ZÁLUDNÉ VÝBĚROVÉ EFEKTY A ZÁŘIVÉ VYHLÍDKY ASTRONOMIE

Prezentace na téma: "ZÁLUDNÉ VÝBĚROVÉ EFEKTY A ZÁŘIVÉ VYHLÍDKY ASTRONOMIE"— Transkript prezentace:

1 ZÁLUDNÉ VÝBĚROVÉ EFEKTY A ZÁŘIVÉ VYHLÍDKY ASTRONOMIE
Jiří GRYGAR Fyzikální ústav Akademie věd ČR, Praha

2 Viktor A. Ambarcumjan (1908 – 1996) arménský astrofyzik
„Člověk se liší od vepřů mimo jiné tím, že občas zvedá hlavu a dívá se na hvězdy“ Viktor A. Ambarcumjan (1908 – 1996) arménský astrofyzik 2

3 Pračlověk pozoroval oblohu
Seřazeno dle (maximální) jasnosti na obloze 1. Slunce [-27 mag] 2.* Bolidy [-27 mag Tunguský meteorit; běžně -20 mag] 3. Měsíc [-13 mag] 4.* Hvězdy návštěvnice [- 9 mag] 5. Planety [-5 mag] 6.* Komety [-5 mag] 7. Hvězdy [-2 mag] 8. Mléčná dráha [3 mag] 9. Magellanova mračna [4 mag] 10. Mlhovina M31 [5 mag] 11. Uhelný pytel [tmavší než mezihvězdné pozadí] ( * = efemérní jevy) Rozsah jasností 33 mag (13 řádů!) 3

4 HLAVNÍ VÝBĚROVÝ EFEKT – NEZNÁMÁ VZDÁLENOST OBJEKTU OD POZOROVATELE
Úspěchy starověké geometrie a astronomie: Určení rozměru Země a odhady vzdáleností Měsíce a Slunce 3. tisíciletí BC: Egypt – Slunce průměr 29´ 6. stol. BC: Řecko (Pythagoras): Země je koule 4. stol. BC: Řecko (Aristoteles): obvod Země 65 tis. km 3. stol. BC: Řecko (Aristarchos): heliocentrismus. Poloměr Měsíce km; vzdálenost Země-Měsíc 120 tis. km; poloměr Slunce 45 tis. km; vzdálenost Slunce 2,3 mil. km 3./2. stol. BC: Řecko (Eratosthénes): obvod Z. 40 ÷ 46 tis. km Země – Měsíc 133 tis. km?; Země – Slunce 137 mil. km? 4

5 POSTUPNÉ ZLEPŠOVÁNÍ ÚDAJŮ O ROZMĚRECH SLUNEČNÍ SOUSTAVY
4. stol. BC: Řecko (Herakleitos): hvězdy jsou od nás ,5krát dál než Slunce 3./2. stol. BC: Řecko (Eratosthénes): hvězdy jsou od nás podstatně dál než Slunce 2. stol. BC: Kréta (Hipparchos):Poloměr Měsíce km; vzdálenost od Země 376 tis. km; vzdálenost Slunce 7 mil. km 15. stol. AD: Polsko (Kopernik): vzdálenost Slunce 8 mil. km, Saturnu 60 mil. km, ale hvězd už 8 mld. km, čili o 3 řády dál, než je Slunce! 1635: Vlámsko (G. Wendelin = Aristarchos): AU ~ 89 mil. km 1672: Cassini & Richer (paralaxa Marsu): AU = 138 mil. km 5

6 ASTRONOMICKÁ JEDNOTKA = AU (1903) A VZDÁLENOSTI HVĚZD
( ): Francie (J. Lalande) transity Venuše přes Slunce; AU = 153 mil. km 1676: Dánsko (O. Rømer) pozorování Galileových družic Jupiteru; rychlost světla je konečná: 210 tis. km/s : Německo, Jižní Afrika, Estonsko (F. Bessel, T. Henderson, V. Struve) paralaxy hvězd 61 Cyg; α Cen; Vega 1842: Praha (C. Doppler): Dopplerův princip 1893: USA (A. Michelson): pozemní měření na dlouhé základně (rotující zrcadla): rychlost světla 299,8 tis. km/s 1895: USA (S. Newcomb) transity Venuše ( ) a aberace poloh hvězd; AU = 149,5 mil. km 6

7 NEPŘÍMÉ METODY MĚŘENÍ VZDÁLENOSTÍ
1908 – 1912: USA (H. Leavittová) vztah perioda-maximální jasnost pro cefeidy v Malém Magellanově mračnu (autorka navržena na Nobelovu cenu) 1911 – 1914: Dánsko + USA (E. Hertzsprung + H. Russell) diagram spektrum – svítivost pro hvězdy : USA (H. Shapley): teorie pulsace cefeid, nulový bod vztahu Leavittové, stavba Galaxie z rozložení 69 kulových hvězdokup (výstředná poloha Slunce v Galaxii) 1920: USA (V. Slipher) červený posuv ve spektru galaxií: 1923: USA (E. Hubble): objev cefeid v mlhovině M31 1923: UK (A. Eddington): závislost hmotnost-zářivý výkon pro hvězdy hlavní posloupnosti 7

8 KOSMOLOGICKÝ ŽEBŘÍK VZDÁLENOSTÍ (standardní svíčky)
1908: pohybová paralaxa otevřené hvězdokupy Hyády 1918: vzdálenosti proměnných typu RR Lyr 1929: USA (E.Hubble) vztah červený posuv – vzdálenost 44 galaxií <2 Mpc. Ho ~ 550 km/s/Mpc; stáří vesmíru 1,8 mld. let? 1930: trigonometrické vzdálenosti hvězd do 50 pc 1936: vzdálenosti nov (světelné ozvěny) 1936: odlišení nov od supernov 1960: paralaxy zákrytových dvojhvězd 1952: USA (W. Baade) galaxie jsou 2x dále (Populace I a II) 1997: ESA (družice HIPPARCOS) trigonometrie do 300 pc 8

9 Současný kosmologický žebřík
Žlutozelená políčka: galaxie s překotnou tvorbou hvězd Bleděmodrá: pro galaxie s hvězdami populace II Fialová: trigonometrické metody Červená: Svítivosti planetárních mlhovin - galaxie nadkupy Virgo Plné černé šipky: dobré kalibrované příčky žebříku Čárkované černé šipky: nejistě kalibrované příčky 9

10 VELKÉ ASTRONOMICKÉ OBJEVY XX. STOLETÍ
1927: Belgie (G. Lemaître) závislost červeného posuvu galaxií na vzdálenosti 1929: USA (E. Hubble) tatáž závislost v angličtině 1930: Indie (S. Chandrasekhar) mez 1,4 Mo pro bílé trpaslíky 1933: USA (F. Zwicky, W. Baade) neutronové hvězdy ze SN 1933: USA (F. Zwicky) dynamická hmotnost galaxií v kupách o řád větší než hmotnost zářivá 1939: USA (H. Bethe aj.) TNR ve hvězdách jako zdroj energie 1948: USA (R. Alpher, G. Gamov) teorie velkého třesku 1952: USA (W. Baade, E. Salpeter): revize vzdáleností galaxií 10

11 VELKÉ ASTRONOMICKÉ OBJEVY XX STOLETÍ
1957: UK, USA (B2FH) vznik chemických prvků ve hvězdách 1963: Austrálie, USA (J. Bolton aj., M. Schmidt aj.): kvasary 1965: USA (A. Penzias, R. Wilson) reliktní záření 1968: UK (J. Bellová, A. Hewish) pulsary (neutronové hvězdy) 1973: USA (W. Klebesadel aj.) zábleskové zdroje záření gama 1979: USA (D. Walsh aj.) gravitační čočky 11

12 VELKÉ ASTRONOMICKÉ OBJEVY XX. - XXI. STOLETÍ
1982: USA (A. Guth): inflace vesmíru v čase s po VT 1998: USA, Austrálie (S. Perlmutter aj.) anomálie SN Ia 2006: USA (J. Mather aj.) družice COBE a WMAP 2008: USA (J. Gunn aj.) přehlídka SDSS Zrychlené tempo rozpínání vesmíru (skrytá energie) 2008: USA, SRN (A. Ghezová, R. Genzel aj.) černá veledíra v jádře Galaxie (4 mil. Sluncí) 12

13 ZÁLUDNOST VÝBĚROVÝCH EFEKTŮ
Význam astronomických objektů je deformován drastickými rozdíly ve vzdálenostech, rozměrech, hmotnostech, optických (zářivých) projevech, průhlednosti prostoru pro záření různých vlnových délek i relativní četností v prostoru a čase. V následujícím seznamu jsou dosud objevené typy objektů seřazeny zdola podle fyzikální významnosti. K tomu jsou uvedena přibližná data prvního pozorování a následně též letopočet klíčového pochopení významnosti jevu. 13

14 Málo významné astronomické jevy
16. BOLIDY a METEORITY (Starověk/S/ – XIX. stol.): hmotnost <107 kg; rozměr <100 m 15. KOMETY (S – 1950): hmotnost <1017 kg; rozměr <100 km 14. PLANETKY, TRPASLIČÍ PLANETY (1801 – 1950): hmotnost <1022 kg; rozměr <3 tis. km 13. MĚSÍC (S – XVII. stol.): hmotnost <1023 kg; rozměr 3,6 tis. km 12. PLANETY (S - XVIII. stol.): hmotnost <1027 kg; rozměr <150 tis. km 11. SLUNCE (S – 1938): M ~ 1030 kg; rozměr 1,4 mil. km; výkon 1026 W 14

15 Středně významné astronomické jevy
10. HVĚZDY (S – 1938): M <1033 kg; rozměr <1 mld. km; výkon <1032 W 9. NOVY (1918 – 1970): M <1030 kg; rozměr <10 tis. km; výkon <1032 W 8. GALAXIE (S – 1925): M <1043 kg; rozměr <1 Mpc; výkon <1040 W 7. SUPERNOVY (1936 – 1957): M <1032 kg; rozměr <10 mil. km; výkon <1035 W 6. PULSARY (1968 – 1969): M <1030 kg; rozměr <30 km; výkon <1031 W 5. KVASARY (1963 – 1980): M <1040 kg; rozměr <20 mld. km; výkon <1040 W 15

16 Velmi významné astronomické jevy
4. ZÁBLESKOVÉ ZDROJE ZÁŘENÍ GAMA(1973 – 94): M <1032 kg; rozměr <50 km; výkon <1042 W 3. ČERNÉ VELEDÍRY(1995 – 2005): M <1040 kg; rozměr <50 mld. km; výkon 0 W ** 2. SKRYTÁ LÁTKA = Dark Matter (1933 – 1980): průhledná, nezáří, přitažlivá; ~23% M vesmíru 1. SKRYTÁ ENERGIE = Dark Energy (1998 – 2008): rovnoměrně rozložená, odpudivá; ~73 % M !! 0. KOSMOLOGICKÁ INFLACE (1982 – 2008): rozfouknutí vesmíru 1030x v čase s po VT 16

17 Výsledný trend závažnosti objevů
1. Neznalost vzdáleností nebeských těles a úkazů je hlavním výběrovým efektem, po němž následují selektivnost elektromagnetických i jiných projevů existence kosmických těles 2. Časové pořadí, v němž jsou astronomické objekty a úkazy objevovány, je obecně nepřímo úměrné jejich fyzikální závažnosti pro stavbu a vývoj vesmíru 3. Není příliš pravděpodobné, že na počátku XXI. století tento trend skončí; tempo závažných astronomických objevů se spíše zrychluje vlivem zdokonalování pozorovací techniky i teorie 17

18 Zářivé vyhlídky astronomie
Astronomie do r zkoumala projevy pouhých 4 % úhrnné hmotnosti vesmíru a do r pouhou čtvrtinu hmotnosti vesmíru! Naše vědomosti o kosmických neutrinech a částicích energetického kosmického záření jsou chabé I když je každá extrapolace riskantní, je vysoce pravděpodobné, že nejzávažnější objevy astronomie jsou dosud před námi Povolání astronoma patří proto k nejlákavějším a nejperspektivnějším lidským činnostem v blízké i vzdálené budoucnosti! 18

19 taková malá TEČKA téměř na závěr
„Existuje teorie, která tvrdí, že kdyby jednou někdo přišel na to, k čemu je vesmír a proč tu je, vesmír by okamžitě zmizel a jeho místo by zaujalo něco ještě mnohem bizarnějšího a nevysvětlitelnějšího. Pak existuje ještě jiná teorie, která říká, že se to už stalo." Douglas Adams (1952 – 2001): Restaurant na konci vesmíru (1980) 19

20 KONEC © Učená společnost ČR MMXII