plass

Hva er på kanten av universet?

I 2019 er dette en vanlig følelse - å ønske segfire eller fem ganger om dagen for å ikke gå til rom, men til hele verdens ende, så langt som mulig for å bli kvitt dårlig glamour eller dårlig vær, forsinkede tog eller stramme bukser, slike vanlige ting på jorden. Men hva vil vente på deg på denne kosmologiske grensen? Hva handler det om - kanten av verden, kanten av universet - hva skal vi se der? Er det en grense eller uendelighet generelt?

La oss spørre forskerne.

På kanten av verden

Sean Carroll, professor i fysikk, Caltech

"Så vidt vi vet har universet ingen grenser. Det observerbare universet har en kant - grensen for det vi kan se. Dette skyldes at lyset beveger seg med en endelig hastighet (ett lysår per år), så når vi ser på fjerne ting, ser vi tilbake i tid. Til slutt ser vi hva som har skjedd i nesten 14 milliarder år, den resterende strålingen i Big Bang. Dette er en kosmisk mikrobølgeovn som omgir oss fra alle sider. Men dette er ikke en fysisk "grense", hvis så å dømme.

Siden vi kun kan se så langtVi vet ikke hva som ser ut utenfor vårt observerbare univers. Det universet, som vi ser, er ganske homogent i stor skala, og sannsynligvis vil det bokstavelig talt fortsette slik som for alltid. Alternativt kan universet brette seg inn i en sfære eller en torus. Hvis dette er tilfelle, vil universet være begrenset i total størrelse, men det vil ikke ha en grense uansett, akkurat som en sirkel har ingen begynnelse eller slutt.

Det er også mulig at universet er heterogent iutover det vi kan se, og hvilke forhold er svært forskjellige fra sted til sted. Denne muligheten er representert av den kosmologiske multiversen. Vi vet ikke om multiversiteten eksisterer i prinsippet, men siden vi ikke ser det ene eller det andre, ville det være rimelig å være upartisk. "

Joe Dunkley, professor i fysikk og astrofysiske vitenskaper ved Princeton University

"Ja, det samme!

Ok, det tror vi egentlig ikkeuniverset har en kant eller kant. Vi tror at den enten fortsetter uendelig i alle retninger, eller vender seg om seg selv, slik at den ikke er uendelig stor, men har fortsatt ingen kanter. Tenk på overflaten av en doughnut: den har ingen grenser. Kanskje hele universet er slik (men i tre dimensjoner - det er bare to dimensjoner på doughnut overflaten). Dette betyr at du kan gå på et romfartøy i alle retninger, og hvis du reiser lenge nok, gå tilbake til hvor du startet fra. Det er ingen kant.

Men det er også det vi kaller observerbareuniverset, som er en del av det rommet vi virkelig kan se. Kanten på dette stedet er der, hvor lyset ikke hadde nok tid til å komme til oss fra universets begynnelse. Vi kan bare se en slik kant, og bak det vil det nok være det samme som vi ser rundt: superklasser av galakser, i hver av disse er det milliarder stjerner og planeter. "

Siste scatteroverflate

Jesse Shelton, assisterende professor, Institutt for fysikk og astronomi, University of Illinois i Urbana-Champaign

"Alt avhenger av hva du mener medkanten av universet. Siden lysets hastighet er begrenset, jo lenger og lenger inn i rommet vi ser, jo lengre og lenger tilbake i tiden ser vi - selv når vi ser på nabo-Andromeda-galaksen, ser vi ikke hva som skjer nå, men det skjedde for en og en halv million år siden da stjernene i Andromeda utstrålede lys som falt i våre teleskoper akkurat nå. Det eldste lyset vi kan se kom fra de lengste dypene, og derfor er universets kant det mest gamle lyset som nådde oss. I vårt univers er denne kosmiske mikrobølgebakgrunnen den knapt merkbare, lange ettergløden av Big Bang, som markerer øyeblikket da universet har avkjølt nok til at atomer kan danne seg. Dette kalles den siste spredningsflaten, fordi den markerer stedet der fotonene sluttet å hoppe mellom elektroner i et varmt ionisert plasma og begynte å strømme ut gjennom gjennomsiktig plass, milliarder lysår unna i vår retning. Dermed kan det sies at kanten av universet er overflaten til den siste spredning.

Hva er på kanten av universet akkurat nå? Vel, vi vet ikke - og kan ikke finne ut, vi må vente til lyset utstråles der og komme til oss flyr mange milliarder år fremover, men når universet ekspanderer raskere og raskere, er det usannsynlig å se en ny kant av universet . Vi kan bare gjette. I stor skala ser vårt univers stort sett det samme ut, uansett hvor du ser ut. Sjansene er store at hvis du var på kanten av det observerbare universet i dag, ville du se et univers som er, som det eller ikke, våre egne: galakser, større og mindre, i alle retninger. Jeg tror at kanten av universet akkurat nå er ganske enkelt mer av et univers: flere galakser, flere planeter, mer sentielle vesener som spør det samme spørsmålet. "

Michael Troxel, assisterende professor i fysikk ved Duke University

"Til tross for at universet er sannsynligvis uendelig i størrelse, er det faktisk mer enn en praktisk" kant ".

Vi tror universet er faktisk uendelig- og det har ingen grenser. Hvis universet var "flatt" (som et ark papir), da våre tester viste opp til en prosent, eller "åpen" (som en sadel), så er det virkelig uendelig. Hvis det er "lukket" som en basketball, så er det ikke uendelig. Men hvis du går langt nok i en retning, vil du ende opp der du startet fra: forestill deg at du beveger deg på overflaten av en ball. Som hobbit heter Bilbo en gang sa: "Veien løper om og om igjen ...". Igjen og igjen.

Universet har en "kant" for oss - til og med to. Dette skyldes en del av den generelle relativitetsteorien som sier at alle ting (inkludert lys) i universet har en fartsgrense på 299.792.448 m / s - og denne fartsgrensen holdes overalt. Våre målinger forteller oss også at universet ekspanderer i alle retninger, og utvider seg raskere og raskere. Dette betyr at når vi observerer et objekt som er svært langt borte fra oss, trenger lyset fra dette objektet tid til å nå oss (avstand divideres med lysets hastighet). Trikset er at når rommet strekker seg som lyset beveger seg mot oss, må avstanden som lyset reiser også øke over tid på vei til oss.

Så det første du kan spørre er: hvilken fjerneste avstand vi kunne observere lyset fra et objekt hvis det ble utgitt i begynnelsen av universet (som er ca 13,7 milliarder år gammel). Det viser seg at denne avstanden er 47 milliarder lysår (et lysår er omtrent 63.241 ganger avstanden mellom jorden og solen), og kalles den kosmologiske horisonten. Du kan stille spørsmålet litt annerledes. Hvis vi sendte en melding med lysets hastighet, på hvilken avstand kunne vi få det? Dette er enda mer interessant, fordi ekspansjonshastigheten til universet øker i fremtiden.

Det viser seg at selv om denne meldingen vilå fly for alltid, det kan bare komme til de som nå er i en avstand på 16 milliarder lysår fra oss. Dette kalles "kosmiske hendelser". Den lengste planet vi kunne observere er imidlertid 25 tusen lysår unna, så vi kan fortsatt hilse på alle som bor i dette universet for øyeblikket. Men den lengste avstanden som våre nåværende teleskoper kunne skille galaksen på, er 13,3 milliarder lysår, så vi ser ikke hva som ligger på universets kant. Ingen vet hva som er på begge sider. "

Abigail Wiregg, lektor ved Institutt for kosmologisk fysikk. Kavila University of Chicago

"Ved hjelp av teleskoper på jorden ser vi pålys kommer fra fjerne steder i universet. Jo lengre lyskilden er, desto lengre tid det tar for lyset å falle her. Når du ser på fjerne steder, ser du derfor på hvordan disse stedene så ut som når lyset du så, ble født - ikke hvordan disse stedene ser ut i dag. Du kan fortsette å se lengre og lenger unna, noe som vil korrespondere med å bevege seg lenger og lenger tilbake i tiden til du ser noe som eksisterte flere årtusener etter Big Bang. Før dette var universet så varmt og tett (lenge før stjernene og galakser dukket opp!) At noe lys i universet ikke kunne bli fanget, kan det ikke ses med moderne teleskoper. Dette er kanten av det "observerbare universet" - horisonten - fordi ingenting kan sees bak det. Etter hvert som tiden går, endres denne horisonten. Hvis du kunne se på universet fra en annen planet, ville du sannsynligvis se det samme som vi ser på jorden: din egen horisont, begrenset av tiden som har gått siden storebaren, av lysets hastighet og universets ekspansjon.

Hva er stedet som tilsvarerjord horisonten? Vi vet ikke, fordi vi kan se dette stedet som det var umiddelbart etter storebaren, og ikke hva det ble i dag. Men alle målinger viser at hele det synlige universet, inkludert kanten til det observerbare universet, ser omtrent det samme ut som vårt lokale univers idag: med stjerner, galakser, galakser og et stort tomt rom.

Vi tror også at universet er mye større enn det.deler av universet som vi kan se i dag fra jorden, og at universet selv ikke har en "kant" som sådan. Det er bare å utvide romtiden. "

Universet har ingen grenser

Arthur Kosovsky, professor i fysikk, University of Pittsburgh

"En av de mest grunnleggende egenskapene til universeter dens alder, som ifølge ulike dimensjoner definerer vi i dag som 13,7 milliarder år. Siden vi også vet at lyset beveger seg i konstant fart, betyr det at en lysstråle som oppstod i tidlige tider, har reist en viss avstand i dag (la oss kalle det "avstand til horisonten" eller "Hubble-avstanden"). Siden ingenting kan bevege seg raskere enn lysets hastighet, vil Hubble-avstanden være den lengste avstanden vi noensinne kan se i prinsippet (hvis vi ikke finner noen måte å omgå relativitetsteorien).

Vi har en lyskilde som kommer til oss nesten fraHubble avstander: kosmisk mikrobølge bakgrunnsstråling. Vi vet at universet ikke har en "kant" på avstand fra kilden til mikrobølgestråling, som ligger nesten hele Hubble-avstanden fra oss. Derfor antar vi vanligvis at universet er mye større enn vårt eget observerbare Hubble-volum, og at den virkelige kanten som kan eksistere er mye lenger unna enn vi noen gang kunne observere. Kanskje dette ikke er sant: det er mulig at universets kant ligger rett bak Hubble-avstanden fra oss, og bak er det sjømonster. Men siden hele universet vi observerer er relativt jevnt og homogent overalt, ville en slik sving være veldig merkelig.

Jeg er redd for at vi aldri vil få et godt svar pådette spørsmålet. Universet kan ha ingen kant i det hele tatt, og hvis det er, vil det være langt nok for oss å aldri se det. Det er fortsatt for oss å forstå kun den delen av universet som vi faktisk kan observere. "

Har du noen forslag hva er på kanten av universet? Fortell oss i vår chat i Telegram.

Facebook -melding for EU! Du må logge inn for å se og legge ut FB -kommentarer!