Prie daugiau nei pusmetį rašiau apie tai, kaip astrofizikoje matuojami atstumai. Papasakojau apie matavimo vienetą parseką, lygų 3,26 šviesmečio. Bet astronomams juk ne tik atstumus didžiulius matuoti reikia. Kitas svarbus dalykas – laiko matavimas. Apie jį dabar šį bei tą ir papasakosiu.

Iš esmės astronomijoje laiko matavimui yra naudojami tie patys metai ir sekundės, kuriuos naudojame kasdieniame gyvenime. Priešingai nei kalbant apie atstumus, kur kasdieniai matavimo vienetai yra beviltiškai per maži, vieneri metai yra visai neblogas atskaitos taškas. Visatos amžius yra kiek daugiau nei 13 milijardų metų – nesuvokiamai ilgas laiko tarpas, tačiau skaičių įvardinti galime "standartiniais" žodžiais. Daugelis procesų vystosi gerokai greičiau – per milijonus ar dešimtis milijonų metų. Taigi nėra būtinybės įvedinėti naujų laiko matavimo vienetų. Kartais galima sutikti kokio nors laiko tarpo palyginimą su "Galaktiniais metais", t.y. Saulės apsisukimo aplink Galaktikos centrą periodu (250 milijonų Žemės metų), bet tai daroma taip retai, kad net neverta šio skaičiaus atsiminti.

Tai negi ir viskas apie laiko matavimą? Nieko naujo, nieko įdomaus, tie patys metai, kokie ir Žemėje? Ot ir ne. Yra viena įdomybė, ir ji vadinasi raudonasis poslinkis. Kaip esu keletą kartų užsiminęs, tačiau vis dar neprisiruošiau parašyti išsamiai, Visata plečiasi. Dėl to plėtimosi tolimos galaktikos nuo mūsų tolsta, ir kuo toliau ta galaktika, tuo sparčiau tolsta. Tolstančio objekto spektre esančios žymės (įvairių cheminių elementų spinduliuotės ar sugerties linijos) pasislenka į raudonąją spektro pusę. Pavyzdžiui, 656 nanometrų bangos ilgio vandenilio atomų skleidžiama spinduliuotė, ateinanti iš Persėjo galaktikų spiečiaus, "parausvėja" iki 663 nanometrų. Raudonasis poslinkis, žymimas raide z, – tai santykis tarp linijos poslinkio ir laboratorijoje (t.y. nejudančiame mėginyje) stebimo bangos ilgio. Aukščiau paminėtame pavyzdyje z = 0,01, nes 656 nanometrų ilgio banga parausvėja 6,5 nanometro. Raudonasis poslinkis taip pat nurodo santykį tarp objekto judėjimo greičio ir šviesos greičio – šiuo atveju Persėjo spiečius nuo mūsų tolsta greičiu, lygiu 1 procentui šviesos greičio, t.y. maždaug 3000 km/s. Žinant šį greitį ir Hablo konstantą (kuri yra lygi maždaug 70 km/s vienam megaparsekui), galima rasti ir atstumą iki spiečiaus – 43 megaparsekai.

Iš kitos pusės, šviesos greitis taip pat nėra begalinis. Beveik visos mūsų žinios apie Visatą gaunamos šviesos pavidalu, taigi dabar matome Persėjo spiečiaus vaizdą tokį, koks jis buvo prieš 140 milijonų metų. Šitaip galime susieti raudonąjį poslinkį z = 0,01 ir laiko tarpą 140 mln. metų.

Kosmologinio raudonojo poslinkio schema. Dėl erdvės plėtimosi šviesos bangos taip pat "išsitempia" ir parausvėja.

Aukščiau pateiktas skaičiavimas yra labai paprastas, kol raudonasis poslinkis nedidelis (maždaug iki z = 0,1, atitinkančio 1,3 milijardo metų praeitį). Esant didesniam raudonajam poslinkiui, atstumų iki objekto ir laiko tarpo, prabėgusio nuo šviesos išspinduliavimo iki pamatymo, įvertinimas pradeda priklausyti nuo kosmologinio modelio. Kosmologinis modelis – tai keletas skaičių, nusakančių Visatos energijos kiekį ir pasiskirstymą. Svarbiausi skaičiai (neskaitant Hablo konstantos, kurios vertė taip pat šiek tiek priklauso nuo modelio) yra du – santykinis materijos tankis ir santykinis tamsiosios energijos tankis. Pagal dabartinį modelį materijos Visatoje yra maždaug 27 procentai kritinio tankio, o tamsiosios energijos – 73 procentai. Kosmologinis modelis nusako, kaip Visatos plėtimosi greitis kinta laikui bėgant. Ir nors pokytis per šimtą milijonų metų yra nykstamai mažas, bet pasiekus milijardo metų laiko tarpus, jis jau pasidaro žymus. Vadinasi šviesa buvo išspinduliuota tokiu metu, kai Visata plėtėsi kitaip (pagal dabartinį modelį – lėčiau), nei dabar. Taip pat svarbu ir tai, kad atstumas iki matomo objekto "dabar" (t.y. stebėjimo metu) yra kitoks, nei atstumas tarp jo ir mūsų šviesos išspinduliavimo metu (vėlgi dėl to paties plėtimosi – "dabar" objektas yra toliau, nei anksčiau buvo). Visi šitie pastebėjimai gali būti išreiškiami matematiškai. Taip randami tikslūs sąryšiai tarp raudonojo poslinkio, atstumo iki objekto (ir "tikrojo" atstumo, t.y. įskaičiuojant Visatos plėtimąsi, ir "kartu judančiojo" atstumo, t.y. atmetus Visatos plėtimąsi) ir laiko tarpo, praėjusio nuo šviesos išspinduliavimo. Žemiau pateikiu du grafikus, kuriuose šie sąryšiai parodyti gana vaizdžiai.

Atstumo priklausomybė nuo raudonojo poslinkio. Geriausias paveiksliukas, kurį radau, taigi paprašysiu nekreipti dėmesio į skirtumą tarp dviejų kreivių ir į taškus su paklaidomis. "Distance modulus" vertikalioje ašyje yra daugmaž atstumo dešimtainis logaritmas. Tikslesnė formulė: mu = 5*log_10(d/10 pc), taigi mu = 40 atitinka milijardą parsekų.

Laiko tarpo (milijardais metų) priklausomybė nuo raudonojo poslinkio. Ištisinė linija atitinka dabartinį kosmologinį modelį, punktyrinė – modelį, kuriame nėra tamsiosios energijos, o materijos tankis lygus kritiniam.

Atkreipkite dėmesį, kad raudonasis poslinkis gali būti gerokai didesnis už vienetą – tai nereiškia, kad objektas nuo mūsų tolsta didesniu nei šviesos greičiu. Tiesiog per laiko tarpą tarp šviesos išspinduliavimo ir pastebėjimo, Visata išsiplėtė daugiau nei dvigubai, todėl ir regimasis bangos ilgis padidėjo daugiau nei dvigubai. Tolimą šviesos greičiu atitiktų begalinis raudonasis poslinkis (t.y. ribinis atvejis, kai šviesa iš objekto nebegali mūsų pasiekti). Tolimiausi šiuo metu atrasti objektai yra maždaug ties z = 8, o gal net 10. Dar vienas svarbus didelis raudonasis poslinkis yra z = 1000 (tiksliau 1085), ties kuriuo mums tolesnį vaizdą užstoja kosminė foninė spinduliuotė.

Būtent dėl šitokio pakankamai aiškaus sąryšio tarp raudonojo poslinkio ir laiko, bei dėl to, kad raudonąjį poslinkį išmatuoti yra lengva, o pervedimas į laiką priklauso nuo pasirinkto kosmologinio modelio, kosmologai dažnai vietoje metų laiką išreiškia raudonojo poslinkio verte. Taip atsiranda tokie teiginiai, kaip "žvaigždėdara Visatoje intensyviausia buvo ties z = 2, o vėliau sumažėjo" ir panašiai. Žinant sąryšį, galima apskaičiuoti, kad turimas omenyje laikotarpis prieš maždaug 10 milijardų metų. O net ir jo nežinant, galima pasinaudoti interneto platybėse esančiais skaičiuokliais.

Va tokia tad įdomybė yra laiko skaičiavimas astrofizikoje. O grįžtant prie pavadinime užduoto klausimo, tai taikant linijinį sąryšį nedidelėms raudonojo poslinkio vertėms, randame, kad vienerius metus atitinka maždaug z = 7*10^(-11), ką galima būtų pavadinti septyniasdešimčia piko-z (priešdėlis "piko" reiškia 10^(-12)). Taigi mano amžius yra maždaug 1,7 nano-z. O jūsų? :)

P.S. Turbūt vertėtų atkreipti skaitytojų dėmesį, kad dešimtainių priešdėlių dėliojimas prie raudonojo poslinkio vertės yra tik mano išmislas. Taip pat tokie menki raudonieji poslinkiai kosmologijoje nieko nereiškia, nes Visatos plėtimasis beveik neabejotinai "neveikia" mažesnių objektų, nei galaktikų spiečiai (to priežastis – skirtingos erdvėlaikio savybės; bet apie jas – kitą kartą).