Astronomia i kosmologia XX wieku

Współczesny obraz wszechświata i wiedza o jego składnikach bardzo wiele zawdzięczają mechanice kwantowej i teorii względności, dwóm fundamentalnym teoriom fizycznym, które zostały sformułowane na początku XX w.

Astronomowie, czy już raczej astrofizycy, odkryli źródła energii gwiazd i zrozumieli, w jaki sposób przebiega ich ewolucja. Współpraca obserwatorów i teoretyków doprowadziła do wyodrębnienia niezwykłej gwiezdnej menażerii, którą tworzą nie tylko gwiazdy podobne do Słońca, lecz nadolbrzymy o średnicy dorównującej rozmiarom Układu Słonecznego czy tak egzotyczne obiekty, jak białe karły, gwiazdy neutronowe i czarne dziury, przynależące do ostatnich stadiów życia gwiazd.

Einsteinowska teoria grawitacji, zastosowana do całego kosmosu, pozwoliła zbudować modele rozszerzającego się wszechświata, które zostały potwierdzone przez obserwacje uciekających galaktyk, a następnie przez odkrycie mikrofalowego promieniowania tła, jednorodnie wypełniającego przestrzeń. Tak zrodził się model Wielkiego Wybuchu, w ramach którego dziś potrafimy zrozumieć, jak wyglądała ewolucja kosmosu w ciągu 14 miliardów jego istnienia. Model ten w połączeniu z teorią ewolucji gwiazd daje nam także odpowiedź na bardzo szczególne pytanie: skąd wzięły się pierwiastki chemiczne, które są składnikami ciał mieszkańców Ziemi.

Wiek dwudziesty przyniósł niespotykany wcześniej rozwój metod astronomii obserwacyjnej. Przede wszystkim człowiek nauczył się odbierać i interpretować wszechświat w całym zakresie widma elektromagnetycznego. Teleskopy optyczne wciąż są bardzo ważnym narzędziem badawczym, ale współcześnie towarzyszą im radioteleskopy, rozwija się astronomia w podczerwieni, ultrafiolecie, promieniach rentgenowskich i gamma. Dzięki tym nowym metodom udało się np. stwierdzić, że nasza Droga Mleczna jest w istocie galaktyką spiralną, jakich wiele w rozszerzającym się kosmosie.

Zdjęcie wykonane przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a. Fot. NASA.

Astronomowie XX w. nie zaniechali badań najbliższego kosmicznego podwórka, czyli Układu Słonecznego. Ważne rezultaty udało się osiągnąć za pomocą automatycznych sond kosmicznych; niektóre z nich zdołały nawet wylądować na powierzchniach ciał naszego Układu: na Księżycu, Wenus, Marsie, Jowiszu i Tytanie, księżycu Saturna. Badania Układu Słonecznego zyskały interesującą perspektywę, odkąd astronomowie zaczęli znajdować systemy planetarne krążące wokół innych gwiazd.

Współczesny obraz wszechświata wyłonił się dzięki odkryciom dokonywanym przez wielu wybitnych uczonych, astronomów, astrofizyków, fizyków i kosmologów, których nie sposób wymienić choćby w części w krótkim eseju. Warto jednak zauważyć, iż u podstaw współczesnych badań kosmosu leży powszechnie przyjmowane założenie, że Ziemia wraz ze swoją gwiazdą Słońcem, znajdującym się na peryferiach pewnej galaktyki spiralnej, oddalającej się od miliardów innych galaktyk w rozszerzającej się przestrzeni, nie zajmuje uprzywilejowanego miejsca we wszechświecie i że każdy inny obserwator, który krążyłby wokół innej gwiazdy, będącej nawet częścią innej galaktyki, postrzegałby wszechświat tak samo czy też podobnie jak my. Założenie to nosi miano zasady kopernikańskiej.

 

Literatura

1. Heller Michał, Granice kosmosu i kosmologii, Warszawa 2005.
2. Historia astronomii, pod red. Michaela Hoskina, Warszawa 2007.
3. Longair Malcolm S., The Cosmic Century: A History of Astrophysics and Cosmology, Cambridge 2006.
4. North John, Historia astronomii i kosmologii, Katowice 1997.
5. Struve Otto, Zebergs Velta, Astronomia XX wieku, Warszawa 1967.