Zoom out. Gdzie jest nasze miejsce we Wszechświecie?

Gdzie jest nasze miejsce w ogromnym Wszechświecie? Naukowcy coraz lepiej potrafią określić położenie naszej planety na mapie bezkresnej przestrzeni kosmicznej. To zadanie trudne, bo wymagające uruchomienia wyobraźni, której oczyma musimy odlecieć daleko od Ziemi.

Żeby dowiedzieć się, gdzie dokładnie znajduje się nasza niewielka planeta, musimy zrobić ogromny zoom out – oddalić się stopniowo na miliardy lat świetlnych od naszego kosmicznego domu. Pomocna może okazać się tutaj wizualizacja, którą znaleźć można na stronie: scaleofuniverse.com.

Ziemia – planeta, na której żyjemy, jest jak dotąd jedynym znanym nam obiektem we Wszechświecie, na powierzchni którego obecne jest życie. W przestrzeni kosmicznej od kilkudziesięciu lat próbujemy znaleźć jej bliźniaczkę – glob, który oferuje idealne warunki do rozwoju organizmów żywych. Zgodnie z aktualną wiedzą Ziemia powstała 4,5 miliarda lat temu. Narodziła się więc w tym samym okresie, w którym wokół Słońca pojawiły się także inne planety naszego Układu. Naukowcy przypuszczają, że pierwsze żywe istoty pojawiły się w oceanach naszej planety w trakcie pierwszego miliarda jej istnienia.

Ziemia jest jedyną skalistą planetą Układu Słonecznego, która znajduje się w centrum strefy warunków sprzyjających rozwojowi życia, czyli w tzw. habital zone. Oznacza to, że jej odległość od Słońca sprawia, że temperatura panująca na powierzchni Ziemi sprzyja istnieniu wody w stanie ciekłym. Istnienie na planecie ciekłej wody jest uważane obecnie za jeden z podstawowych warunków rozwoju życia.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

Nasza planeta posiada także silną magnetosferę chroniącą atmosferę przed destrukcyjnym wpływem wiatru słonecznego i promieniowania. 100-kilometrowa warstwa gazu unosząca się nad powierzchnią Ziemi generuje efekt cieplarniany, dzięki któremu temperatura panująca przy powierzchni jest stabilna i sprzyjająca organizmom żywym.

Na Niebieską Planetę warto spojrzeć, jak na ogromny statek kosmiczny, który na swoim pokładzie przewozi około 8 miliardów ludzkich pasażerów. Planeta okrąża Słońce z prędkością około 30 kilometrów na sekundę, co pozwala wykonać jej pełen obieg wokół gwiazdy w ciągu 365 dni, 6 godzin, 9 minut i niecałych 10 sekund. Ziemia obraca się przy tym wokół własnej osi. 360-stopniowy obrót wykonuje w ciągu 23 godzin, 56 minut i 4 sekund.

Układ Słoneczny uznać możemy za nasze planetarne podwórko. Na jego terenie, wokół Słońca, orbituje 8 znanych nam planet. Cztery z nich zaliczamy do grona globów skalistych, a cztery pozostałe do kategorii gazowych olbrzymów. Oprócz planet Układ Słoneczny wypełniają także setki mniejszych obiektów: księżyce orbitujące wokół planet, planety karłowate, planetoidy, komety i asteroidy, a także niezliczona ilość drobnej materii międzyplanetarnej.

W Układzie Słonecznym Ziemia znajduje się w średniej odległości 150 milionów kilometrów od gwiazdy centralnej. Jej najbliżsi sąsiedzi to Wenus i Mars, znany także jako Czerwona Planeta. Każdego z najbliższych sąsiadów naszej planety możemy obserwować na nocnym niebie, podobnie zresztą jak pozostałe globy – Merkury, Jowisz i Saturn widoczne są gołym okiem. Układ Słoneczny to dla ludzi miejsce intensywnych badań kosmicznych. Jego przestrzeń przemierzają liczne sondy i urządzenia badawcze, które, docierając w rejony planet i ich naturalnych satelitów, pozwalają nam lepiej poznać nasze kosmiczne podwórko.

Układ Słoneczny położony jest w galaktyce zwanej Drogą Mleczną. Zgodnie z najnowszą wiedzą nasz system planetarny położony jest w odległości 27 tysięcy lat świetlnych od galaktycznego centrum i znajduje się 50 lat świetlnych powyżej płaszczyzny dysku Drogi Mlecznej. Słońce wraz ze swoimi planetami obiega centrum galaktyki z prędkością 250 kilometrów na sekundę!

Żyjąc na Ziemi, do powierzchni której przyciąga nas siła grawitacji, trudno nam zdać sobie sprawę z tej zawrotnej prędkości. Pełny obieg Układu Słonecznego wokół centrum Galaktyki to tzw. rok galaktyczny, który trwa ok. 225–250 milionów lat. To oznacza, że nasz system planetarny (istniejący od ok. 4,5 miliarda lat) okrążył galaktyczne centrum 18 razy.

Droga Mleczna to potężna galaktyka, w której znajduje się Układ Słoneczny. Wiele lat badań nad kształtem naszej Galaktyki pozwala twierdzić, że zalicza się ona do grona galaktyk spiralnych z poprzeczką. Oznacza to, że Droga Mleczna posiada spiralne ramiona wychodzące z galaktycznego centrum i wyraźny pas materii przecinający jej środkową część. Średnica naszej Galaktyki wynosi około 200 milionów lat świetlnych. Na tak ogromnej powierzchni może znajdować się nawet do 400 miliardów gwiazd.

Kilka lat temu ustalono także, że w naszej Galaktyce może znajdować się tak wiele planet, że gdyby podzielić je równo między wszystkimi gwiazdami, każda z nich miałaby jednego planetarnego towarzysza.

Centrum Galaktyki to źródło intensywnego promieniowania radiowego. Jądro Drogi Mlecznej to supermasywna czarna dziura znana jako Sagittarius A. Krążące wokół czarnej dziury gwiazdy podróżują ze średnią prędkością około 220 kilometrów na sekundę. Sama Droga Mleczna jako całość porusza się z prędkością 600 kilometrów na sekundę względem pozagalaktycznych punktów odniesienia.

W sąsiedztwie Drogi Mlecznej znajduje się kilkadziesiąt mniejszych galaktyk, a także ogromna Galaktyka Andromedy, którą dostrzec można nieuzbrojonym okiem w trakcie obserwacji jesiennego nieba. Wraz ze swoimi galaktycznymi sąsiadkami Droga Mleczna tworzy tak zwaną Grupę Lokalną.

Grupę Lokalną tworzy około 54 galaktyk – jedną z nich jest Droga Mleczna. Obszar, na jakim znajdują się galaktyczne sąsiadki Drogi Mlecznej ma średnicę około trzech megaparseków, czyli 10 milionów lat świetlnych. Wszystkie galaktyki wchodzące w skład Grupy Lokalnej poruszają się jako całość ze względu na występujące między nimi silne oddziaływania grawitacyjne. Do grona galaktyk dominujących, a więc tych, które wywierają najsilniejsze oddziaływania grawitacyjne, należy Droga Mleczna i Galaktyka Andromedy. Reszta obiektów z Grupy Lokalnej to głównie niewielkie galaktyki karłowate.

Supergromada Lokalna to obszar, na którym znajduje się wiele mniejszych grup galaktyk. Do ich grona zalicza się także położoną na peryferiach Gromadę Lokalną z Drogą Mleczną i znajdującym się w niej Układem Słonecznym. Obszar ten wyodrębniono ze względu na grawitacyjne oddziaływania zachodzące między wieloma grupami galaktyk. W skład Supergromady Lokalnej wchodzi aż sto mniejszych grup! To prawdziwy galaktyczny gąszcz, w którym łatwo się zgubić. Problem w orientacji mają nawet naukowcy, którym trudno jest ustalić granice Supergromady Lokalnej.

Supergromada Lokalna ma wielu sąsiadów – inne ogromne skupiska galaktycznych grup. Szczególnie silnie oddziałuje ona grawitacyjnie z Supergromadą w Hydrze i z Supergromadą w Centaurze. Te trzy skupiska tworzą strukturę znaną jako Laniakea, która ma średnicę równą 500 milionom lat świetlnych!

Obserwowany Wszechświat to część bezkresnej przestrzeni kosmicznej, którą możemy w obecnym czasie obserwować z Ziemi. Naukowcy szacują, że dostępny naszym instrumentom badawczym obszar ma średnicę 92 miliardów lat świetlnych. Na tym obszarze znajdują się setki Supergromad Lokalnych takich jak ta, w której znajduje się nasza Grupa Lokalna i należąca do niej Droga Mleczna.

Naukowcy szacują, że obserwowany Wszechświat wypełnia 350 miliardów dużych galaktyk i znacznie więcej tych z grona galaktyk karłowatych. To daje zawrotną, niemożliwą do wyobrażenia liczbę 300 tryliardów gwiazd.

Dominika Jasińska, Miesięcznik "Astronomia" 12/2019