Okoli -3000
Prvi viri o astronomskih opazovanjih v Babiloniji, Egiptu in na Kitajskem. Oglej si še nekaj besedil o tem oddaljenem času.
Vučedolska kultura, zaznamovala je tudi naše kraje, je najverjetneje tudi že temeljila na astronomskih opazovanjih.

Mezopotamija (medrečje po Grško) med rekama Tigris in Evfrat naseljujejo ljudstva: Sumerci - 3000 let, Babilonci - 2000 let pred Kristusom, pozneje Kaldejci - 7. stoletje pred Kristusom.

Zakaj ima teden 7 dni in od kod imena dnevov?
Babilonci so teden vpeljali preko nebesnih teles in sicer na naslednji način:
Skupaj s Soncem in Luno sestavlja pet planetov vidnih s prostim očesom sedem najsvetlejših periodično premikajočih se nebesnih teles glede na zvezde. Babilonci so jih imeli za božanstva, vsakemu izmed njih so posvetili en dan in so to brez konca ponavljali. Tako so ustvarili tudi našo nepretrgano verigo tednov.

Sedanja evropska imena za dneve v tednu razodevajo, kateremu nebesnemu božanstvu je bil posvečen kateri dan v tednu.

1. Nemški Sonntag ali angleški sunday nam pove, da je bila nedelja posvečena Soncu.

   ---

   Italijanska imena (pa tudi podobna francoska) lunedi, martedi, mercoledi, giovedi, venerdi razodevajo,
   
2. da je bil ponedeljek posvečen Luni,
3. torek Marsu,
4. sreda Merkurju,
5. četrtek Jupitru-Jovu,
6. petek Veneri,
7. angleški saturday pa kaže, da je bila sobota posvečena Saturnu.

Okoli -330

Aristotel
Vir: http://en.wikipedia.org/wiki/Aristotle
Aristotel trdi, da je Zemlja okrogla, ker ima Zemljina senca ob Luninih mrkih okrogel obris.
V neopžanju paralakse zvezd pa najde dokaz, da Zemlja miruje. Seveda se paralakse zvezd na oko ne vidi (Arisotel je torej pravilno sklepal glede na takratna opažanja), če bi pa Aristotel imel na razpolago današnje teleskope, pa po meritvah paralakse ne bi več dvomil v premikanje Zemlje.

Aristotelov premislek, argument, zakaj bi naj Zemlja mirovala.

Geocentrični in heliocentrični sistem (spodaj).

Okoli -260
Aristarh meni, da Zemlja in planeti krožijo okoli Sonca. Na tak način se da preprosto razložiti gibanje nebesnih teles. Zvezde ohranjajo konstantno lego druga glede na drugo zato, meni Aristarh, ker so zelo daleč (neskončno daleč). Aristarha so v večini zavračali, njegove knjige ni (nauk je v svojih delih ohranil Arhimed). S pomočjo Luninega mrka Aristarh določi tudi razmerje med velikostjo Zemlje in Lune. Izmeril je, s pomočjo trajanja mrka, koliko krat gre Luna v Zemljino senco.

Aristarh iz Samosa.
Vir: http://en.wikipedia.org/wiki/Aristarchus_of_Samos

Preberite tudi zelo poučen članek: ARISTARH, PLUTARH IN VOLTAIRE.

Okoli -240

Eratosten s pomočjo razdalje med Asuanom in Aleksandrijo in vpadnima kotoma Sonca, zelo natančno določi velikost Zemlje. Njegovi sodobniki so v glavnem to vrednost zavrnili,saj se jim je zdela prevelika, kdo ve iz kakšnih razlogov.

Eratostenova ocena obsega zemlje je med 39.690 km in 45.007 km (46.620 km). Eratosten je poskušal uvesti leto s 365,25 dneva, česar pa egipčanska družba takrat še ni sprejela.

Eratosten
Vir: http://en.wikipedia.org/wiki/Eratosthenes

Okoli -150
Hiparh sestavi katalog 1022 zvezd, v katerem so zvezde razporejene po siju na 6 magnitud; odkrije precesijo Zemlje in sestavi prve tablice za gibanje Lune in Sonca. Privzame tudi Aristarhovo metodo z Luninim mrkom in izračuna, ne samo razmerje Zemlja-Luna, ampak tudi, da je Luna od nas oddaljena za 60 Zemljinih polmerov. Glej tudi prispevek Antika in mrki.

Okoli -80
Mehanizem iz Antikythere - antični planetarij? Najden je bil na dnu morja na krovu starodavne Grške ladje. Dozdevna kompleksnost naprave je sprožila desetletja študija, pri čemer je mnogo njenih funkcij ostalo neznanih. Nedavno rentgeniziranje naprave je potrdilo naravo mehanizma iz Antikythere in razkrilo nekaj presenetljivih funkcij. Odkrili so, da je bil mehanizem iz Antikythere mehanski računalnik z natančnostjo, ki se zdi neverjetna za leto 80. pred našim štetjem, ko se je ladja na kateri je bil potopila. Tako zapleteno tehnologijo naj bi po dosedanjem prepričanju človeštvo razvilo šele 1000 let kasneje. Njena kolesa in zobniki so sestavljali prenosen planetarij s katerim so lahko napovedovali lokacije zvezd in planetov, kot tudi Lunine in Sončeve mrke. Mehanizem iz Antikythere, ki je prikazan zgoraj je visok 33 centimetrov in je po velikosti podoben veliki knjigi.

Vir: http://www.fiz.uni-lj.si/astro/comets/apod/ap061205.html

Okoli +150
Ptolemej združi celotno astronomsko znanje antike v geocentrični sistem, ki nato velja 15 stoletij.

Okoli +600

OZVEZDJA SEVERNEGA NEBA,
kot so ga videli Kitajci v zgodnjem 7. stoletju po Kristusu. Karto so našli v jamah Dunhuanga, začetek 20. stoletja.
Vir: http://www.ianridpath.com/startales/startales2a.htm
Oglejte si tudi - VRTLJIVA ZVEZDNA KARTA, osnove opazovalne astronomije

+1054
Kitajci zabeležijo pojav zelo svetle supernove (eksplozija oddaljene zvezde vidna celo čez dan) v Biku. Ostanek te supernove je danes zelo znana in raziskana meglica Rakovica M1, s pulzarjem (nevtronsko zvezdo) na sredi.

+ 1138 do + 1144
HERMAN IZ KARINTIJE
Herman iz Karintije (Karantanije) je prvi znani znanstvenik slovenskega rodu. Ker je odlično obvladal jezike, se je ukvarjal s prevajanjem. Izvrstno se je znašel tudi na področjih matematike, astronomije, astrologije in filozofije.

Natančen čas in kraj njegovega rojstva nista znana. Vemo pa, da je bil po rodu iz Karantanije, zato ga tudi vsi poznajo po imenu Herman iz Karintije. Šolal se je po raznih samostanih in je najverjetneje bil menih. Študiral je tudi pri znanem Teodoriku v Chartresu, kjer je tedaj delovala najnaprednejša šola v Evropi. Tam je študiral jezike in filozofijo. Zatem se je napotil še v Španijo in se tam izpopolnil v matematiki in astronomiji. Nekaj časa je delal v prevajalski delavnici v Toledu, nato pa v prevajalski skupini Petrusa Venerabilisa v Leonu. Veliko je potoval. Ne le po Evropi temveč tudi po Aziji. Iz njegovega naslova »sholasticus« utemeljeno sklepamo, da je tudi poučeval. Kdaj in kje je Herman končal svoje plodno življeneje, ni znano. Njegova dela so bili sprva rokopisi, ki so jih širili s prepisi, tiskajo pa jih od 15. stoletja dalje.

Zanesljive podatke s časovno opredelitvijo imamo o Hermanu le za leta od 1138 do 1144. Leta 1138 je iz arabščine prevedel astrološki spis judovskega avtorja Saula ben Bišra Liber sextus astronomiae (Šesta knjiga astronomije). Leta 1140 je prevedel delo Abu Maašara Introductorium in astronomian (Uvod v astronomijo). V tem času je prevedel v latinščino tudi astronomske tablice Mohameda al Khwarizmija in iz arabščine Evklidove Elemente geometrije. Leta 1141 je Petrus Venerabilis, znameniti opat samostana v Clunyju, sestavil v Leonu delovno skupino za prevajanje korana v latinščino. K sodelovanju je pritegnil tudi Hermana, ki se je tedaj ob reki Eber ukvarjal z astrologijo. Najbolj znano Hermanovo prevodno delo je nastalo leta 1143. Gre za Ptolomejev Planispherium, ki se je ohranil le po tem njegovem prevodu.

Herman naj bi prevedel tudi Ptolomejeve astronomske tablice in še nekatere druge prevode, ki so se pa verjetno izgubili, saj jih poznamo le po naslovih. Leta 1143 je izšla tudi Hermanova originalna filozofska razprava De essentis (O bistvih), ki jo je posvetil svojemu prijatelju Robertu (Robert Ketrensisom ali Robert iz Chestra). V njej razpravlja o petih Aristotelovih kategorijah.

Herman je takratno Karantanijo, iz katere je izhajal, v smislu tako družboslovne, kot naravoslovne znanosti, postavil v srce Evrope in nasploh v vrh takratne evropske znanosti. Z njim smo Slovenci plodno soustvarjali evropsko in svetovno zgodovino znanosti.

Chronica majora (Matthew Paris, 13. stol.): na levi Euclid, na desni Herman de Carinthia, ki drži v roki zvezdomer - astrolab.

+1344
Prva do sedaj znana mehanska astronomska ura je bila postavljena v Padovi leta 1344 in druga v Strassburgu leta 1354. Očitno je bil pozni srednji vek tudi doba astronomskih ur. Praška ura postavljena 1410 ohranja svojo izjemnost vse do danes (oglej si podrobnejši opis ure). Vsekakor pa je pohvale vredno, da so take astronomske ure bile postavljene, saj so tako mnoge radovedneže nehote pripeljale do večnih vprašanj: kaj je na nebu, zakaj tako in ne drugače, kje smo, kaj smo, zakaj obstajamo ...

+1440
Nemški kardinal Nikolaj Kuzanski (Krebs) je v svoji knjigi trdil, da se Zemlja obrača okrog svoje osi in hkrati giblje okrog Sonca, da je prostor brezmejen, da ni "spodaj" ali "zgoraj", da so zvezde sonca, in da so tam tudi naseljeni svetovi. Nadvse moderna razmišljanja cerkvenega človeka, ki ni imel nobenih težav zaradi svojih trditev. Nekateri pravijo, da ni imel za svoje trditve nobenih dokazov, in da najbrž ni bistveno vplival na tok zgodovine (ki je vendarle potrdila njegove sklepe), čeprav se ve, da je njegove zamisli razširjal tudi Giordano Bruno (Giordano Bruno je zgorel na grmadi, a poučeni pravijo, da ne zaradi znanstvenih pogledov, ampak zaradi teoloških nasprotovanj, ...). Večina knjig Kuzanskega zamolči, le zakaj?
Nikolaj Kuzanski kot prvi uvede (brusi) tudi konkavne leče, ki so končno tudi pomagale kratkovidnim do lažjega življenja - pozneje je kombinacija zbiralne leče kot objektiva in vbočene (konkavne) leče kot okularja pripeljala do teleskopa. Slabovidni so torej posredno veliko prispevali k razvoju teleskopa, da danes vidimo globje v vesolje. Kepler je Kuzanskega v prvem poglavju svojega prvega objavljenega dela označil kot 'božansko navdahnjenega'. Večino matematičnih zamisli Kuzanskega je moč najti v delih: O učeni nevednosti, O domnevah (De coniecturis) (1440) in O videnju boga (De visione Dei) (1453). Razvil je pojem neskončno malih in velikih količin, ter pojem relativnega gibanja. Njegovi spisi so vplivali na Leibnizovo odkritje diferencialnega računa in tudi na Cantorjevo poznejše delo o neskončnosti.

Nikolaj Kuzanski ali Nikolaj iz Kuze (latinsko Nicolaus Cusanus), pravo ime Nikolaus Chrifftz (Krebs, Chrypffs), * 1401, Kues (slovensko Kuza, Kuös) ob Mozeli blizu Trevesa, Porenje, Nemčija, † 11. avgust, 1464, Todi, Umbrija, Italija.

Kuzanski je rešil ogromno ljudi, beguncev in večino grških antičnih spisov iz Bizanca, Konstantinopla, ki je leta 1453 padel v roke Islama (Turkov - Seldžukov). Pred Turki je bilo rešenih okrog 3000 knjig, spisov, recimo znamenita Diofantova knjiga Aritmetika - večino teh knjig so prevedli v latinščino. Nikolaj Kuzanski je leta 1458 obiskal Bled (tudi) z namenom, da pospeši razvoj kraja.

+1515
Leta 1515 je Albrecht Durer (1471-1528), znameniti slikar in matematik iz Nurmberga, izdal prvo tiskano zvezdno karto.

+1543
Kopernik objavi svoj heliocentrični sistem. (Zemlja ni v središču vesolja; je planet, ki se vrti okoli svoje osi in kroži okoli Sonca. Vzhod in zahod nebesnih teles sta posledica vrtenja Zemlje, navidezno gibanje Sonca med zvezdami pa je posledica kroženja Zemlje okoli Sonca. Drugi planeti so podobni Zemlji, Zemlja pa po oddaljenosti od Sonca zavzema tretje mesto. Razporeditev planetov od Sonca je taka: Merkur, Venera, Zemlja, Mars, Jupiter in Saturn.) To leto je prelomnica v razvoju človekove misli.

+ 2. oktober 1608
Nizozemski optik Hans Lippershey predstavi v nizozemskem parlamentu prvi uporabni daljnogled (teleskop).

Optik Hans Lippershey (sliki zgoraj) se je eksperimentalne ubadal s teleskopskim učinkom dveh leč že od leta 1600. Leta 1608 naprava zaživi in Lippershey teleskop proda nizozemski vojski. Menda je do odkritja prišel po naključju, ko je opazoval dva otroka, ki sta se igrala z lečami v njegovi delavnici.
Vse pa se je pravzaprav začelo z lečami za očala. Prva uporabna očala za daljnovidne je izdelal leta 1284 Italijan Salvino D'Armate. Čeprav so že v antiki (starem Egiptu) poznali neke vrste lup, očal - pa so le te zaživele l. 1284, oziroma v Evropi množično okrog leta 1400. Očala za kratkovidne je izdelal Nikolaj Kuzanski (Nikolaus Chrifftz ali Krebs iz mesta Kues, slovensko iz Kuze), o tem piše v knjigi De Beryllo (Očala) iz leta 1441. Vbočena leča za kratkovidne je služila Galileju za okular njegovega teleskopa (1609 - pokončna slika). Lahko bi rekli, da so nas napake (slabovidni, ki so potrebovali korekcijske leče) in otroci, ki so se igrali z lečami, pripeljali do teleskopa in s tem med zvezde ...

+1610
Galileo Galilei prvič opazuje nebo z daljnogledom. S svojimi odkritji potrdi Kopernikov nauk in trditve kardinala Kuzanskega. Na Luni vidi gore in doline; to potrdi, da so v vesolju telesa, podobna Zemlji. Nato spozna, da krožijo okoli Jupitra štirje sateliti, kot kroži Luna okoli Zemlje. S tem dokaže, da Zemlja ni edino središče gibanja vesoljskih teles. Pri Veneri odkrije mene, podobno kot jih ima Luna. Iz tega zaključi, da je Venera okroglo telo, ki odbija Sončevo svetlobo in kroži okoli Sonca. Na Soncu opazi temne lise - pege in iz njihovega premikanja sklepa, da se Sonce vrti. Končno mu daljnogled razkrije, da sestavlja Rimsko cesto množica zvezd. To pomeni, da je vesolje dosti večje, kot so do tedaj mislili, in nekateri trdijo, da je nesmiselno trditi, da bi se to velikansko vesolje v enem dnevu zavrtelo okoli majhne Zemlje. Vsekakor v tistem času še ni bila poznana narava Sonca in zvezd in so vse hipoteze bile zgolj špekulacije.
1609 je Galilei slišal, da so na Holandskem iz leč sestavili povečevalno cev. Ni še minilo 6 mesecev, ko je že izumil in zbrusil svojo različico naprave, povečala je 32X (glej sliko ). Lahko jo je tudi obrnil, da mu je bila za drobnogled; tako je opazoval žuželke. Povečevalno cev, teleskop, je obrnil proti nebu in tako se je začela doba teleskopske astronomije. Glej sliko z Galilejevimi skicami Jupitrovih lun.
Oglejte si še nekaj misli in citatov o precej zlorabljeni temi - cerkev (in ostale ideologije) in astronomija (znanost).


Galileo Galilei kardinalom demonstrira uporabo teleskopa.
Koestler o Galileju in Keplerju - zelo človeško
Ali prispevek o Galileju v MLA2009.


Galilei skicira Sonce vsak dan, od 2. do 26. junija 1612. Danes smo njegove skice animirali, res prepričljiv dokaz, da se Sonce premika, vrti.

+1610 do +1619
Kepler odkrije zakone gibanja planetov.
* Prvi zakon: Planet se giblje okoli Sonca po elipsi, Sonce je v njenem gorišču.
* Drugi zakon: Zveznica planeta in Sonca pokrije v enakih časih enake ploščine.
* Tretji zakon: Kub velike polosi in kvadrat obhodnega časa sta za vse planete v enakem razmerju ( a³/T² = konst.).

+1659
Huygens, izpelje izjemno pomemben izraz za centripetalno silo:
Fr = m*v²/r.

+1675
Römer izmeri hitrost svetlobe s pomočjo zakasnitve okultacije Jupitrove lune.

+1687
Isaac Newton v knjigi Philosophiae Naturalis Principia Matematica (Matematični principi naravoslovja) razkrije gravitacijski zakon (F=Gm1m2/r² ). Prvenstvo si po nekaterih virih lasti tudi R. Hooke, ki je Newtnonu zaupal spoznanje, da je sila gravitacija obratno sorazmerna s kvadratom razdalje. Newton je upal zakon objaviti v knjigi Philosophiae Naturalis Principia Matematica še le po Hookovi smrti. V resnici pa temelje zakona postavi že Kepler s tretjim zakonom ( a³/T² = konst. ali gravitacisjki pospešek je sorazmeren z a/T² = konst./a², kar je že pot do Newtonovega zakona). Newtonova empirična enačba za privlačno gravitacijsko silo med dvema točkastima telesoma (z masama m1 in m2) na razdalji r, se glasi:

+1736
Povej mi koliko je ura in povem ti, kje si. Leta 1736 (nekateri viri uporabljajo letnico 1728) je John Harrison (1693-1776) predstavil prvi res natančni ladijski kronometer. Velik pomen za za določanje lege na Zemlji (morju) in merjenje paralakse Lune, Planetov.

+1755
Kant Immanuel izda knjigo Splošno naravopisje in teorija nebesa, v kateri so tri pomembne napovedi. Postavi nebularno hipotezo o nastanku Sončevega sistema (napove Laplacea), predloži lečasto obliko Rimske ceste, kot skupek zvezd, in da so še druga taka svetovja (napove Herschla), domneva tudi, da bibavično trenje zavira vrtenje Zemlje (oglej si podrobnejši opis fenomena ). Imel je prav, vendar podobno kot Nikolaj Kuzanski, ni imel vseh trdnih dokazov za svoja razmišljanja.

+1781
Messier Charles zbere več kot 1000 megličastih nebesnih objektov. Tako nastane znameniti Messierjev katalog M objektov. Ta katalog je naredil samo zato, da ti objekti ne bi motili in zavajali iskalcev kometov, zanimivo. Danes pa je ta katalog izjemno priljubljen med astronomi amaterji. Oglej si katalog M objektov.

+1781
W. Herschel odkrije planet Uran. Veliko je tudi prispeval k spoznavanju Rimske cesete, kot skupka gibajočih se zvezd, kjer Sonce nima dominantne lege, saj se samo premika med ostalimi zvezdami. Je pa imel tudi nekaj za današnje čase nenavadnih zamisli, menil je namreč tudi, da so planeti, Luna in Sonce naseljeni, seveda mu v glavnem niso verjeli.

+1783


Baron Jurij Vega (1754 - 1802): matematik, posredno tudi astronoma, artilerijski častnik in balistik ...
Jurij Vega izda prvo knjigo tabel logaritmov in trigonometričnih funkcij, ki so bile dolga leta (do razvoja računalnikov) pomemben matematični pripomoček vsej znanosti. Število pi izračuna na 140 mest. Prvi je pravilno rešil problem gibanja telesa skozi tunel zvrtan skozi planet Zemljo, kar je enako projekciji kroženja satelita na pravokotno ravnino. Po njem se tudi imenuje eden izmed kraterjev na Luni. Oglej si karto Lune s kraterjem Vega. Oglej si tudi bankovec za 50 TOLARJEV.
Preberi Vegov življenjepis in delo
iz (http://vlado.fmf.uni-lj.si/sola/1995/vega/vega1.htm).
Preberi članek Vega in mase planetov (Janez S.)
Po Juriju Vegi se imenujejo tudi priznanja iz matematičnih tekmovanj (Vegova priznanja). V ponedeljek 22.3.2004 ob 20. uri in 30. minut so odkrili spominsko plošče Juriju Vegi, avtor Janez Pirnat, na Levstikovem trgu, Ljubljana. Malo samokritike. Na Luni so prej po njemu (Vegi) poimenovali krater, kot je dobil v Ljubljani spominsko ploščo. Glej tudi podatke o postavitvi plošče leta 2004.

+1784
Angleški duhovnik John Michell se sprašuje ali gravitacija vpliva na svetlobo, ali imajo nekatere zvezde tako veliko maso, da svetloba ne more pobegniti z njih. To je osnova za teorijo črnih lukenj in Einsteinove izračune več kot 120 let pozneje. Do enakega zaključka je nekaj let pozneje prišel francoski matematik Pierre Simon de Laplace.

+1801
Piazzi odkrije prvi planetoid Ceres.

+1815
Fraunhofer odkrije absorbcijske črte v spektru Sonca.

+1835 do +1840
Struve, Bessel in Henederson določijo s pomočjo paralakse razdaljo do zvezd. Oglejte si animacijo, ki prikazuje bistvo paralakse. Friedrich Bessel leta 1838 za zvezdo 61 Cygni izmeri paralakso, ki znaša manj kot ločno sekundo, samo 0,3", kar je daleč pod ločljivosto očesa, ki je približno 60 ločnih sekund. Antični in srednjeveški astronomi torej niso bili sposobni na oko zaznati paralakse zvezd.

+1842

Dopplerjev pojáv [dóplerjev] je fizikalni pojav kjer zaradi gibanja vira, opazovalca ali obeh nastane navidezna razlika v valovni dolžini zvoka ali svetlobe. Pojav se imenuje po avstrijskem matematiku in fiziku Christianu Andreasu Dopplerju, predlagal ga je leta 1842. Dopplerjev pojav je značilen za vsako valovanje, če se opazovalec ali vir valovanja gibljeta drug glede na drugega. Pojavi se sprememba frekvence oziroma valovne dolžine. Opazovalec, ki se giblje proti zvočnemu viru sliši višjo frekvenco, kot če se oddaljuje.

Kadar se izvor valovanja giblje, opazovalec zazna valovanje s spremenjeno frekvenco: odvisna je od hitrosti izvora glede na sprejemnik. Ko se izvor približuje, je frekvenca večja, ko se oddaljuje, pa manjša. Pojav je mogoče zaznati, kadar poslušamo prižgano sireno na vozečem avtomobilu. Ta pojav povzroča tudi rdeči premik svetlobe, ki prihaja iz oddaljenih galaksij in tako lahko določimo relativno hitrost oddaljenih galaksij. Z njim lahko določimo tudi dvojne zbezde, itn. To je izjemno pomeben zakon za meritve v vesolju.


Dopplerjev pojav - zaradi gibanja se valovna dolžina oddanega valovanja spreminja.
Vir: http://physics.nad.ru/Physics/English/optics.htm


Spektroskopska dvojna zvezda.



Rdeči premik spektralnih črt spektra gruče oddaljenih galaksija (desno), glede na Sonce (levo).

Vse povezave, ki sledijo, so plod raziskovanj in merjenj 20. stoletja. Dopplerjev premik spektralnih črt z = Dl/l
* l je valovna dolžina valovanja,
* Dl = l' - l je spremeba valovne dolžine zaradi premikanja.

-----------------------------------------
z = Dl/l » v/c, rdeči premik za počasne objekte
če g » 1,
g = 1/(1-(v/c)²)^1/2 je Lorentzov relativistični faktor za hitrosti v, ki se že lahko primerjajo s hitrostjo svetlobe c,
v je hitrost objekta (galaksije),
c je hitrost svetlobe, c = 300 000 km/s.
Relativistični rdeči premik:
1 + z = (1 + v/c)g = ( (1 + v/c)/(1 - v/c) )^1/2.
Če hitrost in smer opazovalev-vir oklepata kot J, potem velja:
1 + z = (1 + v*cos(J)/c)/(1-(v/c)²)^1/2

Gravitacijski rdeči premik
Valovna dolžina se daljša, ker se manjša energija svetlove, fotona, ki se oddaljuje od neke mase, zvezde. Energija fotona je:
E = W = hn = hc/l.
h = 6.62606896(33)×10^-34 J·s = 4.13566733(10)×10-15 eV·s je Planckova konstanta

Dodatek - nastanek fotona, delca svetlobe, v atomu je posledica preskoka elektrona iz višjega energijskega stanja v nižje.

Slika spodaj - zvezda manjša energijo sevanemu fotonu in s tem se veča valovna dolžina (gravitacijski rdeči premik).

1 + z = 1/( 1 - (2GM/rc²) )^1/2

kjer je
* G - gravitacijska konstanta,
* M - masa objekta, ki ustvarja gravitacijsko polje,
* r - razdalja, koordinate opazovalca (ki so analogne klasični razdalji od središča predmeta, vendar pa so dejansko Schwarzschildove koordinate)
* c - hitrost svetlobe,
* z = Dl/l - rdeči premik.

+1846
Galle po Leverrierovih računih izsledi planet Neptun.

Okoli +1850
Uvedejo fotografijo v astronomijo.

+1859
Kirchhoff in Bunsen postavita princip spektralne analize.

+1879
Slovenec Jožef Stefan najde povezavo med izsevano gostoto energijskega toka črnega telesa in temeperaturo j=s *T⁴ . Ugotovil je, da je celotno sevanje sorazmerno s četrto potenco absolutne temperature. Ta zakon je izredno pomemben pri študiju razvoja in življenja zvezd. Takoj so lahko recimo določili temperaturo površja Sonca (temperatura fotosfere je okrog 6000 K, on jo je preračunal na 5400 K). Po njem se tudi imenuje eden izmed kraterjev na Luni. Oglej si še opis postopka s katerim je Stefan prišel do zakona j=s *T⁴. Stefan (1835-1893) je bil rojen pri Svetem Petru pri Žrelcu (Ebenthal), danes je to okolica Celovca - Avstrija. Rojen je bil 1835 slovenskima strašema (oče Aleš Stefan in mati Marija Startinik).

+1886
1886 Ciolkovski Konstantin (Rus) utemelji raketno dinamiko, že leta 1926 predlaga večstopenjske rakete; izumil rakete na tekoče gorivo; izračunal geostacionarno orbito.

+1896
Annie Jump Cannon je najbolj znana po izjemnem, natančnem in garaškem delu klasifikacije zvezd po spektralnih tipih ( delala je od leta 1896 naprej). Pred teleskop so postavili prizmo in tako svetlobo zvezd po finozrnati fotografski plošči porazdelili v barvni spekter, z značilnimi absorbcijskimi črtami. Iz intenzitete, debeline, zamika črt lahko sklepamo na: atomsko sestavo zvezde, temperaturo, maso, starost, hitrost, magnetno polje ... Predvsem so pomembne absorbcijske črte vodika, kalcija, kalcija, helija, železa, natrija, magnezija... Od vročih do hladnih se zvezde v osnovi razvrščajo v razrede O B A F G K M ; (O=30 000-60 000K) (B=10 000-30 000K) (A=7 500-10 000K) (F=6 000-7 500K) (G=5 000-6 000) (K=3 500-5 000) (M= manj od 3 500K). Gospa A. J. Cannon je razvrstila čez 500 000 zvezd v spektralne razrede, zbrane so v Henry Draper katalogu (recimo HD 176387). H. Draper je bil mecen tega projekta. Ta katalog je še danes v rabi. Oglej si tudi sliko spektra in Annie Jump Cannon pri delu..
Določanje spektralnega tipa zvezd zvezdne kopice s pomočjo spektrografa posnetega z objektivno prizmo.

+1905
Albert Einsten vpelje specialno teorijo relativnosti, ki dopolni (zamenja) Newtonovo mehaniko, kjer med drugim najde povezavo med energijo E, maso m in svetlobno hitrostjo c (svetlobna hitrost c se izkaže kot največja možna hitrost sploh): E=m*c² . Ta povezava je izjemno pomembna za razumevanje procesov pretvorbe energije v zvezdah. Pri zlivanju atomskih jeder v notranjosti zvezd (zaradi visoke temperature in tlaka v globinah zvezd pride do termonuklearnih reakcij) , se del mase pretvori v energijo po Einstenovi zvezi E=m*c², kar omogoča dolgo in stabilno življenje zvezd. Enako se dogaja v Soncu in od dela te izsevane energije živi tudi naš planet.

Imena nekaterih fizikov, ki so se ukvarjali s problemom časa, hitrosti svetlobe, s koordinatnimi sistemi, mehaniko ...

Italijan Galileo Galilei, Anglež Isac Newton, Faraday, Škot James Clerk Maxwell, Prus Albert A. Michelson , E.W. Morley, Irec George Francis Fitzgerald, Irec Joseph Larmor, Nizozemec Hendrik Antoon Lorentz, Francoz Jules Henri Poincare, Ernst Mach - Avstrijec - mladost je preživel v Sloveniji v Novem mestu (na Velikem Slatniku), Albert Einstein.

Henry Poincare ugotavlja: "Po načelu relativnosti so zakoni fizike za 'mirujočega' opazovalca enaki kot za opazovalca, ki se glede nanj giblje premo enakomerno in sploh ne moremo imeti možnosti, da bi dognali, ali nas takšno gibanje nosi s seboj ali ne. Iz vseh teh rezultatov se mora razviti popolnova nova vrsta dinamike, za katero bo značilna predvsem pravilo, da nobena hitrost ne meore preseči hitrosti svetlobe." Poincarejevo načelo je do danes doživelo toliko preizkusov, da ga povsem mirno lahko imenujemo zakon narave.

Irec George Francis Fitzgerald je opazil, da bi izid Michelosovih in Morleyevih poskusov lahko pojasnili, če bi se vse razdalje v smeri gibanja Zemlje skrčile za faktor
g=1/(1-(v/c)²)^1/2

- The Lorentz Contraction
- The Dilation of Time

Galileijeve transformacije

Lorentzove transformacije (že prej jih je izpeljal Irec Joseph Larmor, pogoj - hitrost svetlobe "c" je v vseh opazovalnih sitemih enaka)



The length of the energy-momentum
4-vector is given by

iz: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/relativ/vec4.html#c3
Lorentzov kalkulator. iz http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/relativ/ltrans.html


Einsteinova najsrečnejša misel v življenju.
A. Einstein je skozi okno svoje pisarne na Patentnem uradu v Bernu opazoval krovca na sosednji strehi (leto 1906).


Pomislil je, kaj bi se zgodilo, če bi možak padel v globino. "Če človek prosto pada, ne čuti teže. Postal sem razburjen. Ta preprosta misel je name naredila globok vtis. Približala me je teoriji gravitacije." Kasneje je Einstein svoj miselni poskus s krovcem označil kot najsrečnejšo misel svojega življenja.

Nič težnosti, nič gibanja. Tudi moderni "krovec", astronavt,
prosto pada in zato zanj ni težnosti, poleg tega pa lahko povsem
utemeljeno trdi, da miruje. Drugi opazovalci lahko vidijo dogajanje
drugače, toda to na astronavtova opažanja in meritve ne vpliva.

+1911 in 1913
E. Hertzsprung in H.N. Russell neodvisno vpeljeta pomemben zvezdni diagram (danes imenovan H-R diagram, Hertzsprung - Russellov diagram). Na diagram se vnašajo povezave med spektralnim tipom zvezd (oz. temperaturo) in izsevom zvezd (oz. absolutno magnitudo). Večina zvezd leži na diagonali (glavni veji, odvisno od mase in starosti zvezd).

Hertzsprung-Russellov diagram.

Spektralni tipi zvezd.

Še en preprosta predstavitev H-R diagrama.
- HR_animacija
- HR_interaktivno

+1912
Henrietta Leavitt je našla povezavo med periodo kefeid in izsevom. Kefeide so zvezde, ki utripajo, se napihujejo in krčijo, svetijo pa okrog 1000-krat močneje kot Sonce. So standardni svetilniki, zato lahko s pomočjo kefeid določamo razdalje do bližnjih galaksij.
Glej tudi - Kefeide, zvezde, ki utripajo, so hkrati standardni "svetilniki", ki nam pomagajo meriti razdalje v vesolju.

+1914
Eddington Arthur Stanley ugotovi, da nekatere zvezde na robu stabilnosti utripajo in to so kefeide, saj se napihujejo in krčijo. Ukvarjal se je s povezavo med maso zvezd, tlakom, temperaturo in izsevom. Ugotovil je, da z naraščajočo maso zvezde zelo hitro narašča sevalni tlak. Za zvezdo, ki bi imela več kot 50 mas Sonca velja, da bi jo sevalni tlak razpihnil, kar je tudi vzrok, da ne najdemo zvezd s tolikšno maso. Eddington, Russell in Whitehead so bili prvi, ki so opozorili na pomen Einsteinovih teorij relativnosti. Leta 1933 izda knjigo The Expanding Universe.

+1914
Shapley Harlow je imel merilo, ki ga je izdelala Henritta Leavitt nekaj let prej s tem, da je našla zvezo med izsevom periodo kefeid. Uporabil je to merilo za kroglaste kopice in izračunal njihove oddaljenosti. Ugotovil je, da so v grobem posejane v krogli, ki ima središče v ozvezdju Strelca. Shaply je s tem dejansko določil pravo oceno za velikost naše Galaksije in določil tudi središče (Sonce je oddaljeno od središča Galaksije okrog 30 000 sv. let). Imenujemo ga lahko tudi Kopernik 20. stoletja, saj je leta 1918 odvzel Soncu domnevno središčno lego v Galaksiji (Kopernik je to storil za Zemljo). To je bilo epohalno delo, prej so namreč bile ocene o velikosti Galaksije premajhne (imel je ostre nasprotnike, zgodovina se očitno ponavlja).

+1915
Albert Einsten objavi Splošno teorijo relativnosti, ki nadomesti Newtonovo teorijo gravitacije. Ena od posledic je, da se mora svetloba v gravitacijskem polju ukriviti, kar so dokaj verno potrdili že 29. marca 1919 ob Sončevem mrku (severna Brazilija in otok Principe v Gvinejskem zalivu). Med drugim je razložil premik Merkurjevega perihelija in gravitacijski rdeči premik svetlobe. Enačbe hkrati služijo za opis celotnega vesolja. Oglej si animacijo uklona svetlobe ob zvezdi.

+1916
Rs=2Gm/c² je Schwarzschildov radij
Schwarzschild poda enačbo za mejo (dogodkovni horizont) črne luknje in sicer za črno luknjo brez naboja in vrtilne količine (preprosta izpeljava - za maso fotona špekulativno privzamemo m_f = E/c² = hn/c², poznamo energijski zakon, vsota obeh energij, Wk in Wp, je nič, saj foton ne zapusti zvezde, črne luknje, za hitrost v bomo vstavili hitrost svetlobe c, zato velja W = m_fv²/2 - Gm_fm/Rs = (hn/c²)c²/2 - (h n /c²)Gm/Rs = 0, ==> Rs=2Gm/c², ta rezultat za Schwarzschildov radij je pravilen, čeprav je izpeljan nekoliko špekulativno). Za Sonce je ta hipotetični radij okrog 1,5 km. Črna luknja je telo s tako močno gravitacijo, da ga celo svetloba (elektromagnetno valovanje) ne more zapustiti, velja za zelo masivne zvezde, okrog 10 Sončevih mas in več. Poudariti je potrebno, da imamo še dva modela črnih lukenj, Reissner-Nordstromova z nabojem iz leta 1918 in Kerr-Newmanova z nabojem in vrtilno količino iz leta 1965. Ustrezno teoriji se tudi spreminja predviden polmer dogodkovnega horizonta. Ime črna luknja je pojav dobil leta 1967 s strani ameriškega fizika Johna Wheelerja. Wheeler hudomušno trdi, da "črna luknja nima las", saj sklepa, da lahko navzven kaže samo maso, naboj in vrtilno količino.

Podoba, kako masivna zvezda (lahko črna luknja) krade snov iz sosednje zvezde. Ko materija prileti znotraj dogodkovnega horizonta, ne vemo kaj se z snovjo dejansko zgodi (tudi fotoni ne morejo zapustiti črne luknje in tako nimamo nobenih informacij). Iz rotacije (hitrosti) snovi v disku (akrecijski disk), po katerem se snov v spirali pretaka proti črni luknji, lahko sklepamo na njeno maso.

+1920
Pease in Albert Abraham Michelson izmerita, s sedemmetrskim interferometrom ob dvainpolmetrskim teleskopom, prvi premer zvezde (Betelgeuze v Orionu). Michelson je tudi pokazal (konec 19. stoletja), da hitrost svetlobe ni odvisna od hitrosti svetila ali od hitrosti opazovalca in s tem zavrgel vsesplošno hipotezo, da se svetloba giblje le po snovi, ki so jo imenovali "eter". Etra ni in svetloba lahko potuje tudi po vakuumu in je njena hitrost (c=3*10⁸m/s), tako se zdi, navečja možna hitrost. S tem je postavil enega izmed temeljev za relativnostno teorijo (s katero se sam ni nikoli sprijaznil), ki je preko Lorentzovih transformacij dozorela z Einsteinom. Relativnost in zavrnitev hipoteze o etru sta pomenila za mnoge mislece "konec sveta" in "idealov" znanosti.

+1924
Hubble z 2,5 meterskim reflektorjem na Mt. Wilsonu loči galaksiji M31 in M33 na spiralne veje z zvezdami.

+1925
E. Hubble s pomočjo kefeid v megličastem objektu M31 dokaže, da je to galaksija (galaksije tipično sestavlja okrog 100 milijard zvezd, sonc ) podobna Rimski cesti, oddaljena več kot milijon let in s tem pokaže, da je vesolje veliko večje od Rimske ceste.

+1927
Oort odkrije vrtenje naše galaksije (Sonce približno v 200 milijonih let obkroži središče naše Galaksije). Iz te periode in oddaljenosti je mogoče izračunati maso Galaksije, ki znaša okrog 100 milijard Sonc.

+1927
Georges Lemaître (belgijski duhovnik in fizik) objavi svojo novo idejo, da se vesolje širi (prvi izpelje Hubblov zakon in poda prvo opazovalno oceno Hubblove konstante). Einstein se je sicer pravilni ideji Lemaîtra uprl, a je pozneje spoznal svojo zmoto.

+1929
E. Hubble s sodelavci z merjenjem odkrijejo Dopplerjev premik spektralnih črt (z = Dl/l) v spektrih galaksij. Hubble ugotovi, da je hitrost oddaljevanja galaksij premosorazmerna z oddaljenostjo, izrazi z enačbo:
v=H*d
- to je Hubbleov zakon. H je Hubbleova konstanta in znaša okrog 50km/s do 100km/s/Mpc»1/(10*10⁹let) do 1/(20*10⁹let)=1/T. T je Hubblov čas, večina ocenjujejo ta čas na 18*10⁹ let. To je tudi groba ocena starosti vesolja. Megaparsek (Mpc) je 3.26 milijonov svetlobnih let.

Spoznanje, da se vesolje širi uporabi A. Friedmann v teoriji o nastanku vesolja z velikim pokom (Big Bang), ki jo leta 1940 dopolni njegov učenec G. Gamov (tudi A. S. Eddington je leta 1933 podal idejo o vesolju, ki se širi). Po tej teoriji naj bi bila v daljni preteklosti (pred 10 do 20 milijardami let) vsa snov vesolja zgoščena v "točki" z izjemno veliko gostoto in temperaturo. Vesolje naj bi nastalo z "velikansko eksplozijo". Zaradi širjenja vesolja sta se gostota in temperatura vesolja tako dolgo manjšali, da so začeli nastajati atomi (predvsem vodik) in molekule, pozneje pa plinski oblaki, iz katerih so se nato razvile galaksije z zvezdami. Ves ta razvoj je pripeljal do razvoja življenja na Zemlji, do ljudi.

Ena zadnjih verzij kozmologije

+1929
Izide knjiga našega rojaka Hermana Potočnika "Problem vožnje po vesolju", eno ključnih del začetka astronavtike, nekateri mu celo pripisujejo prvenstvo v načrtovanju geostacionarnega umetnega satelita. Za vzdrževanje umetne gravitacije predlaga vesoljsko plovilo v obliki velikega vrtečega kolesa - centripetalna sila nadomesti gravitacijo. Knjiga je vplivala na ruski film Pot k zvezdam režiserja Pavla Klušanceva, posnet leta 1958, pozneje pa še na veliko bolj slavni izdelek režiserja Stanleyja Kubricka, ki je leta 1968 v filmu 2001: Vesoljska odiseja (po istoimenski knjižni predlogi Arthurja Charlesa Clarkea) za prikaz vesoljske postaje uporabil (tudi) Potočnikove ideje. Glej življenjepis Hermana Potočnika.

Po letu +1930
Pojavi se teorija o nastanku nevtronske zvezde po eksploziji supernove. Če bi gravitacija lahko Sonce stisnila v nevtrosko zvezdo, bi ta bila velika manj kot 10 km. Atomi namreč pri masivni zvezdi (nad 1,4 Sončeve mase) ob eksploziji ne vzdržijo sil gravitacije ter eksplozije in se zato elektroni zlijejo s protoni v nevtrone, kar pomeni, da se razdalje med nevtroni zmanjšajo od dimenzije atoma 10^-10m na dimenzijo jedra 10^-15m (premer _Sonca*10^-5 =109*Rz*10^-5 »7 km ). Teorijo pripisujejo večim avtorjem: F. Zwickyu, Volkovu, J. R. Openheimerju, Landauu.

+1930
Tombaugh odkrije planet Pluton. A Plutonu so leta 2006, zaradi majhnosti, vzeli status planeta. Tako imamo sedaj 8 objektov s statusom planeta, ki potujejo okrog Sonca: Merkur, Venera, Zemlja, Mars, Jupiter, Saturn, Uran, Neptun.
Do izuma teleskopov smo poznali samo 5 planetov (poleg Zemlje, ki nam daje gostoljubje, vidimo s prostim očesom še planet Merkur, Venero, Mars, Jupiter, Saturn).

Merkur	Venera	Zemlja	Mars	Jupiter
Saturn	Uran	Neptun	Pluton (ni planet)	Mala telesa

+1931
Jansky sprejme radijske valove iz vesolja.

+1938
Bethe Hans Albrecht izda teorijo o jedrskih reakcijah, iz katerih črpajo zvezde svojo energijo (istega leta kot Weizsacker). Uporabil je znanje o subatomskih pojavih, ki se je kopičilo 40 let (Becquerel, Eddington ...). Ta zvezdni mehanizem precej spominja na Perrinov iz leta 1921, ki je bil bolj kvalitativen. Pri nižjih temperaturah teče recimo reakcija pri kateri se protoni (vodikova jedra) postopoma in neposredno spjajo v helij (jedro sestavljata 2 protona in 2nevtrona). Pri višjih temperaturah pa se odvija zlivanje preko ujetja protona v jedro ogljika in po nizu reakcij se ogljik ohrani nespremenjen nastane pa helij. Vodik je torej zvezdno gorivo, helij je "pepel", ogljik pa katalizator. Ker so zvezde v glavnem iz vodika, imajo dovolj goriva za milijarde let. Tako je bila rešena ena največjih ugank v astronomiji. Ko se večino vodika porabi, se zvezdi zmanjša masa za kak odstotek, in ta se v obliki sevanja sprosti v vesolje. Vsako sekundo Sonce izseva približno E=3,86*10²⁶J energije. Iz zveze E=m*c² tako lahko izračunamo, da se vsako sekundo masa Sonca zmanjša za Dm=E/c²=4 300 000 ton. Kar je sicer za razmere na Zemlji kar veliko, vendar v primeri s Soncem zelo malo (Dm/m_s=4300000ton/1.989*²⁷ton= =2*10^-21). Del te energije nam daje tudi življenje.

+1941 do + 1945
Odkrijejo radijsko sevanje Sonca.

+1942
1942 Wernher Magnus Maximilian von Braun konstruira in izstreli prvo pravo raketo (V2) z gorivom in kisikom, ki je dosegla višino čez 80 km (prvi polet v vesolje). Na žalost so nacisti rakete leta 1944 uporabili za uničevanje zahodnih mest. Brauna so zajeli Američani, nekaj njegovih sodelavcev pa tudi Rusi. Vsi ti inženirji so po II vojni v obeh velesilah bili nosilci vojaške in vesoljske raketne tehnologije. Nacistična preteklost večine, očitno ni bila ovira za nobeno od velesil. Pravijo, da je Brauna Eisenhowerjeva birokracija ovirala enako kot Hitlerjeva, kar je bil tudi razlog za Rusko prednost v začetku vesoljske tekme.

Wernher Magnus Maximilian von Braun
(* 23. marec 1912 v kraju Wirsitz, pruska provinca Posen (danes Poljska); † 16. junij 1977 v Alexandriji, Virginia - ZDA), 65 let.

+1944
Weizsacker Carl Friedrich izpopolni Kant-Laplaceovo nebularno teorijo o nastanku Sočevega sisitema. Menil je, da se prvotni plinasti in prašni oblak, iz katerega je nastal Sončev sistem, ni vrtel kot toga celota, temveč so bili v oblaku mnogi vrtinci različnih hitrosti in velikosti. Velikost vrtincev je naraščala z razdaljo od središča in je ustrezala Bodejevemu zakonu o planetnih razdaljah. Na mejah med različnimi sistemi vrtincev so se delci zbirali in zlepljali v planete. Danes se zdi to dobra osnova za teorijo nastajanja planetnih sistemov. Danes že lahko sklepamo, da je vesolje bogato s planetnimi sistemi, saj jih je že veliko odkritih.

+1946
Odkrijejo prve diskretene radijske vire na nebu.

+1950
Odkrijejo sevanje medzvezdnega vodika na valovni dolžini l=21 cm.

+1951
Z radijskimi opazovanji ugotvijo spiralno zgradbo naše galaksije.

+4. okt. 1957
V Sovjetski zvezi (danes Rusiji) izstrelijo prvi umetni satelit Sputnik 1. Začne se doba astronavtike.

Sputnika 1 se loči od nosilne rakete.

Znameniti Sergej Pavlovič Koroljov (1907-1966), načrtovalec Sputnika, je takole komentiral obliko prvega satelita: "Zdi se mi, da mora prvi Sputnik imeti enostavno in prepoznavno obliko, podobno obliki naravnih nebesnih teles, saj bo Sputnik za vedno ostal v zavesti ljudi kot simbol začetka vesoljske dobe". Sergej Pavlovič Koroljov je bil ukrajinec, dolgo časa zaprt v zloglasnem komunističnem taborišču smrti - rešila ga je njegova genialnost. Glje tudi - Sergej Pavlovic Koroljov - Sputnik

+1958
Odkrijejo Zemljin radiacijski pas.

+12. sep. 1959
Lunik 2 zadane Luno.

+1960
Odkrijejo kvazarje.

+12. apr. 1961
Gagarin v vesoljski ladji Vostok 1 prvi obleti Zemljo.

+28. nov. 1964
Mariner 4 posreduje posnetke Marsovega površja.

+1965

A. Penzias in R. Wilson sta zaznala radijski signal, ki je bil v vseh smereh vesolja skoraj konstanten. Odkrila sta prasevanje, ki pripada črnemu telesu (vesolju) s temperaturo 2,7 kelvina. Prasevanje naj bi bilo ostanek velikega poka. S tem sta še dodatno podkrepila teorijo o nastanku vesolja, ki bi naj nastalo z velikim pokom (Big Bang).

+1968
Odkrijejo pulzarje (rotirajoče nevtronske zvezde).

Pulzar v Rakovici.

+21. jul. 1969
Armstrong in Aldrian stopita na Luno.

+20. sep. 1970
Avtomatska postaja Luna 16 mehko pristane na Luni in prinese na Zemljo vzorce Luninih tal.

Po letu 1970
s pomočjo spektroskopije in študija rotacij galaksij ugotovijo, da najbrž okrog 90% mase sploh ne vidimo. To je tako imenovana temna snov (Dark Matter), ali je snov skrita v črnih luknjah, nevtroskih zvezdah, nevtrinih, sevanju ... ali je kaj narobe s teorijami ... še ni znano.

+1972
Izstrelili sondo Pioneer 10 s ploščo z vsebino za morebitno sporazumevanje z "razumnimi" bitji iz ostalih delov vesolja. Na plošči so označene smeri 14 pulzarjev z binarnimi oznakami njihovih frekvenc, glede na sevanje vodikovega atoma pri spremembi spina. Zmanjšanje frekvence bo mera za čas, ki bo potekel po izstrelitvi. Na plošči sta še Zemlja z Osončjem, Pioneerjeva pot ter moški in ženska v istem merilu kot sonda. Sonda je šla leta 1973 mimo Jupitra in leta 1983 mimo Plutona. Je prva, ki je zapustila Osončje. Oglej si angleški tekst.

+1974
Razlaga slike: Recimo, da smo bitja iz vesolja, iz kroglaste kopice M13 in iz Zemlje prejmemo zgornjo informacijo. Kaj nam hočejo ti navadni smrtniki, Zemljani povedati? Zgornje sporočilo je bilo odposlano iz Zemlje, leta 1974, v smeri kroglaste zvezden kopice M13. Med sprejemanjem še zmeraj največjega radijskega teleskopa Arecibo - je bilo hkrati poslano zgornje sporočilo (1's in 0's). Ta poskus komunikacije z izvenzemeljskimi bitji je bil bolj simbolne narave - človeštvo namreč redno na široko in naključno pošilja v Vesolje radijske in televizijske signale. Tudi če bi to sporočilo sprejeli v M 13, je le ta kopica tako daleč, da bomo "morali" čakati 50000 let na odgovor morebitnih civilizacij iz M 13. Seveda bi ta bitja morala zaznati in razumeti naše sporočilo. Sporočilo podaja preprosta dejstva o človeški civilizaciji in našem znanju: od leve proti desni so števila od 1 do 10, atoma vodika in ogljika, nekaj zanimivih in pomembnih molekul, DNA, opis človeka, osnove našega Sončnega sistema in osnove teleskopa, ki je poslal sporočilo. Nekaj raziskovalcev izvenzemeljske inteligence ravno "zdaj" sprejema mnoge osebe, ki lahko sodelujejo pri projektu iskanja, tako da vključujejo (vključujemo) lastne računalnike v raziskovalno mrežo.
Glej tudi: http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/

+1977
Izstrelili sondi Voyager 1 in 2, ki sta poleteli proti zunanjim planetom in jih, skupaj s sateliti, tudi posneli (Jupiter 1979(1 in 2), Saturn 1980(1) 1981(2), Uran 1986(2), Neptun 1989(2)).

+1981
Prva izstrelitev vesoljskega čolnička (taksija) Space Shuttlea

+1983
Izstrelili satelit IRAS (Infrared Astronomical Satellite) z namenom detekcije virov sevanja z 12, 25, 60 in 100 mikrometrov val. dolžine,
- resolucija od 30 loč. minut pri 12 mikrometerih val. dolžine, do 2 loč. minut pri 100 mikrometerih,
- odkrili 350 000 virov, izjemen uspeh, viri so:
* kometi in prah ki zaostajajo za njihovo orbito
* prah diskov okoli bližnjih zvezd, kot je recomo Vega
* mlade zvezde, ki so nastale v oblakih prahu in plina
* Nitaste "strukture cirusov", hladni medzvezdni prah v Rimski cesti
* galaksije z veliko mladih zvezd sevajo skoraj izključno v infrardeči svetlobi


Dr. Dušan Petrač (Slovenec, ki je delal v NASA-i) bistevno pripomore, da je hladilni sistem na IRAS-u deloval, on je zamenjal načrtovani sistem z boljšim (hlajenje na samo 2 do 5 kelvinov).

+1986
V orbiti okrog Zemlje začne delovati sovjetska (danes ruska) vesoljska raziskovalna postja Mir.

+1989
Izstrelili sondo Galileo, katere cilj je bil Jupiter in njegove lune, do Jupitra je prispela leta 1995.

+1989
Izstrelili satelit COBE (Cosmic Background Explorer) z namenom detekcije nehomogenosti v kozmičnega mikrovalovnega sevanje ozadja,
- kozmično mikrovalovno sevanje ozadja je elektromagnetno sevanje, ki zapolnjuje vse vesolje
- po teoriji velikega poka nastalo v zgodnjem vesolju
- sprva je bilo v mladem vesolju kratkovalovno sevanje “ujeto” v plazmi elektronov, protonov in barionov (Thomsonovo sipanje)
- s časom se je vesolje ohladilo, nastali so atomi, vesolje je postajalo prosojno:

-- valovna dolžina sevanja se je povečala, danes vidno kot sevanje črnega telesa pri 2,7 K (vrh sevanja pri 1,9 mm)
- sevanje skoraj enakomerno iz vseh smeri, odstopanja v temperaturi reda 1/100.000 potrjujejo napoved teorije velikega poka
- zelo pomembno za vrednotenje kozmoloških modelov, potrditev velikega poka


- trije inštrumenti na satelitu COBE:

- DMR (anizotropija)
- FIRAS (spekter)
- DIRBE (prah)
- 23. aprila 1992 znanstveniki predstavijo analizo meritev satelita COBE in izmerjeno anizotropijo v temperaturi sevanja
- na podlagi meritev satelita COBE (spekter, anizotropija) sta J. C. Mather in G. F. Smoot l. 2006 prejela Nobelovo nagrado za fiziko

+1990
Space Shuttle transportira in utiri v orbito 600 km nad Zemljo vesoljski teleskop Hubble (HST, Hubble Space Telescope). Premer zrcala je 2,4 m, ločljivost je okrog 0,1 ločne sekunde, natančnost vodenja je 0,03 ločne sekunde ali več, s CCD kamero zazna telesa vsaj 29 magnitude (ni motenj atmosfere), torej je doseg teleskopa kar nekaj milijard svetlobnih let (do "roba" vesolja).

+2000
Prvi znanstveniki v mednarodni vesoljski postaji (postaja je zamenjala ruski Mir).

+30. 6. 2001
Izstrelijo satelit WMAP (The Wilkinson Microwave Anisotropy Probe), ki je nagradnja (naslednik) satelita COBE.
Meritve WMAP so potrdile, da je vesolje:
- staro okoli 13,7 milijarde let
- sestavljeno iz 4,6 % navadne, 23 % temne snovi, 72 % temne energije in manj kot 1 % nevtrinov
- ravno
- Hubble-ova konstanta, mera za razširjanje vesolja je
Ho = 70.5 ± 1.3 km·s^-1·(Mpc)^-1.
WMAP nadomesti Planckov satelit (leto 2009)

+2006 do 2008
Sestava in model vesolja

- ocena 2006


- ocena 2008

Pred nekaj leti so uspeli s pomočjo opazovanja eksplozij oddaljenih zvezd (supernova tipa Ia) izmeriti tudi, da se vesolje ne le napihuje, ampak se napihuje celo vedno hitreje. To je bila presenetljiva ugotovitev, saj so vsi pričakovali, da se napihovanje upočasnjuje, ker gravitacija snovi v vesolju deluje kot sila, ki zavira napihovanje. Kje neki vesolje jemlje energijo, za pospešeno napihovanje? Iz "temne" energije.
Vzroka pospešenega napihovanja vesolja astronomi tudi danes še ne poznajo. Vedo pa, da je za to potrebna ogromna energija, ki ji so jo po vzoru temne snovi poimenovali kar temna energija. Če zares obstaja, je to najbolj razširjena oblika energije v vesolju, in ravno zapolnjuje razkorak med težo celotnega vesolja na eni strani in težo svetle in temne snovi na drugi strani. Po zadnjih ocenah, je v vesolju nam domače običajne snovi, ki je sestavljena iz atomov, le za 4 odstotke, temna snov predstavlja 23 odstotkov, skrivnostna temna energija pa kar 73 odstotkov vesolja. Ocene so različne in se z leti spreminjajo!!!



Ena zadnjih verzij kozmologije
Še nekaj o zgodovini temne snovi.
Temno snov je prvi napovedal švicarski astrofizik Fritz Zwicky. Leta 1933 je na podlagi števila zvezd in njihovega sija ocenil količino mase v naši Galaksiji. Potem je pokazal kako hitro se naša Galaksija in druge galaksije vrtijo okoli svojih jeder. Z drugim postopkom, kjer ni upošteval sija, je videl, da obstaja približno 400-krat več snovi. Hitrost je bila dvakrat večja kot, če bi upošteval količino mase iz sija. Pri normalnih fizikalnih pogojih bi se galaksije zaradi tako velikih hitrosti raztrgale na kose, saj jih lastna gravitacija ne bi mogla držati skupaj. To je znano kot problem manjkajoče mase. Na podlagi teh zaključkov je predlagal, da mora v Galaksiji obstajati neka druga oblika snovi, ki je še nismo zaznali in, ki bi zagotovila dovolj mase, da bi jo držala skupaj.

Vsebnost temne snovi lahko ocenimo iz grafa, ki prikazuje rotacijsko krivuljo bliľnje pritlikave spiralne galaksije M33. Na sliki je prikazana hitrost kroľenja zvezd kot funkcija oddaljenosti od centra galaksije, pri čemer je razdalja merjena v kiloparsekih (kpc, 1 pc = 3,26 svetlobnega leta, svetlobno leto pa je razdalja, ki jo prepotuje svetloba v enem letu). Ker iz mase snovi, ki jo vidimo kot zvezde v disku galaksije, pričakujemo rotacijsko hitrost okoli 40 km/s, izmerjena hitrost pa je okoli 120 km/s, lahko od tu sklepamo (po enačbi zapisani za sistem sonce-planet), da je več kot 90 % snovi v galaksiji nevidne - zraven je vključena tudi temna energija. Slika iz: http://www.kvarkadabra.net/index.html?/vesolje/teksti/temna_snov.htm

Slika zgoraj: galaksija M51 z izrazito vrtinčasto spiralno strukturo (Whirlpool, Vrtinec - leži v Lovskih psih v bližini ojesa Velikega voza). Rotacijska krivulja za galaksijo NGC3198. Prikazuje hitrost vrtenja zvezd v odvisnosti od oddaljenosti zvezd od središča galaksije. Za velike oddaljenosti od središča galaksije je torej razmerje M(r)/r približno konstantno. (Tipičen primer take rotacijske krivulje lahko vidimo na sliki).

Iz: www.awitness.org/.../dark_matter_blue_shift.html
Levo je animacija pričakovanega gibanja, po Newtonovem gravitacijskem zakonu (ali kar Keplerju), glede na vidno snov (zunanje zvezde krožijo počasneje). Desno pa je animacija, ki kaže resnične razmere na robu galaksije, kjer zunanje zvezde potujejo enako hitro ali hitreje, kot tiste blizu centra - torej se v galaksiji skriva še "nevidna" temna snov.
Glej tudi: http://astronomy.swin.edu.au/~gmackie/BigBang/universe.htm

+2009
Izstrelitev vesoljskega teleskopa Kepler za iskanje planetov primernih za življenje.




- sprememba 1/10000, kot da bi hotel zaznati spremembo sija avtomobilskega žarometa na veliki razdalji, ko leti mimo žarometa muha
* - iz časa prehoda je mogoče izračunati orbito planeta in maso zvezde, velikost planeta se oceni iz globine zmanjšanja sija (krivulje), če poznamo še temperaturo zvezde (poznamo njen spektralni tip), iz teh podatkov pa lahko izračunamo temperaturo planeta (če je okoli 287 K, to je 14 °C, je ta planet kandidat za življenje!!!!!!!!!!!!!)
Naselitveno področje (habitable zone)

Območje naselitvene cone neke zvezde je:
Rnp = Rae(Lzve/Lson)^1/2
*Glej tudi - Življenje v vesolju

Orbite naseltvene cone, glede na temperaturo zvezd.

+2012
4. julija 2012 sta znanstveni skupini [ Veliki hadronski trkalnik (LHC) v raziskovalnem središču CERN ] detektorjev CMS in ATLAS neodvisno sporočili, da sta potrdili formalno odkritje prej neznanega bozona z maso med 125–127 GeV/c², katerega vedenje se s standardno deviacijo 5 sigma »ujema« s Higgsovom bozonom.

Higgsov bozon nam daje (je dal) maso. Higgsov bozon, delec - po P. Higgsu - je bil uveden v standardno teorijo delcev in sil (1964), da bi razložili, kako je bila med tvorbo vesolja porušena elektrošibka simetrija in je tako nastalo več subatomskih delcev kot antidelcev (antimaterije) in zakaj imajo delci sploh maso – nastali so, ker jih je upočasnilo Higgsovo polje; Higgsov bozon je torej nosilec polja, ki v zgodnjem izredno vročem vesolju pripravi kvarke do sodelovanja, jih upočasni in s tem gre del energije v maso – materijo po zvezi E/c².

Še prispodoba - v sobo vstopi slavni znanstvenik, ki s tem, ko se premika skozi sobo, povzroča motnje in z vsakim korakom pritegne kopico občudovalcev. Ob tem se poveča njegov upor pri gibanju, drugače povedano, pridobi maso, tako kot delec, ki se giblje skozi Higgsovo polje …
V Cernu že nekaj let načrtujejo nov, zmogljivejši supertrkalnik Future Circular Collider (FCC), ki bo nadomestil LHC. 100-kilometrska naprava, ki naj bi jo zgradili v podzemnem predoru blizu lokacije Cerna, bi sčasoma lahko dosegla energijo trka 100 TeV, kar je približno šestkrat več od energije trka trenutno delujočega LHC. Z doseganjem izjemno visokih energij bi novi trkalnik omogočil doslej najgloblji vpogled v strukturo snovi in možnost odkritja novih delcev - morebiti tudi delcev temne snovi. So pa tudi dvomi o smiselnosti superdragega supertrkalnika - zmeraj je torej tudi prisotna konkurenca med znanstveniki glede vlaganj v različne raziskave, nekateri bi več vlagali v astronomijo. A če vlagamo v pospeševalnike, hkrati tudi iščemo odgovore iz začetkov vesolja.

Še ključna zgodba našega sveta o sestavi nukleonov (protonov, nevtronov) - osnovni delci narave, naštejmo jih.
Kromodinamična energija je potencialna energija močnih jedrskih sil, ki vežejo kvarke v hadrone (hadrós starogrško pomeni debel – recimo druži tri kvarke v protone, gradnike atomskih jeder). S to izjemno pomembno energijo se bomo srečali v zvezdah pri fenomenu nastanka težjih elementov od vodika – pri nukleosintezi.

Kvarke so odkrili preko sipanja elektronov na nukleonih, recimo v samem protonu – eksperimenti Roberta Hofstadterja so dokazali, da proton ni točkasto telo. Preko oblike sipalnega diagrama so ugotovili, da so gluoni nosilci močne sile med kvarki, in da hkrati nastajajo v protonu kratkoživi pari kvark-antikvark. Silo med kvarki se ponazori z izmenjavo gluonov (poenostavljeno povedano, to niso prosti delci, ampak delujejo kot neke vrste vzmeti, lepilo ali glue – po tem izrazu so gluoni tudi dobili ime). Med samimi protoni, nevtroni, torej vsemi nukleoni v jedru pa se izmenjujejo pioni (mezoni, ki so tudi sestavljeni iz kvarkov, slika spodaj). Te sile razložimo podobno kot podajanje žoge med šolarji (in žoga šolarje na nek način tudi veže skupaj) in to (žoganje) je možno le do določene razdalje – do katere tudi deluje močna sila. Povejmo torej, da je kvantna mehanika bolj logična od klasične mehanike, saj klasična mehanika predpostavi, da sile kar tako delujejo na daljavo. V resnici pa je torej zadaj zmeraj nek delec kot nosilec sile ..., primer s podajanjem žoge je vsekakor odlična prispodoba za razumevanje osnovnih sil. V okviru QED (quantum electrodynamics) nabiti delci (recimo protoni) medsebojno delujejo z izmenjavo »virtualnih« fotonov, ki pa ne obstajajo zunaj interakcije in so le nosilci sile. Še preprost primer. Recimo pri pojemanju hitrosti elektrona v električnem polju (zaviranju), elektron oddaja elektromagnetno valovanje – in to (elektromagnetno valovanje) lahko posredno razumemo tudi kot delce polja. Kot recimo lahko električne delce pospešujemo z laserskimi žarki ali ostalimi viri fotonov. Iz tega pojavnega in merljivega fenomena se je na nek način rodila ideja o kvantizaciji elektromagnetnega polja - Paul A. M. Dirac 1927 (matematični zapis je pričakovano nekoliko zapleten). Od tu naprej se je ideja razširila na opis vseh osnovnih delcev in povezav med njimi (recimo hadronov, to je protonov in nevtronov, ki so sestavljeni iz treh kvarkov), kot neke vrste valovnih paketov in naenkrat je povezava med energijo in maso (E = mc²) postala v resnici samoumevna – kar pa se tudi direktno odraža v nukleosintezi težjih atomov v zvezdah in pri meritvah nastalih delcev ob trkih delcev (hadronov) v pospeševalnikih (CERN). Trenutno velja, da je le kakšen procent sveta atomov moč pripisati klasični masi, recimo kvarkom (pa še za te ni jasno ali imajo zares maso), vsa ostala »masa«, ki jo tehtamo s tehtnicami, je v resnici vezavna energija kvarkov preko gluonov in notranja kinetična energija kvarkov, tudi nukleonov. Večina hadronske »mase« torej prihaja iz gluonov, ki vežejo kvarke, ne pa iz samih kvarkov. Čeprav so gluoni sami po sebi brez mase, imajo energijo - natančneje, kvantno kromodinamično vezavno energijo (QCBE) - in prav ta tako bistveno prispeva k celotni masi hadrona (recimo protona). Primer, proton ima maso približno 938 MeV/c², od tega preostala masa njegovih treh valenčnih kvarkov prispeva le približno 9 MeV/c² (to je slab procent); večino preostale mase (E/c²) lahko, kot smo že omenili, pripišemo energiji polja gluonov, ki so brez mase in kinetični energiji kvarkov. Kako je z maso kvarkov, še ni dokončno dorečeno. V QCD se kvarki štejejo za točkovne entitete z velikostjo nič. Od leta 2014 eksperimentalni dokazi kažejo, da je kvark zagotovo manjši od 10^-19 metra. Trenutno poznamo 6 kvarkov (u, d, c, s, t, b).

»Mase« vseh 6 kvarkov ponazorjene z različno velikimi barvnimi krogci (to so ocene). V spodnjem levem kotu sta prikazana proton (siv krogec) in elektron (rdeč) – kot skala, zgolj za primerjavo. 'Top quark' (t) je največji in ima maso ~173 GeV/c². u (up) in d (down) kvark tvorita protone in nevtrone – nukleone atomov. Tukaj so še s (strange), c (charm) in b (bottom) kvarki.

Skica prikazuje zelo strnjen povzetek interakcij med subatomskimi delci, opisan s standardnim modelom delcev (to so nedeljivi delci, zato se imenujejo tudi osnovni delci narave, vesolja). Od teh delcev nam je domač recimo foton (svetloba), malo manj elektron (e), a sestavlja (iz šole nam vsem znane) atome in še manj so nam poznani kvarki (recimo u, d), a ti sestavljajo protone (uud) in nevtrone (ddu), ki sestavljajo jedra atomov. Te tri kvarke (dveh tipov u in d) »lepijo« v protone in nevtrone gluoni. Vse ostale delce narave se torej da sestaviti iz teh osnovnih gradnikov narave – prikazanih na shemi (posamezni osnovni delci se seveda delijo v podskupine). Higgsov bozon nam daje (je dal) maso (Higgsov bozon, delec - po P. Higgsu - je bil uveden v standardno teorijo delcev in sil (1964), da bi razložili, kako je bila med tvorbo vesolja porušena elektrošibka simetrija in je tako nastalo več subatomskih delcev kot antidelcev (antimaterije) in zakaj imajo delci sploh maso – nastali so, ker jih je upočasnilo Higgsovo polje; Higgsov bozon je torej nosilec polja, ki v zgodnjem izredno vročem vesolju pripravi kvarke do sodelovanja, jih upočasni in s tem gre del energije v maso – materijo po zvezi E/c²). V zgornji tabeli pa nista omenjena hipotetična X in Y bozona – ki bi naj povezovala kvarke z leptoni (kot je pozitron), kar bi naj omogočalo kršitev ohranjanja barionskega števila in s tem omogočalo razpad protona. Barion (izhaja iz grščine in pomeni težek) je delec, ki ga sestavlja liho število kvarkov, vsaj trije (kvark ima kvantno barionsko število B = 1/3), recimo proton in nevtron imata barionsko število 1, ker imata tri kvarke ( B = 1/3 + 1/3 + 1/3 = 1 ). Ohranjanje barionsko števila pomeni, da je vsota vseh barionskih števil pred in po interakciji enako. X in Y bozon pa bi lahko pri razpadu protona kršila to pravilo (kaj bi to pomenilo za vesolje?). Še opis vloge W in Z bozonov. Šíbka jedrska síla omogoča razpad, da se en delec pretvori v drugega. Recimo, da gre za pretvorbo nevtrona v proton in delec ß^- (elektron) ter (ν_e) antinevtrino (ta pretvorba se imenuje tudi razpad beta: n => p + e^- + ν_e). V kvantni mehaniki ima vsaka sila svoje polje in delce, ki posredujejo to silo – v tem primeru se imenujeta ta delca W in Z bozon (šíbka jedrska síla ima kratek doseg, krajšega od močne jedrske sile, znotraj nukleona 10^-18 m). Vemo pa, da sta proton in nevtron nadalje sestavljena iz kvarkov, torej gre pri razpadu nevtrona pravzaprav za to, da se eden od kvarkov d, ki sestavlja nevtron, pretvori v kvark u, pri čemer nastane bozon W^- (pretvorba d kvarka v u: d => W^- + u ).

Kot smo že omenili, se posamezni osnovni delci delijo še v podskupine.
* Elementarni bozoni so Higgsov bozon, foton, gluoni, Z in W^± bozona, morda obstaja še šesti bozon graviton. Vsi našteti delci so odgovorni za osnovne interakcije - so nosilci sil (vse smo omenili že v uvodnem članku o silah)! Vsi bozoni imajo celoštevilčni spin. Imenovani so po indijskem fiziku Satjendri Natu Boseju. Vsi osnovni delci so bodisi bozoni, bodisi fermioni. Ponovimo še enkrat – da so v standardnem modelu delcev bozoni nosilci osnovnih interakcij - sil.
* Potem so tukaj fermioni – nimajo celega spina (za razliko od bozonov) – fermioni so podvrženi Paulijevemu izključítvenemu načelu, ki pravi, da recimo fermiona v atomu ne moreta istočasno zasesti istega kvantnega stanja. Skupno model delcev razlikuje 24 različnih fermionov - šest kvarkov z eksotičnimi imeni (recimo, da jih poimenujemo: gor - up, dol - down, čudnost - strange ali s, čar - charm ali c, vrh - top ali t in dno - bottom ali b) in šest leptonov (elektron, elektronski nevtrino, mion, mionski nevtrino, tau lepton in tau nevtrino) skupaj z ustreznimi antidelci. Delci, sestavljeni iz lihega števila osnovnih fermionov, so prav tako fermioni (na primer proton, nevtron, tritijevo atomsko jedro ³H, helijevo jedro ³He, ogljikovo jedro ¹³C), delci iz sodega števila fermionov pa so bozoni (na primer jedro devterija ²H , helijevo jedro ⁴He, ogljikovo jedro ¹²C). Vsa znana snov v današnjem vesolju je sestavljena iz fermionov: leptonov in barionov (barioni so vrsta sestavljenih subatomskih delcev, ki vsebujejo liho število kvarkov, vsaj 3, recimo proton, nevtron).

Še o leptonih.
Prisotnost leptonov v naravi
Prva generacija
Elektron (e):
- nahaja se v atomih,
- pomemben v elektriki,
- nastane recimo z beta razpadom.
Elektronski nevtrino (ν_e):
- nastane z beta razpadom
(pričakovano se
sprosti veliko nevtrinov tudi
pri eksplozijah supernov,
prehod protonov v nevtrone
e^- + p => ν_e + n ).
Druga generacija
Mion (μ):
- se pojavlja v velikem številu
z vpadom kozmičnih delcev
v zgornje plasti ozračja.
Mionski nevtrino (ν_μ):
- se pojavi v jedrskih reaktorjih,
- nastane ob vstopu kozmičnih delcev
v zgornje plasti ozračja.
Tretja generacija
Tau lepton (τ):
- do sedaj detektiran samo
v laboratorijih (pričakovano bi naj bil
pogost delec takoj po velikem poku).
Tau nevtrino (ν_τ):
- do sedaj detektiran samo
v laboratorijih.

+2016
Februarja 2016 je ekipa detektorja Advanced LIGO sporočila, da so neposredno zaznali gravitacijske valove. Ti so nastali ob zlitju dveh črnih lukenj. Gravitacijske valove sta napovedala že H. Poincare (1905) in Einstein (1916) - hitrost potovanja je enaka svetlobni.

+ PREDSTAVA O VESOLJU V NAŠEM ČASU
Pogled na začetek vesolja, različne faze razvoja prostora in časa ter Higgsov bozon ...

Grafi razvoja vesolja glede na čas, temperaturo in energijo: t (Planckov »prvi« čas 10^-44 s), T (začetna temperatura 10³² K) in E = k_BT (začetna energija 10¹⁹ GeV) - t, T, E grafi so izjemno učinkovita in strnjena metoda za učenje osnov kozmologije in hkrati fizike osnovnih delcev. Oboje, svet osnovnih delcev in svet velikih teles je že od samega začetka vesolja povezan v celoto – simbolično kot otrok in mama, ko enega brez drugega ni (otroka zagledamo po rojstvu, kot delce po inflaciji). V najzgodnejših časih vesolja bi naj sevanje imelo toliko energije, da bi po Einsteinovi enačbi E = mc² spontano nastajali pari materije in antimaterije (recimo e^- in e⁺) in se spet pretvorili (anihilirali) v gama svetlobo – v to idilo pa baje poseže »božji« delec - Higgsov bozon, več sledi. Na vrhu grafa razvoja vesolja je podano še poglavje »POSPEŠEVALNIKI«, ki kaže, do katerih energij, sil in časov smo preko trkov delcev v pospeševalnikih že potrdili klasični model razširjajočega se vesolja. S pospeševalniki smo prišli do starosti vesolja nekje 10^-10 s (neverjeten uspeh), do ekstremne temperature 10¹⁵ K in do energije okrog 10² GeV (ko so se osnovne sile že ločile in smo tik pred začetkom njihovega delovanja – recimo druženju kvarkov, zaradi močne sile, v protone in nevtrone). Ta graf torej tudi dokaj solidno utemeljuje upravičenost gradnje velikih in dragih pospeševalnikov – trkalnikov delcev. Je ena od mnogih predstavitev, predvsem zgodnjega vesolja, glede na delce in interakcijo med njimi skozi čas-prostor, temperaturo prostora in energijo - recimo kinetično energijo Planckove mase. Trenutno je ta energija pri temperaturi vesolja 2,7 K na grafu ocenjena na E = k_BT = 2,7 K*8,61733 10^-5 eV/K = 2,3 10^-4 eV = 2,3 10^-13 GeV (kdaj pa se poda tudi energija svetlobe E = hc/λ, z valovno dolžino vrha Planckovega sevanja črnega telesa pri dani temperaturi; Wienov zakon: λ_maks=b/T; ko velja E = hc/λ = hcT/b. Skala ni linearna – poudarek je torej na času od velikega poka, do nastanka atomov – V 380000 let.
Če razvrstimo zaokrožene zaloge energij, ki se nahajajo v osnovnih delcih in njihovih sestavnih delih, tudi preko enačbe E = mc² za nukleone (Higgsov bozon ki je dal maso elektronom, kvarkom, W, Z bozonom … ima energijo okrog 125,09 GeV, W in Z bozona pa okrog 80,4 GeV in 91,2 GeV, proton okrog 938.3 MeV, ionizacija vodika okrog 13,6 eV in Helija okrog 24,6 eV, ocena temperature glede na energijo je kar T = E/k_B) in podatke primerjamo na skali energije razvoja vesolja (v GeV), ter si ogledamo nastale delce, lahko razberemo zakaj in kdaj so se delci sploh lahko začeli pojavljati in združevati v svet nukleonov in nato atomov (atom je jedro z elektronskim oblakom), nato v molekule ..., bo ta graf naenkrat postal zelo domač, poveden za razumevanje razburljivega dogajanja v vesolju skozi čas, do nas! Higgsov bozon je (naj bi bil) odgovoren za prekinitev simetrije med delci in antidelci – inflacija vesolja.
Ko je temperatura padla na okrog 10¹⁰ K so se še pred tvorbo zvezd lahko zlivali protoni in nevtroni v devterij in tudi že v helijeva jedra z dvema nevtronoma in dvema protonoma (sevanje je bilo že toliko razredčeno, da ni razbijalo helijevih jeder). Heliju tako tudi pravimo pepel velikega poka (nastalo je še nekaj litija in zelo malo ostalih elementov). Zato je danes v grobem razmerje med helijem in vodikom v prid vodika, ki ga je okrog 75 % in helija okrog 25% - velja za področja, kjer ni novega fuzijskega helija, ki nastaja v zvezdah (danes so v povprečju razmerja 25 % helij, 73 % vodik in 2 % ostali kemijski elementi). To se je zgodilo, ko je vesolje bilo staro dobro minuto, takrat je bilo razmerje med protoni in nevtroni že okrog 7:1 v prid protonom – pred tem (pri višjih temperaturah je veljalo
n + e^- <==> ν_e + p in n + ν_e <==> p + e^- )
je bilo nevtronov in protonov približno enako (po padcu temperature pa so mnogi nevtroni razpadli v protone, beta minus razpad zaradi šibke jedrske sile - prosti nevtroni so nestabilni s povprečno življenjsko dobo le 880 sekund). V tem primeru (recimo v nekem delčku vesolja) je od prvotnih 14 protonov in 2 nevtronov ostalo 12 protonov ter en helij in noben prost nevtron, saj se v helij vežeta dva protona in 2 nevtrona – razmerje v atomskih masah je torej 12:4 (ali 75 %/25% v procentih v prid vodika – razmerje pa seveda velja za celotno vesolje). To je na sliki razvoja vesolja (zgoraj) področje, kjer piše zlivanje protonov in nevtronov. V tem obdobju nastane (poleg ⁴He, tritija ³H, devterija ²He) še nekaj litija s 3 protoni in 4 nevtroni (⁷Li iz ⁴He in ³He, a ³He je bilo zelo malo). Ko je nastal stabilen helij je bila temperatura vesolja že prenizka (gre za širjenje vesolja), oziroma ni bilo dovolj časa, da bi iz različnih ostalih jeder nastalo še kaj veliko ostalih težjih elementov (približno 0,01% je nastalo še devterija in helija-3, v sledovih še (komaj okrog 10^-10) litija in zanemarljivo število težjih elementov kot so berilij, bor …). Vsa ostala nastala jedra iz helija so bila na začetku vesolja večinoma nestabilna in so takoj razpadla – nakar je kmalu temperatura zelo padla – gre za širjenje vesolja …, to je razlika glede na fuzijo v zvezdah.
Če preletimo zgornji graf po velikem poku in inflaciji vesolja, je trenutni scenarij naslednji - temperatura vesolja je odločala o nastanku prvih nukleonov (po 0,0001 sekunde, temperatura pade na 10¹² K), v nadaljevanju razvoja vesolja je pričakovano temperatura odločala tudi o nastanku atomskih jeder (po nekaj minutah, ko temperatura pade pod 10¹⁰ K), sledijo nevtralni atomi (po okrog 380 000 letih, temperatura pada na okrog 3000 K), nato nastopijo zvezde (gravitacija prevzame vajeti v roke in že okrog 100 milijonov let po velikem poku se pojavijo prve zvezde), pojavijo se tudi planeti, kmalu tudi galaksije (prve se pojavijo že po okrog 400 milijonih let po velikem poku, temperatura sevanja ozadja pade 475 milijonov let po velikem poku na vrednosti okrog 19 k, danes na 2,7 K). Ko so nastale prve zvezde in galaksije so se v vesolju prižgale luči (zvezde oddajajo svetlobo, tudi UV) - takrat se je zgodila ponovna ionizacija (reonizacije) vodika, helija in svetloba se je potem lahko skoraj neovirano širila po vesolju. Vesolje postane 10 % prosojno za svetlobo 475 milijonov let po velikem poku in v obdobju 250 milijonov let je vesolje postalo skoraj povsem ionizirano in tako prozorno za vidno svetlobo. Iz tega obdobja vidimo tudi prve galaksije (z = 11, JW zazna že z = 12) - prej je bil prostor za vidno svetlobo neviden (doba teme) - saj so atomi svetlobi preprečevali neovirano potovanje - komaj nastajajoče zvezde (razlog je gravitacija, ki združuje vodik in helij in temna snov, ki tvorbo zvezde pospeši) so ustvarile dovolj velik izsev, energije, da so počasi ionizirale atome. Po nastanku atomov in pred nastankom zvezd, je prevladovala infrardeča svetloba, ki jo je zadrževala atomska megla vodika in helija (kot recimo, če v zimskih mesecih zjutraj pogledamo s Krvavca na Ljubljansko kotlino, večinoma vidimo meglo, ki nam zastira pogled na Ljubljano, Šmarno goro ..., ko pa Sončevi žarki s svojo energijo razbijejo meglo, postane Ljubljanska kotlina prosojna in svetloba neovirano potuje med nami in dolino). Po nastanku zvezd, galaksij pa pridemo do našega bistva - nastanejo Sonce, planeti in na Zemlji nastane tudi življenja pred okrog 4 milijardami let (za katerega pričakujemo, da se je razvilo še kje v naši Galaksiji, tudi v ostalih). A moderni človek se pojavi komaj pred kakimi 200 000 leti, načrtno generirane elektromagnetne signale pa znamo v vesolje pošiljati komaj dobrih 100 let. Da je vesolje veliko milijarde svetlobnih let (da vesolje torej ni zgolj naša Galaksija - Rimska cesta premera 100 000 sv. l.) pa smo se prepričali pred komaj slabimi 100 leti (preko sija utripajočih zvezd kefeid smo najprej ugotovili, da je nam sosednja galaksija M31 daleč vsaj milijon sv. l. – danes vemo, da je oddaljena okrog 2,5 milijona sv. l.). Nebesno mehaniko pa nam je razkril Kepler pred 400 leti. Velik problem vseh naših modelov je merjenje razdalj v vesolju …!!!
Ravno preko merjenj razdalj s supernovami tipa Ia, smo na prehodu iz 2. v 3. tisočletje začudeno ugotovili, da ne samo, da s vesolje širi, ampak se širi celo pospešeno. Pospešek mu daje na novo vpeljana temna energija, ki nasprotuje gravitaciji ... Če dodamo še malo naše poezije, ki tokrat ni Prešernova - Janez Vesel Koseski pravi: "Zakon nature je tak, da z majhnega raste veliko." Velja torej tudi za vesolje.
Zadnji tak velik uspeh in hkrati napor je izstrelitev (25. dec. 2021) novega izjemnega vesoljskega teleskopa James Webb v Lagrangevo točko L2 (6,5 m premera - sestavljen je iz 18 zrcal, šesterokotnikov velikosti 1,32 metra, v raketo so zrcala zložili na principu origamija). Za razliko od Hubbla, ki vesolje opazuje v bližnjem ultravijoličnem, vidnem in bližnje infrardečem delu (0,1–1,0 μm) spektra, pa JWST opazuje v območju s krajšimi valovnimi dolžinami, od dolgovalovne vidne svetlobe (rdeče) do srednje infrardečega sevanja (0,6–28,3 μm) - to je svetloba v obdobju teme vesolja (čas med 380 000 let do okrog 400 milijonov let po velikem poku, ko temperatura pade iz 3000 K na okrog 60 K, od valovnih dolžin sevanja 970 nm do okrog 50 μm). Tako lahko zazna objekte z visokim Dopplerjevim rdečim premikom z ≈ 20, ki so za Hubbla prestari, prešibki, oz. preveč oddaljeni. Relativni Dopplerjev premik (z = Δλ/λ ) valovnih dolžin svetlobe zaradi premikanja s hitrostjo v, je v splošnem 1 + z = ( (1 + v/c)/(1 - v/c) )^1/2, c je hitrost svetlobe. Hubble teoretično vidi Dopplerjev premik z ≈ 11,1, to je približno 400 milijonov let po velikem poku, J. Webb teleskop pa vidi v same zgodnje začetke vesolja, zagotovo več kot 13,5 milijarde let nazaj, teoretično celo približno 180 milijonov let po velikem poku, za z ≈ 20. Torej teoretično je z = 20 dovolj, da vidimo prve galaksije (≈ 270 milijonov let) in zgodnje zvezde (≈ 100 do 180 milijonov let po velikem poku) Prvi Webbovi posnetki so glede ločljivosti in števila zaznanih šibkih objektov, zvezdic, naravnost fascinantni (kot da bi človeštvu operirali sivo mreno – toliko več šibkih objektov razločno zaznamo). Skratka – ne bo nam dolgčas.


Teleskop James Webb (desno) vidi veliko dlje (rdeči premik Z = 20) proti začetku vesolja, kot teleskop Hubble (z = 11,1), ki vidi okrog 13,4 milijarde let nazaj. J. Webb pa vidi v same zgodnje začetke vesolja, zagotovo več kot 13,5 milijarde let nazaj, teoretično celo približno 180 milijonov let po velikem poku, za z ≈ 20. Torej teoretično je z = 20 dovolj, da vidimo prve galaksije (≈ 270 milijonov let) in zgodnje zvezde (≈ 100 do 180 milijonov let po velikem poku).
Za izračune lahko uporabite kozmološki kalkulator, vstavite rdeči premik 'z' in izberite ravno ali odprto vesolje, spreminjate lahko tudi gostoto:
https://www.astro.ucla.edu/%7Ewright/CosmoCalc.html
(ali kalkulator lokalno).

---

VELIKOST VESOLJA IZRAŽENA V ČASU POTOVANJA SVETLOBE
ČE BI BIL DELEC SVETLOBE (FOTON), BI:

• prišel okrog Zemlje v 0,134 sekunde
• prišel do Lune v 1,3 sekunde
• prišel do Sonca v 8 minutah in 20 sekundah
• potoval do Jupitra približno tričetrt ure
• potoval do Plutona slabih 6 ur
• prišel do nam najbližje zvezde (če ne štejemo Sonca) Proksime Kentaura v 4,3 letih
• prepotoval našo galaksijo v 100 000 letih
• potoval do nam najbližje galaksije v Andromedi (M31) slabe 3 000 000 let
• prispel na "rob" Vesolja, če se le to ne bi spreminjalo približno v 15 000 000 000 letih
• 
  

---

Oglej si tudi:

• Slike in ostali podatki o zaslužnih osebah iz zg. astronomije.
• Slovensko stran kvarkadabra
• Astronomy lectures
• History of Modern Astronomy
• Zgodovina slovenske astronomije (v pripravi).

Sestavil Zorko Vičar

Oglej si tudi izjemno zanimive odlomke iz različnih virov, kjer so opisani ljudje - raziskovalci, čas in dogodki ob nastanku velikih naravoslovnih odkritij.

ZNANI SLOVENSKI MATEMATIKI V ČASU OD 12. DO 18. STOLETJA.

Nazaj na domačo stran.