Pergunta Ao Ethan: Como É A Borda Do Universo?
a estrutura simulada de grande escala do universo mostra padrões intrincados de agrupamento que… nunca repita. Mas da nossa perspectiva, só podemos ver um volume finito do universo. O que está além desta borda?
V. Springel et al., Mpa Garching, and the Millenium Simulation
13.8 billion years ago, the Universe as we know it began with the hot Big Bang. Durante esse tempo, o próprio espaço expandiu-se, a matéria passou por atração gravitacional, e o resultado é o Universo que vemos hoje. Mas por mais vasto que seja, há um limite para o que podemos ver. Além de uma certa distância, as galáxias desaparecem, as estrelas brilham, e nenhum sinal do universo distante pode ser visto. O que há além disso? Essa é a pergunta desta semana de Dan Newman, que pergunta:
Se o universo é finito em volume, então existe um limite? É acessível? E qual será a opinião nessa direcção?
Let’s starting by starting at our present location, and looking out as far into the distance as we can.
nas proximidades, as estrelas e galáxias que vemos parecem-se muito com as nossas. Mas à medida que olhamos para mais longe, nós… veja o universo como era no passado distante: menos estruturado, mais quente, mais jovem e menos evoluído.NASA, ESA e A. Feild (STScI)
no nosso próprio quintal, O Universo está cheio de estrelas. Mas vá a mais de 100 mil anos-luz de distância, e você deixou a Via Láctea para trás. Além disso, há um mar de galáxias, talvez dois trilhões no total contidos em nosso universo observável. Eles vêm em uma grande diversidade de tipos, formas, tamanhos e massas. Mas quando você olha para trás para os mais distantes, você começa a encontrar algo incomum: quanto mais longe uma galáxia está, mais provável é que seja menor, menor em massa, e que suas estrelas sejam intrinsecamente mais azuis em cor do que as próximas.
como as galáxias parecem diferentes em diferentes pontos da história do universo: menor, mais azul,… mais jovem e menos evoluído em tempos anteriores.NASA, ESA, P. van Dokkum (Yale University), S. Patel (Leiden University), and the 3D-HST Team
this makes sense in the context of a Universe that had a beginning: a birthday. Foi isso que o Big Bang foi, o dia em que o universo, tal como o conhecemos, nasceu. Para uma galáxia que está relativamente próxima, é quase da mesma idade que nós. Mas quando olhamos para uma galáxia que está a bilhões de anos-luz de distância, essa luz precisa viajar por bilhões de anos para alcançar nossos olhos. Uma galáxia cuja luz leva 13 bilhões de anos para chegar até nós deve ter menos de um bilhão de anos, e assim, quanto mais longe olhamos, estamos basicamente olhando para trás no tempo.
o composto UV-visível-IR completo do campo profundo do Hubble; a maior imagem já lançada… do universo distante.
NASA, ESA, H. Teplitz e M. Rafelski (IPAC/Caltech), A. Koekemoer (STScI), R. Windhorst (Arizona State University), e Z. Levay (STScI)
a imagem acima é O Hubble eXtreme Deep Field (XDF), a mais profunda imagem do Universo distante já tiradas. Há milhares de galáxias nesta imagem, a uma enorme variedade de distâncias de nós e uns dos outros. O que você não pode ver a cores simples, no entanto, é que cada galáxia tem um espectro associado a ele, onde as nuvens de gás absorvem luz em comprimentos de onda muito particulares, com base na física simples do átomo. À medida que o universo se expande, esse comprimento de onda estende-se, assim as galáxias mais distantes parecem mais vermelhas do que de outra forma pareceriam. Essa física permite-nos inferir a sua distância e, quando lhes atribuímos distâncias, as galáxias mais distantes são as mais pequenas e as mais jovens de todas.além das galáxias, esperamos que haja as primeiras estrelas, e então nada além de gás neutro, quando o universo não teve tempo suficiente para puxar a matéria para Estados densos o suficiente para formar uma estrela. Voltando milhões de anos atrás, a radiação no Universo era tão quente que átomos neutros não podiam formar-se, o que significa que os fótons saltavam de partículas carregadas continuamente. Quando os átomos neutros se formaram, essa luz deve simplesmente fluir em uma linha reta para sempre, não afetada por nada além da expansão do universo. A descoberta deste brilho remanescente-o fundo cósmico de microondas-há mais de 50 anos foi a confirmação definitiva do Big Bang.
diagrama esquemático da história do universo, realçando a reionização. Antes das estrelas ou galáxias… formado, o universo estava cheio de átomos neutros que bloqueavam a luz. Enquanto a maioria do universo não se torna reionizada até 550 milhões de anos depois, algumas regiões afortunadas são reionizadas principalmente em épocas anteriores.
Crédito: S. G. Djorgovski et al., Caltech Digital Media Center
assim, de onde estamos hoje, podemos olhar em qualquer direção que gostamos e ver a mesma história cósmica se desdobrando. Hoje, 13,8 bilhões de anos após o Big Bang, temos as estrelas e galáxias que conhecemos hoje. Anteriormente, as galáxias eram menores, mais azuis, mais jovens e menos evoluídas. Antes disso, havia as primeiras estrelas, e antes disso, apenas átomos neutros. Antes de átomos neutros, havia um plasma ionizado, então ainda antes havia prótons e nêutrons livres, criação espontânea de matéria e antimatéria, quarks e glúons livres, todas as partículas instáveis no modelo padrão, e finalmente o momento do próprio Big Bang. Olhar para distâncias cada vez maiores é equivalente a olhar para trás no tempo.
Artist’s logarithmic scale conception of the observable universe. As galáxias dão lugar a grande escala… estrutura e o plasma denso e quente do Big Bang nos arredores. Esta ‘borda’ é uma fronteira apenas no tempo.
usuário da Wikipédia Pablo Carlos Budassi
Apesar de este define o nosso Universo observável, com o limite teórico do Big Bang localizado 46.1 bilhões de anos-luz da nossa posição actual — este não é um verdadeiro limite no espaço. Em vez disso, é simplesmente um limite no tempo; há um limite para o que podemos ver, porque a velocidade da luz permite que a informação só viajar até tão longe ao longo dos 13,8 bilhões de anos desde o Big Bang quente. Essa distância é mais do que 13.8 bilhões de anos-luz porque o tecido do universo se expandiu (e continua a expandir), mas ainda é limitado. Mas e antes do Big Bang? O que você veria se você de alguma forma fosse para o tempo apenas uma pequena fração de segundo mais cedo do que quando o universo estava em suas energias mais altas, quente e denso, e cheio de matéria, antimatéria e radiação?
a inflação configurou o Big Bang quente e deu origem ao universo observável a que temos acesso. O… flutuações da inflação plantaram as sementes que cresceram na estrutura que temos hoje.Bock et al. (2006, astro-ph/0604101); modificações pela E. Siegel
Você ia achar que não era um estado chamado de inflação cósmica: onde o Universo estava em expansão ultra-rápido, e dominado pela energia inerente ao próprio espaço. O espaço expandiu-se exponencialmente durante este tempo, onde foi esticado plano, onde lhe foram dadas as mesmas propriedades em todos os lugares, onde as partículas pré-existentes foram todas afastadas, e onde as flutuações nos campos quânticos inerentes ao espaço foram esticadas através do universo. Quando a inflação terminou onde estamos, o Big Bang quente encheu o universo de matéria e radiação, dando origem à parte do Universo — O Universo observável — que vemos hoje. 13,8 bilhões de anos depois, aqui estamos.
o universo observável pode ser de 46 bilhões de anos-luz em todas as direções do nosso ponto de vista,… mas há certamente mais, universo não observável, talvez até uma quantidade infinita, tal como a nossa, além disso.Frédéric MICHEL and Andrew Z. Colvin, anotado por E. Siegel
a coisa é, não há nada de especial sobre a nossa localização, nem no espaço nem no tempo. O fato de que podemos ver 46 bilhões de anos-luz de distância não faz essa fronteira ou esse local qualquer coisa especial; simplesmente marca o limite do que podemos ver. Se pudéssemos de alguma forma tirar uma “foto” de todo o universo, indo muito além da parte observável, como ela existe 13,8 bilhões de anos após o Big Bang em todos os lugares, tudo pareceria como o nosso universo próximo faz hoje. Haveria uma grande rede cósmica de galáxias, aglomerados, filamentos e vazios cósmicos, estendendo-se muito além da relativamente pequena região que podemos ver. Qualquer observador, em qualquer lugar, veria um universo que era muito parecido com o que vemos de nossa própria perspectiva.
uma das vistas mais distantes do universo mostra estrelas e galáxias próximas vistas ao longo do universo… way, mas as galáxias mais próximas das regiões exteriores são simplesmente vistas em um estágio mais jovem e anterior da evolução. Do ponto de vista deles, eles têm 13 anos.8 bilhões de anos de idade (e mais evoluídos), e nós aparecemos como fizemos bilhões de anos atrás.
NASA, ESA, os BENS Equipe e M. Giavalisco (STScI/Universidade de Massachusetts)
Os detalhes individuais seria diferente, assim como os detalhes de nosso próprio sistema solar, galáxia do grupo local, e assim por diante, são diferentes de qualquer outro observador do ponto de vista. Mas o próprio universo não é finito em volume; é apenas a parte observável que é finita. A razão para isso é que há uma fronteira no tempo — o Big Bang — que nos separa do resto. Podemos aproximar-nos desse limite apenas através de telescópios (que olham para tempos anteriores no universo) e através da teoria. Até descobrirmos como contornar o fluxo do tempo, essa será a nossa única abordagem para entender melhor a “borda” do universo. Mas no espaço? Não há nenhuma vantagem. Para o melhor que podemos dizer, alguém na borda do que vemos simplesmente nos ver como a borda em vez disso!
envie as suas perguntas perguntar ao Ethan para iniciar comabang no gmail dot com!
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