SpaceX виведе на орбіту засекречений безпілотник ВПС США
15 Червня , 2017
Американський робот Megabots “розминається” на легкових автомобілях
15 Червня , 2017

Як виглядає край Всесвіту?

Є поріг, за який ми не можемо вийти, є речі, яких ми ніколи не дізнаємось. Але є дещо-що ми знаємо, і у нас є потужні інструменти: наука, уява, аналіз. 13,8 мільярдів років тому Всесвіт, який ми знаємо, народився в гарячому Великому Вибусі. Згодом простір розширився, матерія пройшла через гравітаційне тяжіння і вийшло те, що вийшло. Але всьому, що ми бачимо, є межа. На певній відстані галактики зникають, зорі меркнуть і ніякі сигнали далекого Всесвіту побачити не можна. Що лежить за цією межею? Якщо Всесвіт обмежений в об’ємі, чи є в нього межа? Чи досяжна вона? На що схожий край Всесвіту?

Щоб відповісти на це питання, потрібно почати з того, де ми знаходимось зараз, і спробувати зазирнути так далеко, як зможемо.

Всесвіт повний зірок буквально у нас під боком. Але якщо пройти більше 100 000 світлових років, ви покинете Чумацький Шлях. За ним буде море галактик: два трильйони галактик в цілому можна знайти в нашому спостережуваному Всесвіті. Вони представлені у великій різноманітності типів, форм, розмірів і мас. Але коли ви заглядаєте все далі і далі, ви починаєте помічати дещо незвичайне: чим далі галактика, тим імовірніше, що вона буде меншою, легшою і її зірки будуть голубуватими.

Це знаходить сенс в контексті того, що у Всесвіту був початок: народження. День народження Всесвіту — Великий Вибух. Галактика, яка відносно близька до нас, буде близька за віком самого Всесвіту. Але якщо ми дивимось на галактику за мільярди світлових років, світло від неї повинно було пройти мільярди років, щоб досягти наших очей. Галактика, світло якої буде йти до нас 13 мільярдів років, віком менше мільярда років, тому що чим далі ми дивимось, тим далі назад в часі ми заглядаємо.

Знімок вище являє собою Hubble eXtreme Deep Field (XDF), найглибше зображення далекого Всесвіту. На цьому знімку тисячі галактик, що знаходяться на величезній відстані від нас і одна від одної. Але чого не побачиш звичайним поглядом, так це того, що у кожної галактики є асоційований з нею спектр, в якому хмара газу поглинає світло певної довжини хвилі в залежності від фізики атому. По мірі розширення Всесвіту довжини хвиль розтягуються, тому далекі галактики здаються червонішими, ніж є насправді. Ця фізика дозволяє нам визначати відстань до них, і коли ми визначаємо відстані, самі далекі галактики виявляються самими юними і маленькими.

Крім галактик ми очікуємо знайти там перші зірки, а потім нічого, крім нейтрального газу, тому що Всесвіту не вистачало часу, щоб збити речовину в досить щільний стан для формування зірок. Мільйони років тому випромінювання у Всесвіті було настільки гарячим, що нейтральні атоми не могли утворитись, і фотони безперервно відскакували від заряджених частинок. Коли сформувались нейтральні атоми, світло просто текло по прямій вічно, не підвладне нічому, крім розширення Всесвіту. Відкриття цього післясвічення — космічного мікрохвильового фону — понад 50 років тому стало остаточним підтвердженням Великого Вибуху.

Там, де ми зараз, ми можемо дивитись в будь-якому напрямку, який оберемо, і бачити там одну і ту ж космічну історію. Сьогодні, через 13,8 мільярди років після Великого Вибуху, ми маємо зірки і галактики в їх нинішній формі. Раніше галактики були менші, сині, молодші і менш розвинениі. До них були перші зірки, а ще раніше — просто нейтральні атоми. До нейтральних атомів була іонізована плазма, а ще раніше — вільні протони і нейтрони, спонтанне створення матерії та антиматерії, вільні кварки і глюони, всі нестабільні частинки Стандартної моделі і, нарешті, момент самого Великого Вибуху. Дивитись далі в космос — значить, дивитись далі назад в часі.

Хоча це визначає наш видимий Всесвіт — від теоретичного кордону Великого Вибуху, розташованого в 46,1 міль’ярдах світлових років до нашого нинішнього положення— це не являється кордоном нашого всесвіту. Замість цього ми маємо просто кордон у часі; є межа того, що ми можемо бачити, оскільки швидкість світла дозволила інформації просунутись лише на цю відстань за 13,8 мільярди років. Ця відстань перевищує 13,8 мільярди світлових років, тому що матерія Всесвіту розширилась (і продовжує розширюватися), але все ще обмежена. Але як щодо того, що було до Великого Вибуху? Що ви побачили б, якщо б якимось чином заглянули на крихітну частку секунди до того, як Всесвіт опинився на піку своєї найвищої енергії, гарячої та щільної, повної матерії і антиматерії і випромінювання?

Ви побачили б, що існував стан космічної інфляції: коли Всесвіт розширювався дуже швидко і в ньому переважала енергія, властива самому простору. Простір розширювався експоненціально в той час, коли він був витягнуто плоским, коли він мав скрізь одні і ті ж властивості, коли флуктуації квантових полів, притаманні простору, пронизували весь Всесвіт. Коли інфляція завершилась, гарячий Великий Вибух наповнив Всесвіт матерією і випромінюванням, породивши ту частину Всесвіту, видимого Всесвіт, який ми бачимо сьогодні. 13,8 мільярди років потому ми тут.

Але варто відзначити, що немає нічого особливого в нашому місці, ні в просторі, ні в часі. Той факт, що ми можемо бачити на 46 мільярдів років, не робить цю межу або місце чимось особливим; це просто межа того, що ми можемо бачити, сама по собі. Якщо б ми могли якимось чином зробити «знімок» всього Всесвіту, вийти за межі спостережуваної частини, ми побачили б все те ж саме, що має наша Всесвіт. Ми побачили б велику космічну павутину галактик, скупчень, ниток і космічних пустот, що виходять далеко за межі відносно невеликого регіону, який ми можемо бачити. Будь-який спостерігач в будь-якій області побачив би точно такий же Всесвіт, що і ми.

Окремі деталі будуть, звичайно, різними. Буде інша сонячна система, галактика, місцева група і так далі. Але Всесвіт сам по собі не є обмеженим в об’ємі; обмежена тільки спостережувана частина. Саме межа часу — Великий Вибух — відділяє нас від всього іншого. Ми можемо підійти до цієї межі тільки з застосуванням телескопів (які можуть побачити ранній Всесвіт) і теорії. Поки ми не з’ясуємо, як обійти стрімкий потік часу, це буде нашим єдиним підходом, методом побачити «край» Всесвіту. Але космос безмежний.

Залишити відповідь

Увійти за допомогою: 
Inline
Inline