Jakie jest to ziarenko piasku? Gdy trzymamy je w palcach na pełnej długości ramion, zasłania ono niewielką część nieba. Mimo że wydaje się to być ledwo widoczny fragment, ukrywa on w sobie dziesiątki tysięcy galaktyk. Nasze oko ludzkie nie jest w stanie rozróżnić tych obiektów bez pomocy potężnych teleskopów.
Geometria Sfery Niebieskiej
Widząc gwiazdy i planety, wyobrażamy sobie, że znajdują się one na wewnętrznej powierzchni wyimaginowanej sfery. Ta sfera niebieska jest abstrakcyjnym pojęciem, które ułatwia nam określanie pozycji obiektów. Pełny łuk tego koła wynosi 360 stopni, a mniejsze kąty dzielimy na minuty i sekundy łuku. Takie podział pozwala na precyzyjne opisywanie niewielkich obszarów nieba.
Pole Widzenia Ziarenka
Ziarenko piasku o średnicy jednego milimetra trzymane w odległości pół metra od oka tworzy kąt mniejszy niż siedem minut łuku. Pole powierzchniowe, jakie to ziarenko zasłania, wynosi około 0,12 stopnia kwadratowego. Cała sfera niebieska obejmuje 41 253 stopnie kwadratowe, co stanowi pełną kulę widzialną otaczającą nas z każdej strony.
Kiedy dzielimy całkowite pole sfery niebieskiej przez pole zasłonięte przez nasze ziarenko, otrzymujemy około 3,49 miliona takich ziarenek. To oznacza, że całe niebo można by pokryć tymi małymi cząsteczkami, gdyby ułożyć je sferycznie wokół nas. Każde takie ziarenko zawiera w sobie ogromną liczbę galaktyk.
Liczba Galaktyk w Małym Obszarze
Astronomicy szacują, że we wszechświecie obserwowalnym znajduje się około 180 miliardów galaktyk. Gdy dzielimy tę liczbę przez 3,49 miliona ziarenek, które pokrywają niebo, otrzymujemy wynik około 5796 galaktyk. To znaczy, że w tak małym fragmencie nieba, jaki zasłania nasze ziarenko, ukryte jest ponad pięć tysięcy galaktyk.
Tak mała część nieba jest ledwo widoczna gołym okiem, ale zawiera około 5 kwintylionów gwiazd. Aby zaobserwować ten obszar z wystarczającą rozdzielczością, potrzebujemy dużych powierzchni zbierających światło. Nasze oczy nie są wystarczająco czułe, aby dostrzec te oddalone światła bez pomocy technologii.
Współpraca Teleskopu Hubblea
Teleskop Kosmiczny Hubble posiada parametry pozwalające na obserwację fragmentów nieba znacznie mniejszych niż nasze ziarenko. W 2003 roku instrument ten sfotografował obszar jeszcze mniejszy, wykonując 800 narażeń w ciągu jedenastu dni. Wynikiem tych prac było zdjęcie Ultra Deep Field, na którym widoczne jest około 10 000 galaktyk.
Gdyby Hubble fotografował w ten sposób całą sferę nieba, musiałby pracować bez przerwy przez około milion lat. Takie długotrwałe obserwacje są konieczne, aby zebrać wystarczającą ilość światła z najdalszych obiektów. Dzięki temu możemy badać początki istnienia struktur kosmicznych.
Granice Wszechświata Obserwowalnego
Nasza liczba galaktyk jest ograniczona do wszechświata obserwowalnego, który ma około 13,8 miliarda lat. Światło od najdalszych obiektów zostało wyemitowane w początkowych chwilach istnienia wszechświata. Przez te prawie 14 miliardów lat to światło zdążyło dotrzeć do nas, co definiuje granicę tego, co możemy zobaczyć.
Są również obszary i obiekty położone jeszcze dalej, których światło jeszcze nie dotarło do nas. Wszechświat obserwowalny jest sferą, w której my znajdujemy się dokładnie w centrum. Dzięki temu możemy obserwować obiekty na podobne odległości we wszystkich kierunkach, co wynosi obecnie około 46 miliardów lat świetlnych.
Ograniczenia Naszej Wiedzy
Choć nasze oko nie dostrzega tych odległych światła, nasze instrumenty pozwalają nam zbadać ich naturę. Każde ziarenko piasku w naszej dłoni reprezentuje więc ogromną część wszechświata. To przypomina nam, jak małe jesteśmy w skali kosmosu, a jednocześnie jak wielkie są możliwości ludzkiej ciekawości.