Kosmologiske afstande

De følgende opgaver handler om vanskelighederne med at fastlægge afstande til galakser, der er meget langt væk. Når afstandene bliver meget store, er der nemlig især to forhold, man bliver nødt til at tage hensyn til:

1) Rummets udvidelse

Mens lyset er undervejs, udvider universet sig. Man kan sammenligne med den tænkte situation, at Jordkloden udvidede sig voldsomt, mens man foretog en sejltur fra f.eks. København til New York. Hvordan skulle man så angive afstanden mellem de to byer? Som den afstand, der var, da man tog af sted, eller som den afstand, der var, da man ankom? Desværre ved vi ikke, nøjagtigt hvordan universet udvider sig!

2) Rummets krumning

Afhængig af universets egenskaber vil lyset ikke nødvendigvis bevæge sig ad sædvanlige retlinede baner. Hvis rummet eventuelt krummer i stil med overfladen af en ballon, vil lyset følge tilsvarende krumme baner. Det påvirker også afstandene i universet. Men desværre er der heller ingen, der med sikkerhed ved, hvordan rummet krummer – ja, faktisk er det usikkert om rummet overhovedet er krumt!

„Meget store afstande" betyder her i vores sammenhæng, at rødforskydningen er stor, dvs. z > 1, f.eks. z = 4 som i opgave 20 og opgave 21. Mens lyset fra galaksen har bevæget sig imod Mælkevejen, har universet udvidet sig betragteligt.

I opgave 22 ser vi på endnu en bemærkelsesværdig effekt af rummets udvidelse.

NB: Opgaverne 20-22 er rettet mod fysik højniveau og forudsætter også matematik på højt niveau.