ViewWiki

שיעור 5 מתוך 5

היקום המתפשט.

הגלקסיות מתרחקות, והרחוקות מהר יותר: חוק האבל. ליקום אין מרכז, המרחב עצמו נמתח ומותח את האור, וזמן האבל אומר מתי בערך הכול התחיל.

שלב 1 מתוך 6 · הגלקסיות מתרחקות

שלב 1 מתוך 6

הגלקסיות מתרחקות

ב־1929 השווה אדווין האבל את המרחקים לגלקסיות, שמדד בקפאידים, עם ההסחה לאדום של הקווים בספקטרום שלהן. כמעט כולן התרחקו, וככל שגלקסיה הייתה רחוקה יותר, היא התרחקה מהר יותר.

בסצנה יריעה של מרחב עם רשת וגלקסיות, היום, 13.813.8⁠ מיליארד שנה אחרי המפץ הגדול. הצגת מהירויות ואור הוסיפה לכל גלקסיה חץ של המהירות שלה הרחק משביל החלב. שנו את הזמן מאז המפץ הגדול וראו את הרשת נמתחת.

לשאלה

שלב 2 מתוך 6

חוק האבל

החיצים ארוכים יותר ככל שהגלקסיה רחוקה יותר, ביחס ישר. זה חוק האבל:

v=H0dv = H_0 d⁠

H0H_0⁠ נקרא קבוע האבל. מודדים אותו בקילומטרים לשנייה לכל מגה־פרסק, מיליון פרסקים, כ־3.263.26⁠ מיליון שנות אור. הזמן מאז המפץ הגדול נעול על היום.

לשאלה

שלב 3 מתוך 6

מהר מהאור

לפי v=H0dv = H_0 d⁠, ככל שהמרחק גדל המהירות גדלה בלי גבול.

לשאלה

שלב 4 מתוך 6

זמן האבל

הריצו את הסרט אחורה: אם הגלקסיות מתרחקות, פעם הן היו קרובות. הזמן מאז המפץ הגדול נעול, והצגת מהירויות ואור על גלקסיות.

לשאלה

שלב 5 מתוך 6

אור נמתח

הצגת מהירויות ואור עוקבת עכשיו אחרי אור מגלקסיה מסומנת, כגל שנמתח בדרך. ההסחה לאדום של גלקסיות רחוקות היא לא אפקט דופלר רגיל של מקור שזז: בזמן שהאור בדרך, המרחב שהוא עובר בו נמתח, ואורך הגל נמתח יחד איתו.

לשאלה

שלב 6 מתוך 6

ההתפשטות מאיצה

ב־1998 מדדו שתי קבוצות סופרנובות רחוקות, וגילו שהן חלשות יותר מהצפוי: ההתפשטות לא מאטה, היא מאיצה. את מה שגורם לזה קוראים אנרגיה אפלה. בסצנה, ההאצה התחילה כ־7.67.6⁠ מיליארד שנה אחרי המפץ הגדול.

לשאלה

תמונה של הסצנה התלת־ממדית „היקום המתפשט”
סצנה אינטראקטיבית

הגרסה האינטראקטיבית נטענת…

כל שלב מכין לכם את הסצנה, ובקר שמסומן „קבוע” נשאר במקומו בשלב הזה.

לניסוי

תרגול · נבאו, ואז הסתכלו

מהגלקסיה שלנו, שביל החלב, כל הגלקסיות האחרות נראות מתרחקות, והרחוקות מהר יותר. עוברים לצפות מגלקסיה אחרת, 77⁠ מיליארד שנות אור מאיתנו. מה נראה משם?

לניסוי

תרגול · חשבו

היום, לפי הסצנה, H0≈67.7H_0 \approx 67.7⁠ קילומטרים לשנייה לכל מגה־פרסק. גלקסיה נמצאת 100100⁠ מגה־פרסק מאיתנו, כ־326326⁠ מיליון שנות אור. באיזו מהירות היא מתרחקת? כתבו את התשובה בקילומטרים לשנייה.

לניסוי

תרגול · בחרו

לפי חוק האבל, גלקסיה במרחק של יותר מכ־1414⁠ מיליארד שנות אור מתרחקת מאיתנו מהר יותר מהאור. האם זה סותר את תורת היחסות?

לניסוי

תרגול · חשבו

אם הגלקסיות היו מתרחקות תמיד באותה מהירות, כמה זמן היה עובר מאז שכולן היו במקום אחד? הזמן הזה, 1H0\dfrac{1}{H_0}⁠, נקרא זמן האבל. חשבו אותו במיליארדי שנים, עם H0=67.7H_0 = 67.7⁠ קילומטרים לשנייה למגה־פרסק. מגה־פרסק אחד הוא 3.09×10193.09 \times 10^{19}⁠ קילומטרים, ושנה 3.16×1073.16 \times 10^7⁠ שניות.

לניסוי

תרגול · חשבו

הצגת מהירויות ואור עוקבת אחרי אור שיצא מהגלקסיה המסומנת באורך גל של 420 nm, סגול. בדרך אלינו המרחב נמתח, וההסחה לאדום שלו z≈0.54z \approx 0.54⁠. באיזה אורך גל הוא מגיע?

לניסוי

תרגול · נבאו, ואז הסתכלו

מאז כ־7.67.6⁠ מיליארד שנה אחרי המפץ הגדול ההתפשטות מאיצה: כל גלקסיה מתרחקת מאיתנו מהר יותר ויותר. מה יקרה ל־HH⁠, היחס בין המהירות למרחק, בעוד 66⁠ מיליארד שנה?