před 13,8 miliardami let, vesmír, jak ho známe, začal horkým Velkým třeskem. Za tu dobu se prostor sám rozšířil, hmota prošla gravitační přitažlivostí a výsledkem je vesmír, který dnes vidíme. Ale i když je to všechno obrovské, existuje limit toho, co můžeme vidět. Za určitou vzdálenost galaxie zmizí, hvězdy blikají a nejsou vidět žádné signály ze vzdáleného vesmíru. Co je za tím? To je otázka tohoto týdne od Dana Newmana, který se ptá:

Pokud je vesmír konečný objem, pak existuje hranice? Je to přístupné? A jaký by mohl být pohled v tomto směru?

Začněme tím, že začneme na našem současném místě a díváme se co nejdále do dálky.

na našem vlastním dvorku je vesmír plný hvězd. Ale jděte více než 100 000 světelných let daleko a Mléčnou dráhu jste za sebou nechali. Kromě toho existuje moře galaxií: v našem pozorovatelném vesmíru jsou obsaženy asi dva biliony. Přicházejí ve velké rozmanitosti typů, tvarů, velikostí a hmotností. Ale pokud se podíváte zpět do vzdálenější ty, začnete se najít něco neobvyklého: vzdálenější galaxie, tím více je pravděpodobnost, že bude menší, nižší hmotnosti, a mají své hvězdy, být vnitřně modřejší zbarvení než blízké ty.

Toto dává smysl v kontextu, že Vesmír měl počátek: narozeniny. To byl velký třesk, den, kdy se zrodil vesmír, jak ho známe. Pro galaxii, která je relativně blízko, je to zhruba stejný věk jako my. Ale když se podíváme na galaxii, která je miliardy světelných let daleko, toto světlo muselo cestovat miliardy let, aby se dostalo do našich očí. Galaxie, jejichž světlo se 13 miliard let k nám musí být méně než jednu miliardu let staré, a tak dál se podíváme, v podstatě se díváme zpět v čase.

výše uvedený obrázek je Hubble eXtreme Deep Field (XDF), nejhlubší snímek vzdáleného Vesmíru, kdy byla přijata. Na tomto obrázku jsou tisíce galaxií, v obrovské vzdálenosti od nás a od sebe navzájem. Co můžete vidět v jednoduché barvy, i když, je to, že každá galaxie má spektrum s ním spojené, kde oblaka plynu absorbují světlo na velmi konkrétní vlnové délky, na základě jednoduché fyziky atomu. Jak se vesmír rozpíná, tato vlnová délka se táhne, takže vzdálenější galaxie vypadají červenější,než by jinak. Tato fyzika nám umožňuje odvodit jejich vzdálenost, a ejhle, když jim přidělíme vzdálenosti, nejvzdálenější galaxie jsou nejmladší a nejmenší ze všech.

Kromě galaxií, očekáváme, že tam bude první hvězdy, a pak nic, ale neutrální plyn, když Vesmír neměl dost času, aby vytáhnout věci do husté dost státy tvořit hvězdu. Vrací další miliony let, záření ve Vesmíru byl tak horký, že neutrální atomy nemohou vytvořit, což znamená, že fotony se odrazil od nabitých částic, které nepřetržitě. Když se vytvořily neutrální atomy, mělo by toto světlo jednoduše proudit v přímé linii navždy, neovlivněné ničím jiným než expanzí vesmíru. Objev této zbylé záře-kosmického mikrovlnného pozadí – před více než 50 lety byl konečným potvrzením velkého třesku.

takže z místa, kde jsme dnes, se můžeme dívat jakýmkoli směrem, který se nám líbí, a vidět, jak se odvíjí stejný kosmický příběh. Dnes, 13,8 miliardy let po Velkém třesku, máme hvězdy a galaxie, které známe dnes. Dříve byly galaxie menší, modřejší, mladší a méně vyvinuté. Předtím byly první hvězdy a předtím jen neutrální atomy. Než neutrální atomy, tam byl ionizované plazma, pak i dříve tam byly volné protony a neutrony, spontánní tvorby hmoty a antihmoty, volné kvarky a gluony, všechny nestabilní částice ve Standardním Modelu, a konečně okamžiku samotného Velkého Třesku. Pohled na větší a větší vzdálenosti je ekvivalentní pohledu zpět v čase.

i když to definuje náš pozorovatelný Vesmír — teoretické hranice Velkého Třesku nachází 46,1 miliard světelných let od naší současné pozice — to není skutečná hranice v prostoru. Místo toho, to je prostě hranice, v době, tam je limit na to, co můžeme vidět, protože rychlost světla umožňuje informace jen cestovat tak daleko za 13,8 miliard let od žhavého Velkého Třesku. Tato vzdálenost je dále než 13.8 miliard světelných let, protože struktura vesmíru se rozšířila (a stále se rozšiřuje), ale je stále omezená. Ale co před Velkým třeskem? Co byste vidět, pokud jste nějak šel čas jen nepatrný zlomek sekundy dříve, než když byl Vesmír v jeho nejvyšší energie, horký a hustý, a plné hmoty, antihmoty a záření?

zjistil Bys, že tam byl stav nazývá kosmické inflace: pokud se Vesmír rozpíná ultra rychlý, a dominuje energie vlastní prostor sám. Prostor exponenciálně během této doby, kde to bylo natažené bytu, kde to bylo dáno stejné vlastnosti všude, kde pre-existující částice byly všechny odstrčil, a tam, kde výkyvy v kvantové pole vlastní prostor byly natažené napříč Vesmírem. Když inflace skončila tam, kde jsme, horký Velký Třesk zaplnil Vesmír s hmotou a zářením, což vede k části Vesmíru pozorovatelného Vesmíru, které vidíme dnes. O 13,8 miliardy let později jsme tady.

jde o to, že na naší poloze není nic zvláštního, ani v prostoru, ani v čase. Skutečnost, že vidíme 46 miliard světelných let daleko, neznamená, že tato hranice nebo toto místo je něco zvláštního; jednoduše označuje hranici toho, co můžeme vidět. Kdybychom mohli nějakým způsobem pořídit „snímek“ celého vesmíru, který přesahuje pozorovatelnou část, protože existuje 13,8 miliardy let po Velkém třesku všude, vypadalo by to jako náš blízký vesmír dnes. Byla by velká kosmická síť galaxií, shluky, vlákna, a kosmické dutiny, sahající daleko za poměrně malou oblast, kterou vidíme. Každý pozorovatel, na jakémkoli místě, by viděl vesmír, který byl velmi podobný tomu, který vidíme z naší vlastní perspektivy.

jednotlivé detaily by byly odlišné, stejně jako podrobnosti o naší sluneční soustavě, galaxii, místní skupiny, a tak dále, se liší od jiných pozorovatele hlediska. Ale vesmír sám o sobě není konečný v objemu; je to jen pozorovatelná část, která je konečná. Důvodem je, že existuje hranice v čase-Velký třesk-který nás odděluje od ostatních. K této hranici se můžeme přiblížit pouze pomocí dalekohledů (které se dívají do dřívějších dob ve vesmíru) a prostřednictvím teorie. Dokud nepřijdeme na to, jak obejít dopředný tok času, bude to náš jediný přístup k lepšímu pochopení“ okraje “ vesmíru. Ale ve vesmíru? Není tu vůbec žádná hrana. K tomu nejlepšímu, co můžeme říct, někdo na okraji toho, co vidíme, by nás místo toho jednoduše viděl jako okraj!

Pošlete své dotazy a zeptejte se Ethan na startswithabang na gmail dot com!