင်းကြပါတယ်။

by how long it takes for light to travel them.

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

တစ်နှစ်အတွင်းမှာ၊ အလင်းရောင်ဟာ မိုင် ၆,၀၀၀,၀၀၀,၀၀၀,၀၀၀ ခရီးသွားနိုင်တယ်။

a distance we call one light year.

အဲဒါကို ကျွန်တော်တို့က အလင်းနှစ် နှစ်လို့ ခေါ်ပါတယ်။

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

အဲဒါ ဘယ်လောက် ဝေးလဲဆိုတာကို နားလည်နိုင်ဖို့အတွက်၊

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

အပိုလို အာကာသယာဉ်မှူးတွေ လေးရက်ကြာ သွားခဲ့ရတဲ့ လ ဟာ

is only one light-second from Earth.

ကမ္ဘာဂြိုဟ်ထံမှ အလင်း တစ်စက္ကန့် အကွာမှာ ရှိပါတယ်။

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

ပြီးတော့ နေစကြာဝဠာ အပြင်က အနီးဆုံးကြယ် Proxima Centauri ဆိုရင်

4.24 light years away.

၄. ၂၄ အလင်းနှစ် ဝေးပါတယ်။

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

ကျွန်တော်တို့ရဲ့ နဂါးငွေ့တန်း ကျတော့ အလင်းနှစ် ၁၀၀ ၀၀၀ ခန့်ဝေးပါတယ်။

The nearest galaxy to our own, Andromeda,

ကျွန်တော်တို့နဲ့ အနီးဆုံး ကြယ်စုဖြစ်တဲ့ Andromeda ဟာ

is about 2.5 million light years away

အလင်းနှစ် ၂.၅ သန်း ဝေးပါတယ်။

Space is mind-blowingly vast.

အာကာသဟာ ခန့်မှန်းမရအောင်ကို ကျယ်ဝန်းလှပါတယ်။

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

ဒါနဲ့၊ အဲဒီကြယ်တွေ၊ ကြယ်စုတွေ ဘယ်လောက် ဝေးတာကို ကျွန်တော်တို့ ဘယ်လိုလုပ် သိလဲ?

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

ကျွန်တော်တို့ ကောင်းကင်ကို ကြည့်လိုက်ရင် ပြားချပ်နေသလို မြင်ရပါတယ်။

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

ကျွန်တော်တို့က ကြယ်တစ်ပွင့်ဆီကို ထိုးပြလို့ ဘယ်လောက် ဝေးတာကို မပြောနိုင်ပါ။

so how do astrophysicists figure that out?

အဲဒါကို နက္ခတရူပဗေဒ ပညာရှင်တွေကို ဘယ်လို တိုင်းကြတာလဲ?

For objects that are very close by,

အတော့ကို နီးတဲ့ အရာတွေအတွက်

we can use a concept called trigonometric parallax.

ကျွန်တော်တို့ တရီဂိုနိုမေတြီ parallax ဆိုတာကို သုံးပါတယ်။

The idea is pretty simple.

အဲဒါဟာ အတော်ကလေး လွယ်ပါတယ်။

Let's do an experiment.

စမ်းသပ်မှု တစ်ခု လုပ်ကြည့်ကြပါစို့။

Stick out your thumb and close your left eye.

သင့် လက်မကို ဆန့်ထုတ်လိုက်ပြီး သင့် ဘယ်မျက်လုံးကို ပိတ်လိုက်ပါ။

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

အခုတော့ သင့် ဘယ်မျက်လုံးကို ဖွင့်လိုက်ပြီး ညာမျက်လုံးကို ပိတ်လိုက်ပါ။

It will look like your thumb has moved,

သင့် လက်မရဲ့ နေရာဟာ ရွေ့သွားသလို ထင်ရပေမဲ့

while more distant background objects have remained in place.

ပိုဝေးတဲ့ နောက်ခံ အရာတွေကျတော့ နေရာ မပြောင်းဘူးလို့ ထင်ရတယ်။

ကျွန်တော်တို့ ကြယ်တွေဆီကို ကြည့်တဲ့ အခါမှာလည်း အလားတူ ကြုံရမှာပါ၊

The same concept applies when we look at the stars,

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

ဒါပေမဲ့၊ ဝေးလံလှတဲ့ ကြယ်တွေဟာ ဆန့်ထားတဲ့ လက်မောင်းထက် များစွာမှ ပိုဝေးပါတယ်၊

ကမ္ဘာကြီးဟာလည်း သိပ် မကြီးလှပါဘူး၊

and the Earth isn't very large,

so even if you had different telescopes across the equator,

အီကွေတာ တလျှောက်မှာ မှန်ပြောင်းတွေကို ချထားတောင်မှ၊

နေရာ ရွေ့မှုကို တွေ့ဖို့ ခဲယဉ်းပါတယ်။

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

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

အဲဒါအစား၊ ကြယ်ရဲ့ နေရာပြောင်းမှုကို ခြောက်လအကြာမှာ ကြည့်ပါတယ်၊

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

ကမ္ဘာကြီးက နေကို ပတ်တဲ့ ပတ်လည် ခရီးတစ်ဝက် နေရာကို ပြောတာပါ။

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

ကျွန်တော်တို့က ကြယ်တွေ အချင်းချင်း တည်နေကြပုံကို နွေရာသီမှာ တိုင်းလိုက်ပြီး၊

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

ထပ်ပြီး ဆောင်းရာသီမှာ ဆိုင်းလိုက်ခြင်းဟာ နောက်မျက်လုံး တစ်ဖက်နဲ့ ကြည့်သလိုပါပဲ။

Nearby stars seem to have moved against the background

အနီးက ကြယ်တွေဟာ ပိုဝေးကြတဲ့ ကြယ်တွေ နဲ့ ကြယ်စုတွေရဲ့ နောက်ခံမှာ

of the more distant stars and galaxies.

ရွေ့သွားကြသလို ခံစားရပါမယ်။

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

ဒါပေမဲ့ ဒီနည်းကို အလင်းနှစ် ထောင်အနည်းငယ် ရှိတဲ့ အရာ အရာတွေအတွက်သာ သုံးနိုင်တယ်။

Beyond our own galaxy, the distances are so great

ကျွန်တော်တို့ ကြယ်စု အပြင်မှာ အကွာအဝေးတွေဟာ ကြီးလွန်းလို့

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

အာရုံခံနိုင်ဆုံး ကိရိယာတွေ အတွက်တောင် parallax ဟာ သေးလှပါတယ်။

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

ဒါကြောင့်မို့လို့ ကျွန်တော်တို့ဟာ ဒီနေရာမှာ အခြားတစ်နည်းကို

using indicators we call standard candles.

စံဖယောင်းတိုင်များ လို့ခေါ်တဲ့ အညွှန်းများကို သုံးကြပါတယ်။

Standard candles are objects whose intrinsic brightness, or luminosity,

ကျွန်တော်တို့က ပင်ကိုယ် လင်းမှု သို့မဟုတ် တောက်ပမှုအားကို

ကောင်းကောင်းသိကြတဲ့ အရာတွေကို စံဖယောင်းတိုင်များလို့ ခေါ်ပါတယ်။

we know really well.

ဥပမာ၊ ခင်ဗျား မီးလုံးရဲ့ တောက်ပမှုအားကို ခင်ဗျား သိတယ်ဆိုပါစို့၊

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

အဲဒီမီးလုံးကို သင့်မိတ်ဆွေကို ပေးလိုက်ပြီး ဝေးရာသို့ လျှောက်သွားခိုင်းမယ်ဆိုရင်၊

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

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

သင့်မိတ်ဆွေထံမှ နေပြီး သင့်ဆီကို ရောက်လာမယ့် အလင်းပမာဏဟာ

will decrease by the distance squared.

အကွာအဝေးရဲ့ နှစ်ထပ်ကိန်းနှုန်းဖြင့် လျော့နည်းမှာကို သင်သိပါတယ်။

So by comparing the amount of light you receive

ဒီတော့ ခင်ဗျား ရရှိမယ့် အလင်းပမာဏကို

to the intrinsic brightness of the light bulb,

မီးလုံးရဲ့ မူလတောင်ပမှုနှင့် နှိုင်းယှဉ်ကြည့်ခြင်းဖြင့်၊

you can then tell how far away your friend is.

သင့်မိတ်ဆွေ ဘယ်လောက်ဝေးကြောင်းကို ပြောနိုင်ပါမယ်။

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

နက္ခတ္တဗေဒ ထဲမှာကျတော့ ကျွန်တော်တို့ရဲ့ မီးလုံးဟာ အထူးပုံစံကြယ် ဖြစ်ပြီး

called a cepheid variable.

ပြောင်းလဲတတ်တဲ့ cepheid လို့ ခေါ်ပါတယ်။

These stars are internally unstable,

အဲဒီကြယ်တွေဟာ သူတို့ရဲ့ အတွင်းပိုင်း သဘာဝအရ

like a constantly inflating and deflating balloon.

တည်ငြိမ်ခြင်းမရှိဘဲ ဖောင်းလိုက် ချုံ့လိုက်ဖြစ်နေတဲ့ ပူဖောင်းနဲ့တူပါတယ်။

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

အဲဒီလို ဖောင်းမှုနဲ့ ကျုံ့မှုကြောင့် တောက်ပမှု ပြောင်းလဲတတ်ပါတယ်

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

အဲဒီစက်ဝန်း ကာလကို တိုင်းလျက် ၎င်းတို့ရဲ့ တောက်ပမှုကို တွက်နိုင်ပါတယ်

with more luminous stars changing more slowly.

ပိုနှေးစွာ ပြောင်းလဲနေကြတဲ့ တောက်ပကြတဲ့ ကြယ်တွေ အများကြီးရှိပါတယ်။

အဲဒီလို ကြယ်များဆီက မြင်ရတဲ့ အလင်းရောင်ကို

By comparing the light we observe from these stars

ခုနကနည်းဖြင့် တွက်ချက်ရခဲ့တဲ့ ပင်ကိုယ် တောက်ပမှုဖြင့် နှိုင်းယှဉ်ကြည့်လိုက်ရင်၊

to the intrinsic brightness we've calculated this way,

we can tell how far away they are.

၎င်းတို့ ဘယ်လောက် ဝေးကြကြောင်းကို ပြောနိုင်ပါတယ်။

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

ကျွန်တော်ပြောပြချင်တာကို ဒီမှာတင် အဆုံး မသတ်နိုင်ခြင်းဟာ ဝမ်နည်းစရာပါ။

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

အလင်းနှစ် ၄၀,၀၀၀,၀၀၀ အထိသာ ရှိကြတဲ့ ကြယ်တွေကိုသာ ကြည့်ရှုနိုင်ပါတယ်

after which they become too blurry to resolve.

အဲဒီထက် ဝေးတာတွေက သိပ်ကို မှန်ဝါးလာကြလို့ မပြတ်သားတော့ပါဘူး။

But luckily we have another type of standard candle:

ကံကောင်းချင်တော့ ကျွန်တော်တို့ဆီမှာ စံဖယောင်းတိုင် နောက်တစ်မျိုး ရှိပါတယ်၊

the famous type 1a supernova.

နာမည်ကြီး 1a supernova ပါပဲ။

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

ကြယ်ရဲ့ ဧရာမပေါက်ကွဲမှုကြီးတွေ ဖြစ်တဲ့ Supernova ကြယ်တွေရဲ့ ချုပ်ငြိမ်းမှုပါပဲ။

These explosions are so bright,

အဲဒီပေါက်ကွဲမှုတွေဟာ သိပ်ကို တောက်ပလွန်းလို့၊

that they outshine the galaxies where they occur.

၎င်းတို့တည်ရှိရာ ကြယ်စုကို လင်းထိန်းလာစေပါတယ်။

ဒီတော့ ကျွန်တော်တို့ဟာ ကြယ်စုထဲက ကြယ်တစ်ပွင့်ချင်းစီကို မမြင်နိုင်တောင်မှ၊

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

we can still see supernovae when they happen.

ကျွနတော်တို့ဟာ supernova ပေါက်ကွဲခဲ့ရင် မြင်နိုင်ကြပါသေးတယ်။

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

အဲဒါကြောင့် 1a supernova ပုံစံကြယ်တွေကို စံဖယောင်းတိုင်အဖြစ် သုံးလိုရနိုင်တယ်

because intrinsically bright ones fade slower than fainter ones.

ပိုတောက်တဲ့ ကြယ်တွေက ပိုမှိန်တာနဲ့စာရင် ပိုနှေးပြီး မှိန်သွားတတ်လို့ပါ။

Through our understanding of this relationship

တောက်ပမှု နှင့် မှိန်မှောင်သွားမှုနှုန်း ဆက်စပ်နေပုံကို

between brightness and decline rate,

သိထားရတဲ့ နောက်မှာ ကျွန်တော်တို့ဟာ

အဲဒီလို supernova တွေကို သုံးပြီး အကွာအဝေးကို

we can use these supernovae to probe distances

up to several billions of light years away.

အလင်းနှစ် ဘီလီယံများစွာအထိကို တိုင်းနိုင်ပါပြီ။ ဒါနဲ့ ဒီလို ဝေးလံလှတဲ့

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

ကြယ်တွေ မြင်ရဖို့ကိစ္စ ဘာဖြစ်လို့ အရေးကြီးသလဲလို့ မေးစရာရှိနိုင်ပါတယ်။

Well, remember how fast light travels.

အလင်းရဲ့ မြန်ဆန်မှုကို ကျွန်တော်တို့ မှတ်မိဖို့လိုပါတယ်။

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

ဥပမာ၊ နေဆီက ဖြာထွက်လာတဲ့ အလင်းရောင် ကျွနတော်တို့ဆီ ရောက်ဖို့ ရှစ်မိနစ်ကြာတယ်၊

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

တနည်း၊ ကျွန်တော်တို့ မြင်ရတဲ့ နေဟာ လွန်ခဲ့တဲ့ ရှစ်မိနစ်တုန်းက ပုံပါ။

ကျွန်တော်တို့က Big Dipper ကိုကြည့်တဲ့ အခါမှာကျတော့

When you look at the Big Dipper,

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

လွန်ခဲ့တဲ့ နှစ်ပေါင်း ၈၀ တုန်းက ကားချပ်ပုံ ဖြစ်ပါတယ်။

ပျံ့ပြီးစွန်းထင်းနေတဲ့ ဟိုကြယ်စုတွေ ဆိုရင်ကော?

And those smudgy galaxies?

They're millions of light years away.

၎င်းတို့ဟာ အလင်းနှစ် သန်းချီ ဝေးလံကြပါတယ်။

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

အဲဒီက အလင်းရောင် ကျွန်တော်ဆီကို ရောက်လာဖို့ နှစ်သန်းချီ ကြာခဲ့ပါတယ်။

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

ဒီတော့ စကြာဝဠာ ကိုယ်နှိုက်ကိုက သဘာဝကြီးရဲ့ နာရီကြီးနဲ့ တူပါတယ်။

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

ပိုဝေးအောင် ကြည့်ရှုနိုင်လေလေ ပိုပြီးနုတဲ့ စကြာဝဠာကို မြင်ရလေလေ ဖြစ်မယ်။

နက္ခတရူပပညာရှင်များဟာ စကြာဝဠာရဲ့ သမိုင်းကို ဖတ်ကြည့်ဖို့ ကြိုးပမ်းနေပါတယ်၊

Astrophysicists try to read the history of the universe,

and understand how and where we come from.

ကျွန်တော်တို့ဟာ ဘယ်လိုနည်းနဲ့ ဘယ်ကနေ ပေါ်လာခဲ့ကြတာလဲ ဆိုတာ နားလည်ရန် အတွက်ပါ။

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

စကြာဝဠာဟာ အလင်းရဲ့ ပုံစံဖြင့် အချက်အလက်တွေကို ပို့ပေးနေပါတယ်။

All that remains if for us to decode it.

ကျွန်တော်တို့ လုပ်ဖို့ကျန်တာက အဲဒါကို အဓိပ္ပါယ် ဖွင့်ထုတ်သုံးဖို့ပါပဲ။