BBC - The Beginning and End of the Universe

Jest taka praktyczna zasada, że w nauce

często na najprostsze pytania najtrudniej jest odpowiedzieć.

Pytania, takie jak: „Gdzie Wszechświat miał swój początek?”.

W zasadzie do całkiem niedawna nauka nie dysponowała narzędziami,

by próbować odpowiedzieć na pytania o pochodzenie Wszechświata.

Ale w ciągu ostatnich stu lat dokonano serii przełomowych odkryć,

które zawdzięczamy mężczyznom i kobietom,

którzy dzięki obserwacji, determinacji lub nawet czystemu łutowi szczęścia

byli w stanie rozwikłać tę epicką tajemnicę kosmosu.

To było prawdziwe astronomiczne złoto.

Zamierzam odtworzyć ich najsłynniejsze odkrycia

i przeprowadzić największe eksperymenty.

Trzydzieści tysięcy kilometrów na sekundę.

Prędkość, która przeniesie nas od największych obiektów we Wszechświecie

do nieskończenie małych.

Aż dotrzemy do granic naszej wiedzy, podróżując w przeszłość,

by odtworzyć początek Wszechświata.

Milionowa część sekundy po powstaniu Wszechświata.

To moment, zanim jeszcze ukształtowała się materia

w jakiejkolwiek znanej nam formie.

Najbliżej stworzenia, na ile możemy liczyć.

Początek czasu.

Początek samego Wszechświata.

Niezwykłą rzeczą jest, że stworzenie teorii tłumaczącej

pochodzenie Wszechświata zajęło nauce setki lat,

co jest tym bardziej zaskakujące

z uwagi na to, jak fundamentalna jest to kwestia.

Jest coś typowo ludzkiego w zastanawianiu się:

skąd się to wszystko wzięło?

Możliwe, że dlatego, że to głębsza, bardziej fundamentalna wersja pytania:

skąd ja się wziąłem?

Przez znaczną część historii ludzkości,

odpowiedzi na te pozornie proste pytania

można było jedynie próbować znaleźć poprzez religię.

Dopiero w połowie XX wieku

nauka stworzyła swoją własną, spójną i przekonywującą historię stworzenia.

Historię bazującą na teorii, przewidywaniu i obserwacji.

Historię, która w końcu tłumaczyła,

co wydarzyło się u zarania dziejów.

Na samym początku istnienia Wszechświata.

Jeszcze ponad 100 lat temu,

jeśli naukowcy w ogóle rozważali o Wszechświecie,

uznawali go za wieczny, nieskończony i stabilny.

Bez początku i końca.

Więc nawet niemożliwe było

sformułowanie pytania o pochodzenie Wszechświata,

ale to zaczęło się zmieniać na początku XX wieku.

Nowe odkrycia wstrząsnęły starymi pewnikami

i utorowały drogę pytaniom o to, skąd wziął się Wszechświat.

Jedna obserwacja zmieniła nasze wyobrażenie o skali Wszechświata.

Zaczęło się od tajemnicy na niebie.

Na początku XX wieku

wiedziano już, że nasz system słoneczny znajduje się na obszarze galaktyki,

Drogi Mlecznej.

Każda gwiazda, którą widać gołym okiem,

znajduje się w naszej galaktyce.

Aż do lat 20. XX wieku wszystkie te gwiazdy,

ta jedna galaktyka była postrzegana jako zawartość całego Wszechświata.

Poza nią znajdowała się próżnia.

Ale również znajdowały się w niej zagadkowe obiekty,

dostrzegalne gołym okiem,

które wyglądały inaczej.

Jednym z najbardziej godnych uwagi jest Andromeda.

Możesz dostrzec Andromedę, jeśli wiesz, gdzie patrzeć.

Jeśli zaczniesz od Kasjopei,

pięciu gwiazd ułożonych jak leżąca bokiem litera M,

i skierujesz wzrok ponad punkty tworzące literę M,

trochę wyżej, odnajdziesz Andromedę.

Użyję do pomocy lornetki.

W pierwszej kolejności...

Jeśli...

przybliżę, tak, udało się.

Można dostrzec, że to nie gwiazda.

To bardzo niewyraźna smuga,

położona między dwiema gwiazdami.

Jest właśnie tam.

To M31, wspaniała mgławica Andromedy.

Nazwano je mgławicami,

ponieważ miały wygląd rozmazanych, strzępiastych chmur.

Angielskie słowo nebula pochodzi od łacińskiego słowa oznaczającego chmurę.

Odkryto wiele takich niewyraźnych obiektów,

rozsianych po niebie.

Teleskopy ujawniły, że wiele z tych mgławic

jest dużo bardziej złożona niż proste chmury międzygwiezdnego gazu.

Wydawały się być ogromnymi zbiorami gwiazd,

a to rodziło dwie intrygujące możliwości.

Czy są to gwiezdne żłobki – miejsca, w których rodzą się gwiazdy,

a zatem przebywają w naszej galaktyce?

Lub bardziej kompleksowo,

czy te piękne, enigmatyczne obiekty same w sobie są galaktykami,

znajdującymi się poza Drogą Mleczną?

Konsekwencje tej drugiej możliwości były ogromne.

Jeśli to prawda, natychmiastowo i całkowicie zmieniłoby to nasze pojęcie

o rozmiarze Wszechświata.

WIELKI TELESKOP KANARYJSKI: LA PALMA

Była to szansa

dla ambitnych astronomów,

by zyskać sławę.

Możliwe, że dla kogoś z wielkim teleskopem.

Ten człowiek zrobił krok naprzód.

Edwin Hubble, człowiek z Missouri.

Gdybyście go poznali, nie przyszłoby to wam do głowy,

bo był postrzegany jako dziwak. Palił fajkę, pijał herbatę,

miał arystokratyczny, sztuczny brytyjski akcent.

Hubble jest prawdopodobnie najsłynniejszym astronomem w historii,

nie tylko z powodu doskonałej umiejętności autopromocji,

ale również z powodu niebywałych pomiarów, które poczynił.

W czasach Hubble'a, jeśli chodziło o obserwacje

i nowe odkrycia, rozmiar miał znaczenie.

Dziś jest to najpotężniejszy optyczny teleskop na świecie.

GTC,

z głównym lustrem o długości 10 metrów

i średnicy 400 cali.

O wiele większy od narzędzi Hubble'a.

We wrześniu 1923 roku

Hubble pracował nad ówcześnie największym na świecie teleskopem.

Stucalowym teleskopem Hooker z obserwatorium na Mount Wilson,

położonym na szczycie gór Sierra,

z widokiem na Los Angeles i Kalifornię.

Używał teleskopu

do badania jednej z najważniejszych mgławic na niebie,

mgławicy Andromedy.

Tej samej, którą wcześniej oglądałem.

Podczas obserwacji

jedna gwiazda przykuła szczególną uwagę Hubble'a.

Taka, która mogłaby ujawnić prawdziwą naturę Andromedy.

Użyję tego teleskopu, by ją teraz znaleźć.

To jest sterownia GTC

i dziś skierowano teleskop na Andromedę.

Zrobią jej zdjęcie.

Aby uzyskać wyraźny obraz, naświetlanie powinno trwać minutę?

- Zgadza się. - Dobrze.

Obraz został zapisany, teraz go otworzymy.

Tu jest Andromeda.

To Andromeda, zgadza się.

To jest oryginalna klisza Hubble'a.

- Tak. - Gwiazda Hubble'a...

jest tu, w rogu.

Możesz ją odnaleźć na obrazie?

Jeśli porównasz oba obrazy...

dostrzeżesz, że widać tylko nieidealny obraz krawędzi galaktyki,

więc musimy...

Musimy nieco się oddalić.

Rozumiem. Więc to wszystko to jedynie krawędź?

To krawędź.

Zakładałem, że to centrum galaktyki.

Nie.

Widać, jak dużo większą rozdzielczość

- może uzyskać twój teleskop. - Tak.

Możemy znaleźć tę konkretną gwiazdę?

Aby odnaleźć tę konkretną gwiazdę, która jest słaba,

musimy poszukać odnośników, które są jaśniejsze.

W tym przypadku dostrzegasz te cztery gwiazdy,

które są tymi czterema gwiazdami,

a gwiazda, którą znalazł Hubble jest tu.

- To jest to. To gwiazda... - Tę malutką gwiazdę

odkrył Hubble.

Niesamowite.

A czy jesteście w stanie ustalić rozmiar gwiazdy?

Tak. Trzeba odrobinę obrobić zdjęcie,

- ale jesteśmy w stanie to ustalić. - Dobrze.

Hubble odnalazł swoją gwiazdę.

Wiedział, że jest wyjątkowa, bo porównał swoją kliszę

z innymi, uchwyconymi w ciągu poprzednich nocy,

i zauważył, że jego gwiazda zmieniała swoją jasność.

Raz była jaśniejsza, innym razem ciemniejsza.

Zdał sobie sprawę, że to gwiazda zmienna,

i wiedział, jak duże ma to znaczenie.

Dostrzegł, że to prawdziwe astronomiczne złoto.

Jego gwiazdą była zmienna cefeida.

W gwiezdnym bestiariuszu cefeidy

mają bardzo specjalne miejsce.

Astronomowie, badając sposób, w jaki zmienia się ich jasność,

są w stanie obliczyć, jak daleko się znajdują.

Cefeida Hubble'a była pierwszą gwiazdą odkrytą w mgławicy,

więc wiedział, że jeśli uda mu się zmierzyć jej okres,

będzie w stanie obliczyć jej odległość od Ziemi.

Więc Hubble zaczął starannie mierzyć,

jak zmienia się jasność jego gwiazdy.

Nie trudno sobie wyobrazić, jak było to dla niego ekscytujące.

Miał na wyciągnięcie ręki okazję,

by rozwiązać fundamentalne, ale proste pytanie.

Czy ta mgławica znajduje się wewnątrz Drogi Mlecznej, czy poza nią?

Odpowiedź przekształciłaby naszą wiedzą o Wszechświecie.

Hubble mierzył jasność swojej gwiazdy

przez wiele nocy i wykreślał tę oto krzywą.

Gdy dziś to zmierzyliśmy, otrzymaliśmy wartość 18,6.

Wczoraj dokonywano pomiaru i gwiazda była ciemniejsza,

więc pomiar spada na tę stronę krzywej,

ale o wiele ważniejszy jest okres,

czas mierzony w dniach z najwyższej jasności do najwyższej jasności.

Z pomiaru Hubble otrzymał 31,415 dni.

To jest krytyczny pomiar.

Mając do dyspozycji to i jej widoczną jasność,

Hubble obliczył odległość do mgławicy Andromedy.

Było oczywiste, że gwiazda znajduje się bardzo daleko,

ale gdy Hubble dokonywał swoich wyliczeń,

doszedł do wniosku, że znajduje się 900 000 lat świetlnych od nas,

co czyni ją najbardziej odległym obiektem, który udało się uchwycić.

To mogło oznaczać tylko jedno.