Spør Ethan: Hvordan Ser Kanten Av Universet Ut?
Den simulerte storskala strukturen I Universet viser intrikate mønstre av clustering som… gjenta aldri. Men fra vårt perspektiv kan vi bare se et endelig volum Av Universet. Hva ligger utenfor denne kanten?V. Springel et al. For 13,8 milliarder år siden begynte Universet slik Vi kjenner Det med det varme Big Bang. Over den tiden har rommet selv utvidet seg, saken har gjennomgått gravitasjonsattraksjon, og resultatet er Universet vi ser i dag. Men så stort som alt er, er det en grense for hva vi kan se. Utover en viss avstand forsvinner galakser, stjernene blinker ut, og ingen signaler fra det fjerne Universet kan ses. Hva ligger utover det? Det er denne ukens spørsmål Fra Dan Newman, som spør:
hvis universet er endelig i volum, så er det en grense? Er det tilnærmet? Og hva kan utsikten i den retningen være?
La Oss starte med å starte på vår nåværende plassering, og se så langt inn i avstanden som mulig.
I Nærheten ser stjernene og galaksene vi ser veldig ut som våre egne. Men som vi ser lenger unna, vi… se Universet som det var i den fjerne fortiden: mindre strukturert, varmere, yngre og mindre utviklet.
NASA, ESA og A. Feild (STScI)
I Vår egen bakgård Er Universet fullt av stjerner. Men gå mer enn ca 100.000 lysår unna, og du har forlatt Melkeveien bak. Utover det er det et hav av galakser: kanskje to billioner totalt inneholdt i vårt observerbare Univers. De kommer i et stort mangfold av typer, former, størrelser og masser. Men når du ser tilbake til de fjernere, begynner du å finne noe uvanlig: jo lenger unna en galakse er, jo mer sannsynlig er det å være mindre, lavere i masse, og for å få stjernene til å være iboende blåere i fargen enn de nærliggende.
hvordan galakser ser annerledes ut på Forskjellige punkter i Universets historie: mindre, blåere,… yngre, og mindre utviklet på tidligere tider.
NASA, ESA, P. van Dokkum( Yale University), S. Patel (Leiden University) og 3d-HST-Teamet
dette gir mening i sammenheng med Et Univers som hadde en begynnelse: en bursdag. Det Var Det Big Bang var, dagen Da Universet slik Vi kjenner Det ble født. For en galakse som er relativt nær, er det omtrent samme alder som vi er. Men når vi ser på en galakse som er milliarder av lysår unna, at lyset har behov for å reise i milliarder av år for å nå våre øyne. En galakse hvis lys tar 13 milliarder år å nå oss, må være mindre enn en milliard år gammel, og så jo lenger unna vi ser, ser vi i utgangspunktet tilbake i tid.
Den FULLE UV-synlig-IR-kompositten Av Hubble eXtreme Deep Field; det største bildet som noensinne er utgitt… det fjerne Univers.NASA, ESA, H. Teplitz og M. Rafelski (IPAC/Caltech), A. Koekemoer (STScI), R. Windhorst (Arizona State University) og Z. Levay (Stsci)
Bildet ovenfor er Hubble eXtreme Deep Field (XDF), det dypeste bildet av det fjerne Universet som noen gang er tatt. Det er tusenvis av galakser i dette bildet, på et stort utvalg av avstander fra oss og fra hverandre. Det du ikke kan se i enkel farge, er imidlertid at hver galakse har et spektrum forbundet med det, hvor skyer av gass absorberer lys ved svært spesielle bølgelengder, basert på atomets enkle fysikk. Etter Hvert Som Universet utvider seg, strekker den bølgelengden seg, slik at de fjernere galakser virker rødere enn de ellers ville. At fysikken tillater oss å utlede deres avstand, og se og se, når vi tilordner avstander til dem, er de fjerneste galakser de yngste og minste av alle.Utover galaksene forventer Vi at det vil være de første stjernene, og så ikke noe annet enn nøytral gass, da Universet ikke hadde hatt nok tid til å trekke materie inn i tette nok tilstander til å danne en stjerne ennå. Går tilbake flere millioner år, var strålingen I Universet så varm at nøytrale atomer ikke kunne danne, noe som betyr at fotoner sprang av ladede partikler kontinuerlig. Når nøytrale atomer ble dannet, skulle lyset bare strømme i en rett linje for alltid, upåvirket av Noe annet Enn universets ekspansjon. Oppdagelsen av denne gjenværende gløden-Den Kosmiske Mikrobølgebakgrunnen-for mer enn 50 år siden var den ultimate bekreftelsen På Big Bang.
Skjematisk diagram Av Universets historie, utheving reionization. Før stjerner eller galakser… formet, Universet var fullt av lysblokkerende, nøytrale atomer. Mens Det meste Av Universet ikke blir reionisert til 550 millioner år etterpå, er noen få heldige regioner for det meste reionisert tidligere.
Kreditt: S. G. Djorgovski et al., Caltech Digital Media Center
så fra hvor vi er i dag, kan vi se ut i hvilken som helst retning vi liker og se den samme kosmiske historien utfolde seg. I Dag, 13,8 milliarder år etter Big Bang, har vi stjernene og galaksene vi kjenner i dag. Tidligere var galakser mindre, blåere, yngre og mindre utviklede. Før det var det de første stjernene, og før det, bare nøytrale atomer. Før nøytrale atomer var det et ionisert plasma, så enda tidligere var det frie protoner og nøytroner, spontan opprettelse av materie og antimatter, frie kvarker og gluoner, alle ustabile partikler I Standardmodellen, og til slutt øyeblikket Av Big Bang selv. Å se til større og større avstander tilsvarer å se helt tilbake i tid.
Kunstnerens logaritmiske skala oppfatning av det observerbare universet. Galakser gir vei til stor skala… struktur og det varme, tette plasmaet Av Big Bang i utkanten. Denne kanten er en grense bare i tide.
Wikipedia-bruker Pablo Carlos Budassi
Selv om Dette definerer Vårt observerbare Univers-med den teoretiske grensen Til Big Bang som ligger 46,1 milliarder lysår fra vår nåværende posisjon — er dette ikke en ekte grense i rommet. I stedet er det bare en grense i tid; det er en grense for hva vi kan se fordi lysets hastighet tillater informasjon å bare reise så langt over 13, 8 milliarder år siden det varme Big Bang. Den avstanden er lenger enn 13.8 milliarder lysår fordi stoffet I Universet har utvidet seg (og fortsetter å utvide), men det er fortsatt begrenset. Men hva med før Big Bang? Hva ville du se om du på en eller annen måte gikk til tiden bare en liten brøkdel av et sekund tidligere enn Da Universet var på sitt høyeste energier, varmt og tett og fullt av materie, antimaterie og stråling?Inflasjon satte opp det varme Big Bang og ga opphav til det observerbare Universet vi har tilgang til. Den… svingninger fra inflasjonen plantet frøene som vokste inn i strukturen vi har i dag.Bock et al. (2006, astro-ph / 0604101); modifikasjoner Av E. Siegel
du vil finne at det var en tilstand som heter kosmisk inflasjon: Hvor Universet ekspanderte ultra raskt og dominert av energi som er iboende i selve rommet. Rommet utvidet eksponentielt i løpet av denne tiden, hvor det ble strukket flatt, hvor det ble gitt de samme egenskapene overalt, hvor eksisterende partikler ble presset bort, og hvor svingninger i kvantfeltene som var iboende i rommet, ble strukket over Universet. Når inflasjonen endte der vi er, fylte det varme Big Bang Universet Med materie og stråling, noe som ga opphav til Den Delen Av Universet — det observerbare Universet — som vi ser i dag. 13,8 milliarder år senere, her er vi.
det observerbare Universet kan være 46 milliarder lysår i alle retninger fra vårt synspunkt… men det er sikkert mer, uobserverbart Univers, kanskje til og med en uendelig mengde, akkurat som vår utover det.
Fré Hryvnja MICHEL OG Andrew Z. Colvin, kommentert Av E. Siegel
saken er, det er ikke noe spesielt med vår plassering, verken i rom eller i tid. Det faktum at vi kan se 46 milliarder lysår unna, gjør ikke den grensen eller den plasseringen noe spesielt; det markerer bare grensen for hva vi kan se. Hvis vi på en eller annen måte kunne ta et «øyeblikksbilde» av Hele Universet, går langt utover den observerbare delen, som den eksisterer 13, 8 milliarder år etter Big Bang overalt, ville det alle se ut som vårt nærliggende Univers gjør i dag. Det ville være en stor kosmisk nett av galakser, klynger, filamenter og kosmiske hulrom, som strekker seg langt utover den relativt lille regionen vi kan se. Enhver observatør, hvor som helst, ville se Et Univers som var veldig mye som det vi ser fra vårt eget perspektiv.
En av De mest fjerntliggende syn På Universet viser nærliggende stjerner og galakser sett langs… måte, men galakser nærmere de ytre områdene er ganske enkelt sett på et yngre, tidligere utviklingsstadium. Fra deres perspektiv er de 13.8 milliarder år gammel (og mer utviklet), og vi ser ut som vi gjorde for milliarder år siden.DE individuelle detaljene vil være forskjellige, akkurat som detaljene i vårt eget solsystem, galakse, lokal gruppe og så videre, er forskjellige fra enhver annen observatørs synspunkt. Men Universet selv er ikke endelig i volum; det er bare den observerbare delen som er endelig. Årsaken til Det er at Det er en grense i tid — Big Bang-som skiller oss fra resten. Vi kan nærme oss denne grensen bare gjennom teleskoper (som ser til tidligere Tider I Universet) og gjennom teori. Inntil vi finner ut hvordan vi kan omgå tidens fremoverflyt, vil det være vår eneste tilnærming for å bedre forstå» kanten » Av Universet. Men i rommet? Det er ingen kant i det hele tatt. Til det beste vi kan fortelle, ville noen på kanten av det vi ser bare se oss som kanten i stedet!
Send Inn Spør Ethan spørsmål til startswithabang på gmail dot com!
Leave a Reply