barrow2

niezmienną sceną, po której poruszają się gwiazdy, planety i wszelkie ciała niebieskie. Jednak w latach dwudziestych ten prosty obraz uległ zmianie: najpierw w wyniku wniosków wyprowadzanych przez fizyków z teorii grawitacji Einsteina, a potem w rezultacie obserwacji światła gwiazd w odległych galaktykach, dokonanych przez amerykańskiego astronoma Edwina Hubble’a.

Hubble wykorzystał prostą własność fal. Jeśli ich źródło oddala się od obserwatora, rejestrowana długość fal zmniejsza się. Aby się o tym przekonać, pokiwaj palcem zanurzonym w stojącej wodzie i obserwuj grzbiety fal docierające do jakiegoś odległego punktu na powierzchni wody. Następnie przesuwaj palec wzbudzający fale w kierunku od tego punktu. Fale będą odbierane rzadziej niż są wysyłane. Następnie przesuwaj palec w kierunku do obserwowanego punktu. Teraz częstość docierających tam fal będzie wyższa. Jest to własność wszystkich rodząjów fal. W przypadku fal dźwiękowych powoduje to zmianę tonu sygnału pociągu czy policyjnej syreny, gdy pojazdy przejeżdżają obok, Światło również jest falą. Kiedy jego źródło oddala się od obserwatora, zmniejszenie częstości fal świetlnych oznacza, że obserwowane światło jest nieco bardziej czerwone. Dlatego ten efekt nazywa się „przesunięciem ku czerwieni”. Kiedy źródło przybliża się do obserwatora, obserwowana częstość zwiększa się, a widzialne światło staje się bardziej niebieskie.

Hubble odkrył, że światło obserwowanych przez niego galaktyk wykazywało systematyczne przesunięcie ku czerwieni. Mierząc wielkość tego przesunięcia mógł określić, jak szybko oddalały się źródła światła. Porównując jasność pozorną gwiazd tego samego rodzaju (gwiazd, których jasność absolutna

RYSUNEK 1 .1

Współczesne przedstawienie prawa Hubble’a. Prędkości ucieczki galaktyk są wprost proporcjonalne do ich odległości.

była taka sama) mógł wyznaczyć odległość do galaktyk. Odkrył, że im dalej znajdowało się źródło światła, tym szybciej oddalało się ono od nas. Tę zależność nazywamy prawem Hubble’a, a jego ilustracja, oparta na współczesnych danych jest pokazana na rysunku 1.1. Na rysunku 1.2 pokazany jest przykładowy sygnał świetlny, odbierany od odległej galaktyki, w którym widać przesunięcie linii widmowych różnych atomów w stronę czerwieni, w sto-

19