vesmír ukazuje složité vzorce shlukování, které se nikdy neopakují. Ale z našeho pohledu můžeme vidět pouze konečný objem vesmíru. Co leží za touto hranou? V. Springel et al., MPA Garching a Millenium Simulace

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, kdo 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.

podobně jako naše vlastní. Ale jak se díváme dál, vidíme vesmír tak, jak byl v dávné minulosti: méně strukturovaný, teplejší, mladší a méně vyvinutý. NASA, ESA a a. Feild (STScI)

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 když se podíváte zpět na vzdálenější, začnete najít něco neobvyklého: čím dál je galaxie, tím je pravděpodobnější, že bude menší, nižší v hmotě a že její hvězdy budou vnitřně modřejší než ty blízké.

v historii vesmíru: menší, modřejší, mladší a méně vyvinuté v dřívějších dobách. NASA, ESA, P. van Dokkum (Yale University), s. Patel (Leidenská univerzita) a tým 3D-HST

to dává smysl v kontextu vesmíru, který měl začátek: 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.

extrémní hluboké pole; největší obraz, jaký kdy byl vydán ze vzdáleného vesmíru. NASA, ESA, h. Teplitz a M. Rafelski (IPAC / Caltech), a. Koekemoer (STScI), R. Windhorst (Arizonská státní univerzita) a z. Levaye (STScI)

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.

zvýraznění reionizace. Před vznikem hvězd nebo galaxií byl vesmír plný neutrálních atomů blokujících světlo. Zatímco většina vesmíru se reionizuje až 550 milionů let poté, několik šťastných oblastí je většinou reionizováno v dřívějších dobách. Zápočet: s. G. Djorgovski et al., Caltech Digital Media Center

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.

pozorovatelný vesmír. Galaxie ustupují rozsáhlé struktuře a horké, husté plazmě velkého třesku na okraji města. Tato „hrana“ je hranicí pouze v čase. Wikipedie uživatele Pablo Carlos Budassi

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. Namísto, je to prostě hranice v čase; to, co vidíme, je limit, protože rychlost světla umožňuje, aby informace cestovaly jen tak daleko za 13,8 miliardy let od horkého velkého třesku. Tato vzdálenost je dále než 13,8 miliardy 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?

pozorovatelný vesmír, ke kterému máme přístup. Výkyvy inflace zasadily semena, která vyrostla do struktury, kterou máme dnes. Bock a kol. (2006, astro-ph / 0604101); modifikace e. Siegela

zjistili byste, že existuje stav zvaný kosmická inflace: kde se vesmír rozpínal velmi rychle, a dominovala energie vlastní samotnému vesmíru. 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.

let ve všech směrech z našeho pohledu, ale je tu určitě více, nepozorovatelný vesmír, možná i nekonečné množství, stejně jako ten náš. Frédéric MICHEL a Andrew z. Colvin, anotovaný e. Siegelem

věc je, 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.

vitríny blízkých hvězd a galaxií viděl podél cesty, ale galaxie blíže k vnějšímu regiony jsou jednoduše vidět na mladší, dřívější fázi vývoje. Z jejich pohledu jsou 13, 8 miliardy let staré (a více vyvinuté) a my se jevíme jako před miliardami let. NASA, ESA, ZBOŽÍ Týmem a M. Giavalisco (STScI/University of Massachusetts)

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!

Následujte mě na Twitteru. Podívejte se na mé webové stránky nebo některé z mých dalších prací zde.