Das Hubble-Teleskop kann Sterne in 9,3 Milliarden Lichtjahren Entfernung sehen. Warum kann es also keinen Menschen auf dem Mond sehen?

Jemand fragte: „Kann man durch ein modernes Teleskop eine Person auf dem Mond sehen?“ Ich sagte nein. Wenn wir die Menschen auf dem Mond sehen könnten, könnten wir auch die Überreste der Apollo-Mondlandungsmission der USA aus dem letzten Jahrhundert sehen, und es gäbe nicht so viele Kontroversen darüber, ob die amerikanische Mondlandung wahr oder falsch war, ob es sich um eine Verschwörung oder eine offene Verschwörung handelte.

Warum also kann das Teleskop einen 9,3 Milliarden Lichtjahre entfernten Stern sehen, aber keinen Menschen auf dem Mond, der so nah ist? Dazu sollte man wissen, dass der Mond im Mittel nur 384.000 Kilometer von uns entfernt ist, also nur ein 2,3 Milliardstel von etwa 9,3 Milliarden Lichtjahren. Bei einer 2,3 Milliardenfachen Vergrößerung ist ein 1,6 Meter großer Mensch 3,68 Millionen Kilometer entfernt. Ganz zu schweigen davon, dass man es sehen könnte, die Erde würde durch den Druck plattgedrückt werden.

Auch bei erhöhter Lautstärke sollte ein normaler Mensch mit einer Körpergröße von 1,6 Metern einen BMI von etwa 60 Kilogramm aufweisen. Die Dichte des menschlichen Körpers entspricht in etwa der von Wasser. Das Volumen von 60 Kilogramm Wasser beträgt 0,06 Kubikmeter, was sich um das 2,3-Milliarden-fache auf 138 Millionen Kubikmeter erhöht. 138 Millionen Kubikmeter ergeben nach der Kugelvolumenformel eine Kugel mit einem Durchmesser von etwa 641 Metern.

Einen so großen Ball kann man immer sehen, oder? Mit anderen Worten: Da das Hubble-Teleskop Sterne in einer Entfernung von 9,3 Milliarden Lichtjahren sehen kann, sollte es auch in der Lage sein, einen Menschen auf dem Mond zu sehen. Warum kann es es nicht sehen? Lassen Sie es uns gemeinsam besprechen.

Lassen Sie uns zunächst darüber sprechen, wie das Hubble-Teleskop den 9,3 Milliarden Lichtjahre entfernten Stern beobachtete. Das Hubble-Teleskop ist das bislang leistungsstärkste optische Weltraumteleskop. Nur er kann diesen Stern sehen, der 9,3 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt ist. Tatsächlich ist der am weitesten vom Hubble-Teleskop beobachtete Himmelskörper die Galaxie GN-z11, die 13,39 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt ist. Da Galaxien so groß sind, werden wir sie heute nicht als Beispiele verwenden.

Tatsächlich hat das Hubble-Teleskop diesen weit entfernten Stern nicht durch direkte Beobachtung, sondern durch Zufall entdeckt. Dies ist ein riesiger Super-Blauer Riese und der am weitesten entfernte Stern, den Menschen je gesehen haben. Der Grund, warum wir ihn sehen können, liegt darin, dass sich zwischen der menschlichen Sichtlinie und diesem Stern ein riesiger Galaxienhaufen befindet, der als Gravitationslinse fungiert und das Bild dieses Sterns vergrößert.

Dieser Stern ist als MACS J1149 + 2223 Lensed Star 1 katalogisiert. MACS J1149 + 2223 ist die Nummer des riesigen Galaxienhaufens, der als Gravitationslinse fungiert. „Linseneffekt“ bedeutet, dass dieser Stern durch Gravitationslinseneffekt entdeckt wurde. und Stern 1 bedeutet, dass dieser Stern der erste Stern ist, der durch Gravitationslinseneffekt entdeckt wurde.

Wissenschaftler gaben diesem Stern den Spitznamen „Ikaros“. Dies ist eine tragische Figur in der griechischen Mythologie. Es ist nicht bekannt, warum es nach einer so tragischen Figur benannt wurde. Interessierte Freunde können die Informationen nachschlagen, ich werde sie hier nicht näher erläutern.

Die sogenannte Gravitationslinse ist eine Vorhersage von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie. Einstein glaubte, dass Licht, wenn es in die Nähe eines Gravitationsfeldes gelangt, wie beim Durchgang durch eine Linse abgelenkt wird und das Bild der Himmelskörper im Hintergrund vergrößert, sodass Menschen Himmelskörper beobachten können, die weiter entfernt oder hinter der Linse liegen. Diese Vorhersage wird seit langem durch astronomische Beobachtungen bestätigt und spielt eine wichtige Rolle bei der Erforschung der Astrophysik, beispielsweise der dunklen Materie, der dunklen Energie, der großräumigen Schwerkraft und bei kosmischen Beobachtungen.

Im Universum können Galaxien, Galaxienhaufen und Dunkle-Materie-Cluster mit riesigen Schwarzen Löchern Gravitationslinseneffekte erzeugen. Sie sind zwischen weit entfernten Himmelskörpern und dem menschlichen Blickfeld eingeklemmt, wodurch die Himmelskörper dahinter einen vergrößernden Effekt erzeugen. Der Galaxienhaufen MACS J1149 + 2223 liegt etwa 5 Milliarden Lichtjahre entfernt, genau zwischen Ikaros und unserer Sichtlinie.

Eine normale Gravitationslinse kann das Bild dahinter nur 50-fach vergrößern, aber diese riesige Gravitationslinse vergrößerte „Icarus“ 2.000-fach! Auf diese Weise konnten Wissenschaftler den Stern sehen. Ohne diese riesige Gravitationslinse wäre es unmöglich, diesen Stern zu sehen, egal wie leistungsstark das Hubble-Teleskop ist.

Bei einer 2.000-fachen Vergrößerung scheint der Stern aus Sicht des Hubble-Teleskops 4,65 Millionen Jahre entfernt zu sein. Wenn der Gravitationslinseneffekt ausgeschlossen wird, kann selbst ein leistungsstarkes Weltraumteleskop wie das Hubble-Teleskop in dieser Entfernung nur einzelne Sterne sehen.

Der Stern strahlte sein Licht 4,5 Milliarden Jahre nach dem Urknall aus und ist 9,3 Milliarden Lichtjahre entfernt. Da sich das Universum ausdehnt, ist der Stern jetzt 28 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt. Nach den Gesetzen der Sternentwicklung wird die Lebensdauer eines so großen Sterns 10 Millionen Jahre nicht überschreiten. Daher hätte es schon vor langer Zeit sterben müssen. Was wir sehen, ist nicht, wie es heute aussieht, sondern wie es vor 9,3 Milliarden Jahren aussah.

Selbst das beste Teleskop sieht Sterne als helle Flecken. Das wahre Aussehen der meisten Sterne können Wissenschaftler nicht erkennen, wenn sie sie durch Teleskope betrachten. Sie können nur einen hellen Fleck sehen, einschließlich des nächstgelegenen Sterns Proxima Centauri, der nur 4,22 Lichtjahre entfernt ist und nur als heller Fleck sichtbar ist. Dies liegt daran, dass das Verhältnis der Größe von Sternen zu ihrer Entfernung so groß ist, dass sie selbst durch die besten Teleskope nicht die Mindestauflösung erreichen können, wenn sie mit unseren Augen gesehen werden.

Nur wenige Sterne wie die Sonne und Beteigeuze sind als unscharfe kreisförmige Oberfläche zu erkennen. Dies liegt daran, dass diese Sterne zu nah oder zu groß sind. Der Grund, warum Beteigeuze als unscharfe, runde Oberfläche wahrgenommen werden kann, liegt darin, dass sein Volumen mehr als 700 Millionen Mal so groß ist wie das der Sonne, seine Helligkeit ebenfalls sehr groß ist, nämlich 90.000 bis 150.000 Mal so groß wie die der Sonne, und er nicht allzu weit entfernt ist.

Deshalb sehen wir selbst mit dem größten Teleskop im Grunde nicht die Oberfläche der Sterne, sondern nur das Licht, das sie aussenden. Da das menschliche Auge lichtempfindlich ist, können wir das Licht sehen, solange einige Photonen die menschliche Netzhaut erreichen. Allerdings können wir das Aussehen des leuchtenden Objekts möglicherweise nicht klar erkennen.

Befindet sich beispielsweise ein Glühwürmchen 100 Meter von uns entfernt, kann es vom menschlichen Auge auch tagsüber nicht gesehen werden. aber es blinkt nachts und die Leute können es aus großer Entfernung finden, aber das bedeutet nicht, dass sie das Glühwürmchen deutlich sehen können. Dasselbe gilt für die Beobachtung von Sternen. Was wir sehen, ist nur das von den Sternen ausgestrahlte Licht, nicht, wie die Sterne aussehen.

Dies liegt daran, dass das menschliche Auge beim Sehen von Objekten einen Mindestauflösungswinkel haben muss, d. h., das Objekt muss oberhalb des Mindestauflösungswinkels auf die Netzhaut gelangen, sonst kann es nicht erkannt werden. Der Auflösungswinkel des menschlichen Auges beträgt bei normaler Helligkeit im Allgemeinen 1′ (1 Bogenminute), was bedeutet, dass der Winkel, der die Netzhaut erreicht, mindestens 1′ betragen muss, um das Objekt erkennen zu können.

Das Teleskop verfügt außerdem über einen Mindestauflösungswinkel und seine Auflösung sollte der Formel des Rayleigh-Kriteriums entsprechen: θ0 = 1,22λ/D, d. h. der Mindestauflösungswinkel θ0 ist gleich 1,22 multipliziert mit der Wellenlänge λ des Lichts geteilt durch die Öffnung D des Teleskops. Mit anderen Worten: Je größer die Öffnung des Teleskops, desto höher die Auflösung und desto weiter kann es sehen.

Je größer die Öffnung eines optischen Teleskops ist, desto größer ist auch die Linse, die wiederum schwieriger herzustellen ist, denn je größer die Linse ist, desto schwieriger ist es, die Verformung zu kontrollieren. Daher ist die Mindestauflösung des Teleskops begrenzt. Der Durchmesser des Hauptspiegels des Hubble-Teleskops beträgt 2,4 Meter. Die Wellenlänge des sichtbaren Lichts liegt zwischen 380 und 760 nm. Wir nehmen einen Zwischenwert von 570 nm, also 5,7*10^-7 m.

Wenn man diese Daten in die obige Formel einsetzt, beträgt die Mindestauflösung des Hubble-Teleskops etwa 2,9*10^-7rad (Radiant), 1 Radiant sind etwa 206264,8 Bogensekunden, also beträgt die Auflösung des Hubble-Teleskops etwa 0,059 Bogensekunden.

Wie groß muss also ein Objekt auf dem Mond sein, um vom Hubble-Teleskop aufgelöst zu werden? Die durchschnittliche Entfernung zwischen Mond und Erde beträgt 348.000 Kilometer. Wenn wir die Mindestauflösung des Hubble-Teleskops von 2,9*10^-7rad mit der Entfernung von 384.000 Kilometern multiplizieren, erhalten wir den Mindestdurchmesser bzw. die Mindestlänge des sichtbaren Objekts, die 111,36 Meter betragen muss. Selbst wenn also eine 1,6 Meter große Person auf dem Mond liegt, beträgt die Entfernung, die sie im Sichtfeld des Hubble-Teleskops erreicht, nur 0,00085 Bogensekunden, was völlig ununterscheidbar ist.

Darüber hinaus würde eine Person, die auf der der Erde zugewandten Seite des Mondes steht, nur mit dem Kopf und den Schultern zur Erde blicken, was die Sicht noch weiter erschwert. Wie groß müsste also ein Teleskop sein, um einen Menschen auf dem Mond sehen zu können? Bei der Beobachtung von Licht im 570-nm-Band muss die Öffnung des Hauptspiegels gemäß der Formel mindestens 167 Meter betragen.

Derzeit ist der Mensch nicht in der Lage, eine so große optische Linse herzustellen, ohne dass sie sich verformt. Obwohl diese riesigen Radio- und Strahlenteleskope große Öffnungen haben, können sie nur Radio- oder Strahlenquellen beobachten und keinen normalen Menschen.

Ich weiß nicht, ob ich mich klar ausgedrückt habe? Willkommen zur Diskussion, danke fürs Lesen.

Das Urheberrecht von Space-Time Communication liegt beim Original. Urheberrechtsverletzungen und Plagiate sind unethisches Verhalten. Bitte haben Sie Verständnis und kooperieren Sie.