Universeは、繰り返されることのない複雑なクラスタリングパターンを示しています。 しかし、私たちの視点から、私たちは宇宙の有限の体積しか見ることができません。 何がこの端を越えてあるか。 V.Springel et al. 138億年前、私たちが知っているように、宇宙は熱いビッグバンから始まりました。 その時間の経過とともに、空間自体が拡大し、物質は重力の引力を受けており、その結果、今日私たちが見る宇宙が生まれました。 しかし、それがすべてであるように広大な、私たちが見ることができるものに限界があります。 一定の距離を超えると、銀河は消え、星はきらきらと輝き、遠くの宇宙からの信号は見ることができません。 それを超えて何があるのですか？ それは今週のダン-ニューマンからの質問です。:

宇宙の体積が有限であれば、境界はありますか？ それは親しみやすいですか？ そして、その方向の見解は何でしょうか？

私たちの現在の場所から始めて、できるだけ遠くを見てみましょう。

私たち自身のように多くの。 しかし、私たちが遠くを見ると、私たちは遠い過去のように宇宙を見ます：構造化されておらず、熱く、若く、進化していません。 NASA、ESA、およびA.Feild（STScI）

私たち自身の裏庭では、宇宙は星でいっぱいです。 しかし、約100,000光年以上離れて行くと、あなたは背後に天の川を残しました。 それを超えて、銀河の海があります：おそらく私たちの観測可能な宇宙に含まれている合計で二兆。 それらはタイプ、形、サイズおよび固まりの大きい多様性入って来。 しかし、あなたがより遠くのものを振り返ると、あなたは珍しい何かを見つけ始めます: 銀河が遠く離れているほど、それは小さく、質量が低く、その星の色が近くの星よりも本質的に青色になる可能性が高くなります。

宇宙の歴史の中で：より小さく、より青く、より若く、以前の時代には進化していません。 NASA,ESA,p.van Dokkum(イェール大学),S. Patel（ライデン大学）、および3D-HSTチーム

これは始まりを持っていた宇宙の文脈で理にかなっています：誕生日。 それはビッグバンが何であったか、私たちが知っているように宇宙が生まれた日です。 比較的近くにある銀河の場合、それは私たちとほぼ同じ年齢です。 しかし、何十億光年も離れた銀河を見ると、その光は私たちの目に届くために何十億年も移動する必要がありました。 私たちに届くのに130億年かかる光の銀河は10億年未満でなければなりません遠くを見れば見るほど、私たちは基本的に時間を振り返っています。

極端な深いフィールド;これまで遠くの宇宙のリリースされた最大の画像。 NASA、ESA、H.TeplitzおよびM.Rafelski(IPAC/Caltech)、A.Koekemoer(STScI)、R.Windhorst(アリゾナ州立大学)、およびZ. Levay(STScI)

上の画像は、ハッブル-エクストリームディープフィールド(XDF)、これまでに撮影された遠い宇宙の最も深い画像です。 この画像には何千もの銀河があり、私たちから、そしてお互いからの巨大な様々な距離にあります。 しかし、単純な色では見ることができないのは、各銀河にはスペクトルがあり、原子の単純な物理学に基づいて、ガスの雲が非常に特定の波長で光を吸 宇宙が拡大するにつれて、その波長が伸びるので、遠くの銀河はそうでない場合よりも赤く見えます。 その物理学は私たちがそれらの距離を推測することを可能にし、私たちがそれらに距離を割り当てるとき、最も遠い銀河はすべての中で最も若

銀河の向こうには、宇宙がまだ星を形成するのに十分な密度の状態に物質を引っ張るのに十分な時間がなかったときに、最初の星があり、その後 さらに何百万年も前に戻って、宇宙の放射線は非常に熱く、中性原子は形成できず、光子は荷電粒子から連続的に跳ね返ったことを意味します。 中性原子が形成されたとき、その光は単に宇宙の拡大以外の何かの影響を受けずに、永遠に直線で流れるべきです。 50年以上前の宇宙マイクロ波の背景であるこの残りの輝きの発見は、ビッグバンの究極の確認でした。

再イオン化を強調表示します。 星や銀河が形成される前は、宇宙は光を遮断する中性原子でいっぱいでした。 宇宙の大部分は5億5000万年後まで再イオン化されませんが、いくつかの幸運な地域は主に以前の時期に再イオン化されています。 クレジット：S.G.Djorgovski et al.,Caltech Digital Media Center

だから、私たちが今日いる場所から、私たちは好きな方向に外を見て、同じ宇宙の物語が展開するのを見ることができます。 ビッグバンから138億年後の今日、私たちは今日知っている星や銀河を持っています。 以前は、銀河はより小さく、より青く、より若く、より進化していませんでした。 その前には、最初の星があり、その前には中性原子だけがありました。 中性原子の前にはイオン化されたプラズマがあり、それ以前には自由な陽子と中性子、物質と反物質の自発的な生成、自由なクォークとグルオン、標準モデ より大きく、より大きい間隔に見ることは時間にずっと見ることと同等である。

観測可能な宇宙。 銀河は、大規模な構造と郊外のビッグバンの熱い、密なプラズマに道を譲ります。 この”エッジ”は時間の境界です。 Wikipedia user Pablo Carlos Budassi

これは私たちの観測可能な宇宙を定義していますが、ビッグバンの理論的境界は私たちの現在の位置から46.1億光年に位置していますが、これは宇宙の本当の境界ではありません。 代わりに、それは単に時間の境界です; 光の速度は、ホットビッグバンから138億年にわたって情報がこれまでに移動することを可能にするので、私たちが見ることができるものには限界が 宇宙の構造が拡大している（そして拡大し続けている）ので、その距離は138億光年よりも遠いですが、それはまだ限られています。 しかし、ビッグバンの前にはどうでしょうか？ 宇宙が高温で高密度で、物質、反物質、放射線でいっぱいの最高エネルギーにあったときよりもわずか1秒早い時間に行った場合、あなたは何を見ますか？

私たちがアクセスできる観測可能な宇宙。 インフレからの変動は、私たちが今日持っている構造に成長した種を植えました。 Bock et al. (2006,astro-ph/0604101);E.Siegelによる修正

あなたは宇宙インフレと呼ばれる状態があったことがわかります: 宇宙が超高速に拡大しており、宇宙そのものに固有のエネルギーによって支配されていた場所。 空間はこの時間の間に指数関数的に拡大し、平らに伸び、どこでも同じ性質が与えられ、既存の粒子がすべて押しのけられ、空間に固有の量子場のゆらぎが宇宙全体に広がった。 私たちがどこにいるかでインフレが終わったとき、熱いビッグバンは宇宙を物質と放射線で満たし、今日私たちが見る宇宙の一部、すなわち観測可能な宇宙を生じさせました。 138億年後、ここに私たちがいます。

私たちの視点からはすべての方向に何年もかかりますが、確かに観測できない宇宙、おそらく無限の量、それを超えた私たちのようなものがあ Frédéric MICHELとAndrew Z.Colvin、E.Siegelによって注釈された

事は、私たちの場所について特別なものは何もなく、空間でも時間でもありません。 私たちが460億光年離れて見ることができるという事実は、その境界やその場所を特別なものにするのではなく、単に私たちが見ることができるものの限界を示しています。 私たちが何らかの形で宇宙全体の”スナップショット”を取ることができれば、観測可能な部分を超えて、ビッグバンから13.8億年後にどこにでも存在す 銀河、銀河団、フィラメント、宇宙空間の大きな宇宙網があり、私たちが見ることができる比較的小さな領域をはるかに超えて広がっています。 どの観測者も、どの場所にいても、私たち自身の視点から見るものと非常によく似た宇宙を見るでしょう。

は、道に沿って見られる近くの星や銀河を展示していますが、外側の領域に近い銀河は、単に進化の若い、初期の段階で見られます。 彼らの視点から見ると、彼らは138億年前（そしてより進化した）であり、私たちは数十億年前と同じように見えます。 NASA、ESA、GOODSチーム、M.Giavalisco（STScI/マサチューセッツ大学）

私たち自身の太陽系、銀河、地元のグループなどの詳細が他の観測者の視点と異なるのと同じように、個々の詳細は異 しかし、宇宙自体は体積が有限ではなく、有限であるのは観測可能な部分だけです。 その理由は、時間の境界があるということです—ビッグバン—それは私たちを残りの部分から分離します。 私たちは、望遠鏡（宇宙の以前の時代を見る）と理論を通してのみ、その境界に近づくことができます。 我々は時間の前方の流れを回避する方法を見つけ出すまで、それはより良い宇宙の”エッジ”を理解するための私たちの唯一のアプローチになります。 しかし、宇宙で？ エッジは全くありません。 私たちが言うことができる最高のものに、私たちが見るものの端にいる人は、単に私たちを代わりに端として見るでしょう！

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