dacă ați merge atât de departe în spațiu pe cât vă puteți imagina, ce ați întâlni? Ar exista o limită la cât de departe ai putea merge, sau ai putea călători o distanță nelimitată? V-ați întoarce în cele din urmă la punctul dvs. de plecare sau ați continua să traversați spațiu pe care nu l-ați mai întâlnit până acum? Cu alte cuvinte, Universul are o margine și, dacă da, unde este?

credeți sau nu, există de fapt trei moduri diferite de a gândi la această întrebare și fiecare are un răspuns diferit. Dacă vă gândiți cât de departe ați putea merge dacă:

• a plecat astăzi într-o rachetă arbitrar de puternic,
• considerat tot ceea ce ar putea vreodată să ne contacteze sau să fie contactat de noi de la începutul Big Bang-ului fierbinte,
• sau folosit imaginația ta singur pentru a accesa întregul univers, inclusiv dincolo de ceea ce va fi vreodată observabil,

vă puteți da seama cât de departe este la margine. În fiecare caz, răspunsul este fascinant.

conceptul cheie de reținut este că spațiul nu este modul în care îl concepem în mod normal. Convențional, ne gândim la spațiu ca fiind ca un sistem de coordonate — o grilă tridimensională-unde cea mai scurtă distanță dintre două puncte este o linie dreaptă și unde distanțele nu se schimbă în timp.dar ambele ipoteze, atât de bune în viața noastră de zi cu zi, eșuează spectaculos atunci când începem să privim Universul la scară mai mare dincolo de propria noastră planetă. Pentru început, ideea că cea mai scurtă distanță dintre două puncte este o linie dreaptă se destramă de îndată ce începeți să introduceți mase și cuante energetice în universul vostru. Deoarece spațiu-timpul este supus curburii, a cărei cauză este prezența materiei și a energiei, cea mai scurtă distanță dintre două puncte depinde în mod inerent de forma Universului dintre acele puncte.

În plus, țesătura spațiu-timpului în sine nu rămâne statică în timp. Într-un univers plin de materie și energie, un univers static, neschimbat (unde distanțele dintre puncte rămân aceleași în timp) este inerent instabil; universul trebuie să evolueze fie prin expansiune, fie prin contractare. Dacă teoria generală a relativității a lui Einstein este corectă, aceasta este obligatorie.observațional, dovezile că universul nostru se extinde sunt copleșitoare: o validare spectaculoasă pentru predicțiile lui Einstein. Dar acest lucru poartă cu sine o serie de consecințe asupra obiectelor separate de distanțe cosmice, inclusiv că distanța dintre ele se extinde în timp. Astăzi, cele mai îndepărtate obiecte pe care le putem vedea sunt la mai mult de 30 de miliarde de ani-lumină distanță, în ciuda faptului că au trecut doar 13, 8 miliarde de ani de la Big Bang.

când măsurăm cât de îndepărtate sunt o varietate de obiecte de proprietățile lor fizice și luminoase — împreună cu cantitatea în care lumina lor a fost mutată de expansiunea universului — putem ajunge să înțelegem din ce este făcut universul. Cocktail-ul nostru cosmic, în prezent, constă din:

• 0,01% radiații sub formă de fotoni,
• 0,1% neutrini, o particulă evazivă, cu masă redusă, aproape la fel de numeroasă ca fotonii,
• 4,9% materie normală, făcută în mare parte din aceleași lucruri pe care le suntem: protoni, neutroni și electroni,
• 27% materie întunecată, o substanță necunoscută care gravitează, dar nici nu emite și nici nu absoarbe lumina,
• și 68% energie întunecată, care este energia inerentă spațiului care determină accelerarea obiectelor îndepărtate în recesiunea lor față de noi.

când combinați aceste efecte împreună, obțineți o predicție unică și lipsită de ambiguitate pentru cât de departe este, în orice moment trecut și prezent, până la marginea universului observabil.

aceasta este o afacere mare! Majoritatea oamenilor presupun că dacă universul există de 13,8 miliarde de ani de la Big Bang, atunci limita la cât de departe putem vedea va fi de 13,8 miliarde de ani-lumină, dar asta nu este chiar corect.

numai dacă Universul ar fi static și nu s-ar extinde ar fi adevărat, dar adevărul este că: cu cât privim mai departe, cu atât obiectele îndepărtate par să se îndepărteze mai repede de noi. Rata acestei expansiuni se schimbă într-un mod previzibil pe baza a ceea ce este în univers și, la rândul său, cunoașterea a ceea ce este în univers și observarea cât de repede se extind obiectele ne spune cât de departe sunt. Când luăm toate datele disponibile împreună, ajungem la o valoare unică pentru tot împreună, inclusiv Distanța până la orizontul cosmic observabil: 46,1 miliarde de ani-lumină.

această limită, totuși, nu este o „margine” a Universului în nici un sens convențional al cuvântului. Nu este deloc o limită în spațiu; dacă s-ar întâmpla să fim localizați în orice alt punct al spațiului, am fi în continuare capabili să detectăm și să observăm tot ce ne înconjoară în acea sferă de 46,1 miliarde de ani lumină centrată pe noi.

acest lucru se datorează faptului că acea „margine” este o limită în timp, mai degrabă decât în spațiu. Această margine reprezintă limita a ceea ce putem vedea, deoarece viteza luminii — chiar și într — un univers în expansiune guvernat de relativitatea generală-permite doar semnalelor să călătorească până acum în istoria Universului de 13,8 miliarde de ani. Această distanță este mai mare de 13.8 miliarde de ani-lumină din cauza expansiunii universului, dar este încă finit. Cu toate acestea, nu putem ajunge la toate.

dincolo de o anumită distanță, putem vedea o parte din lumina care a fost deja emisă cu mult timp în urmă, dar nu va vedea lumina care este emisă chiar acum: 13,8 miliarde de ani după Big Bang. Dincolo de o anumită distanță specifică — calculată (de mine) să fie la aproximativ 18 miliarde de ani lumină distanță în prezent-chiar și un semnal care se mișcă cu viteza luminii nu va ajunge niciodată la noi.

în mod similar, asta înseamnă că dacă am fi într-o rachetă de mare putere arbitrar, toate obiectele conținute în prezent în această rază de 18 miliarde de ani lumină ar fi în cele din urmă accesibile de noi, chiar dacă Universul a continuat să se extindă și aceste distanțe au continuat să crească. Cu toate acestea, obiectele dincolo de asta nu ar fi niciodată accesibile. Chiar dacă atingeam distanțe din ce în ce mai mari, ele se retrăgeau mai repede decât am putea călători vreodată, împiedicându-ne să le vizităm pentru eternitate. Deja, 94% din toate galaxiile din universul observabil sunt dincolo de atingerea noastră eternă.pe cât de vast este universul nostru observabil și pe cât de mult putem vedea, este mult mai mult decât putem vreodată… ajunge, deoarece doar 6% din volumul pe care îl putem observa este în prezent accesibil. Dincolo de ceea ce putem observa, cu toate acestea, există cu siguranță mai mult univers; ceea ce putem vedea reprezintă doar o mică parte din ceea ce trebuie să fie acolo.

NASA, ESA, R. Windhorst, S. Cohen, și M. Mechtley (ASU), R. O ‘ Connell (UVa), P. McCarthy (Carnegie Obs), N. Hathi (UC Riverside), R. Ryan (UC Davis),& H. Yan (tOSU)

și totuși, există o „margine” diferită pe care am putea dori să o luăm în considerare: dincolo de limitele a ceea ce putem observa astăzi sau chiar de ceea ce putem observa în mod arbitrar departe în viitor, dacă ne conducem ceasul teoretic spre infinit. Putem lua în considerare cât de mare este întregul univers — Universul neobservabil — și dacă se îndoaie sau nu.

modul în care putem răspunde la acest lucru se bazează pe o extrapolare a ceea ce observăm atunci când încercăm să măsurăm curbura spațială a Universului: cantitatea pe care spațiul este curbată la cea mai mare scară pe care o putem observa. Dacă Universul este curbat pozitiv, liniile paralele vor converge și cele trei unghiuri ale unui triunghi vor însuma mai mult de 180 de grade. Dacă Universul este curbat negativ, liniile paralele vor diferi și cele trei unghiuri ale unui triunghi vor însuma la mai puțin de 180 de grade. Și dacă Universul este plat, liniile paralele vor rămâne paralele și toate triunghiurile vor conține exact 180 de grade.

modul în care facem acest lucru este să luăm cele mai îndepărtate semnale dintre toate, cum ar fi lumina rămasă de la Big Bang, și să examinăm în detaliu modul în care sunt modelate fluctuațiile. Dacă Universul este curbat fie într-o direcție pozitivă, fie într-o direcție negativă, modelele de fluctuație pe care le observăm vor ajunge distorsionate pentru a apărea pe scări unghiulare mai mari sau mai mici, spre deosebire de un univers plat.când luăm cele mai bune date disponibile, care provin atât din fluctuațiile fondului cosmic de microunde, cât și din detaliile modului în care galaxiile se grupează împreună pe scări mari la o varietate de distanțe, ajungem la o concluzie inevitabilă: Universul nu se distinge de planeitatea spațială perfectă. Dacă este curbată, este la un nivel care nu depășește 0.4%, ceea ce înseamnă că, dacă Universul este curbat ca o hipersferă, raza sa este de cel puțin ~250 de ori mai mare decât partea care este observabilă pentru noi.

dacă definiți marginea universului ca fiind cel mai îndepărtat obiect pe care l-am putea atinge vreodată dacă ne-am începe călătoria imediat, atunci limita noastră actuală este doar o distanță de 18 miliarde de ani-lumină, cuprinzând doar 6% din volumul universului nostru observabil. Dacă o definiți ca limita a ceea ce putem observa un semnal de la — cine putem vedea și cine ne poate vedea — atunci marginea se stinge la 46, 1 miliarde de ani-lumină. Dar dacă îl definiți ca limitele Universului neobservabil, singura limită pe care o avem este că are o dimensiune de cel puțin 11.500 miliarde de ani-lumină și ar putea fi și mai mare.asta nu înseamnă neapărat că Universul este infinit. Ar putea fi plat și încă curba înapoi pe sine, cu o formă de gogoasa-ca cunoscut matematic ca un tor. Pe cât de mare și expansiv este universul observabil, este încă finit, cu o cantitate finită de informații care să ne învețe. Dincolo de asta, adevărurile cosmice finale rămân încă necunoscute pentru noi.