Kosmiczny wehikuł czasu na naszym niebie

Kiedy patrzymy w przestrzeń, szczególnie tą kosmiczną, patrzymy jednocześnie w przeszłość. Jak daleko widzimy? Czy w ogóle widzimy teraźniejszość? Powiedzmy, że rozmawiasz z przyjacielem, który jest w odległości około metra. Światło odbite od jego twarzy potrzebowało około 3,336 nanosekundy aby dotrzeć do Twojego oka. Zobaczysz go takim, jakim był 3,336 nanosekundy w przeszłość. Kiedy się rozglądasz, nie widzisz świata takim, jaki jest, ale widzisz świat takim, jaki był ułamek sekundy temu. A im dalej, tym bardziej nieaktualny mamy obraz…

Wszechświat to magiczne 'okno czasu’, które pozwala nam zaglądać w przeszłość. Im dalej patrzymy, tym bardziej cofamy się w czasie. Pomimo tego, że nasz mózg mówi nam, że rzeczy, które widzimy, dzieją się w momencie, gdy je oglądamy, światło porusza się ze skończoną prędkością 'zaledwie’ około 300.000 kilometrów na sekundę w próżni, co powoduje naprawdę duże opóźnienie czasowe w kosmicznej skali odległości.

Odległość do Księżyca wynosi średnio około 384.000 km. Światło potrzebuje około 1,28 sekundy, aby dostać się z Księżyca na Ziemię. Gdyby na Księżycu doszło do dużej eksplozji tajnej nazistowskiej bazy ( 😉 ), nie zobaczyłbyś jej przez nieco ponad sekundę. Nawet próba komunikowania się z kimś przebywającym na Księżycu byłaby lekko frustrująca, z powodu odczuwalnego opóźnienia w obie strony.

Przejdźmy do kilku kolejnych przykładów z naszego lokalnego podwórka. Słońce jest oddalone o 8 minut i 20 sekund świetlnych. Nie widzisz Słońca takim, jakie jest, ale jak wyglądało ponad 8 minut temu. Nawet gdyby jakimś cudem Słońce nagle znikło, przez ponad 8 minut nikt na Ziemi by tego nie zauważył. Średnia odległość Marsa od Ziemi to nieco ponad 4 minuty świetlne. Kiedy oglądaliśmy transmisję na żywo z lądowania na Czerwonej Planecie sondy Curiosity, to w rzeczywistości…nie było na żywo. Curiosity wylądowało kilka minut wcześniej i musieliśmy czekać na sygnały radiowe, które poruszają się również z prędkością światła. Kiedy sonda New Horizons NASA dotarła w 2015 roku do Plutona, znajdowała się 4,6 godziny świetlnej od nas. Gdybyśmy mieli teleskop wystarczająco mocny, aby obserwować przelot sondy obok planety karłowatej, musielibyśmy zaplanować obserwację ponad 4 godziny po faktycznym przelocie.

A gdy ruszymy się poza Układ Słoneczny? Najbliższa nam gwiazda, Proxima Centauri, znajduje się w odległości ponad 4,2 lat świetlnych. Oznacza to, że hipotetyczni mieszkańcy planety krążącej wokół Proxima Centauri dysponujący odpowiednim sprzętem w ostatnich tygodniach zobaczyli…przelot sondy New Horizons obok Plutona, a w kosmicznym radio wysłuchali właśnie relacji z konwencji założycielskiej partii 'Nowoczesna’ Ryszarda Petru. Najjaśniejsza gwiazda widoczna na ziemskim niebie – Syriusz znajduje się w odległości 8,6 lat świetlnych. Miłośnicy piłki nożnej z Syriusza jeszcze czekają na transmisję Euro rozgrywanego w Polsce i na Ukrainie. Kiedy patrzysz na bardziej odległe obiekty, efekt staje się coraz większy. Gwiazdy Wielkiego Wozu znajdują się w odległości od 60 do 125 lat świetlnych stąd. Kiedy zatem patrzysz na popularny asteryzm, widzisz go w większości albo w całości takim jakim był przed Twoim urodzeniem.

Mgławica Orzeł ze słynnymi Filarami Stworzenia znajduje się w odległości 7.000 lat świetlnych. Astronomowie uważają, że wybuch supernowej już zmienił całkowicie strukturę mgławicy. Światło samego wybuchu mogło dotrzeć do Ziemi 1000-2000 lat temu ale poruszająca się znacznie wolniej przez mgławicę fala uderzeniowa może mieć 'opóźnienie’ rzędu kilku tysięcy lat. Słynne zdjęcie z Teleskopu Hubble’a przedstawia prawdopodobnie strukturę, która już nie istnieje.

Galaktyka Andromedy jest najodleglejszym obiektem widocznym gołym okiem. Znajduje się około 2,5 miliona lat świetlnych od nas. Światło, które widzimy teraz, ma zatem 2,5 miliona lat. Dlatego widzimy Galaktykę Andromedy taką, jaka była na długo przed pojawieniem się współczesnego człowieka! Najbliżsi żywi krewniacy chodzący wówczas po Ziemi, byli członkami rodzaju Australopithecus bądź pierwszymi przedstawicielami Homo habilis.

Kosmiczne mikrofalowe promieniowanie tła, sama krawędź obserwowalnego Wszechświata, która znajduje się w odległości około 13,8 miliarda lat świetlnych. To światło opuściło Wszechświat, gdy miał zaledwie kilkaset tysięcy lat i dopiero teraz w końcu do nas dotarło. Co dziwniejsze, miejsce, które emitowało to promieniowanie, znajduje się teraz w odległości 46 miliardów lat świetlnych od nas.

Zobaczmy jak to wygląda…w praktyce, na nocnym niebie, które każdy może zobaczyć na własne oczy, a dokładniej jego części, która powoli zaczyna być widoczna nad naszymi głowami w ostatnich tygodniach. Fragment nieba kojarzący się z nadchodzącą zimą, bogaty w jasne gwiazdy Oriona, Wielkiego i Małego Psa czy Byka. Tak to wygląda na kilku-sekundowym zdjęciu z mojego podwórka:

Jak już wiemy, światło gwiazd przemierza nierzadko nawet kilkaset lat świetlnych, aby dotrzeć do naszych oczu, a w powyższym przypadku „wypalić” kilka pikseli na matrycy aparatu. Przyjrzyjmy się kilkunastu gwiazdom (i jednemu obiektowi mgławicowemu) z tego kadru i spróbujmy oszacować, w którym roku każda z tych gwiazd wyrzuciła w przestrzeń kosmiczną właśnie te fotony. Oczywiście pamiętajmy, że znane odległości poszczególnych gwiazd obarczone są pewnym błędem, ale na potrzeby tej 'umysłowej zabawy’ można na to przymknąć oko.

Co się okazuje? Widoczne obecnie światło Plejad pochodzi z czasu kiedy Stefan Batory został królem Polski, a Henryk Walezy królem Francji. Aldebaran wysłał swoje fotony, gdy w Paryżu powstawała Europejska Wspólnota Węgla i Stali, a w Warszawie rozpoczynano budowę Pałacu Kultury i Nauki. Trzecią najjaśniejszą gwiazdę Bliźniąt – Alhenę widzimy taką, jaką była w momencie zakończenia I wojny światowej. Widok Pasa Oriona (Alnitak, Alnilam, Mintaka) pochodzi z okresu, kiedy Królestwem Franków rządził Karol Wielki, choć według niektórych źródeł Alnitak i Mintaka znajdują się znacznie bliżej i w takim przypadku ich obecne światło widoczne na naszym niebie możemy datować na XI wiek. Ewenementem w tym gronie jest Iota Canis Maioris, której widoczne światło pochodzi z XI wieku przed naszą erą…gdy w starożytnym Egipcie rządził Ramzes XI.

Z drugiej strony mamy stosunkowo bliskie i tym samym bardzo jasne gwiazdy jak Syriusz czy Procjon. O tym pierwszym już wspomniałem wyżej. Jego światło biegnie do nas 8,6 roku więc obecnie pochodzi z pierwszej połowy 2011 roku. Światło Procjona jest nieco starsze i pochodzi z okresu gdy Barack Obama został wybrany na 44 prezydenta Stanów Zjednoczonych, a polska reprezentacja nie radziła sobie najlepiej w czasie Igrzysk Olimpijskich w Pekinie.