Jeśli kiedykolwiek marzyłeś o podróżach w czasie, po prostu spójrz na nocne niebo; migotania, które widzisz, są naprawdę migawkami odległej przeszłości. To dlatego, że te gwiazdy, planety i galaktyki są tak daleko, że światło nawet najbliższych może dotrzeć do Ziemi przez dziesiątki tysięcy lat.
Wszechświat jest niewątpliwie dużym miejscem. Ale jak duże to jest?
„To może być coś, czego tak naprawdę nigdy nie wiemy” - powiedziała Sarah Gallagher, astrofizyk z Western University w Ontario w Kanadzie. Wielkość wszechświata jest jednym z podstawowych pytań astrofizyki. Odpowiedź może być również niemożliwa. Ale to nie powstrzymuje naukowców od prób.
Gallagher powiedział, że im bardziej obiekt znajduje się we wszechświecie, tym łatwiej jest zmierzyć jego odległość. Słońce? Bułka z masłem. Księżyc? Jeszcze łatwiej. Wszyscy naukowcy muszą tylko oświetlić promień światła w górę i zmierzyć czas, jaki zajmuje odbicie tej wiązki z powierzchni Księżyca i powrót na Ziemię.
Ale Gallagher powiedział, że najbardziej odległe obiekty w naszej galaktyce są trudniejsze. W końcu dotarcie do nich wymagałoby bardzo silnej wiązki światła. A nawet gdybyśmy mieli możliwości technologiczne, aby świecić tak daleko, kto ma tysiące lat, aby czekać, aż wiązka odbije się od odległych egzoplanet wszechświata i wróci do nas?
Naukowcy mają kilka sztuczek, aby radzić sobie z najdalszymi obiektami we wszechświecie. Gwiazdy zmieniają kolor w miarę starzenia się i na podstawie tego koloru naukowcy mogą oszacować, ile energii i światła emitują te gwiazdy. Dwie gwiazdy o tej samej energii i jasności nie będą wyglądały tak samo z Ziemi, jeśli jedna z tych gwiazd będzie znacznie dalej. Im dalej będzie naturalnie ciemniejszy. Naukowcy mogą porównać rzeczywistą jasność gwiazdy z tym, co widzimy z Ziemi i wykorzystać tę różnicę do obliczenia odległości gwiazdy, powiedział Gallagher.
Ale co z absolutną krawędzią wszechświata? Jak naukowcy obliczają odległości do obiektów tak daleko? Tam sprawy stają się naprawdę trudne.
Pamiętaj: im dalej obiekt znajduje się od Ziemi, tym dłużej światło tego obiektu dociera do nas. Wyobraź sobie, że niektóre z tych obiektów są tak daleko, że dotarcie ich światła zajęło nam miliony, a nawet miliardy lat. Wyobraźcie sobie teraz, że światło niektórych obiektów trwa tak długo, aby w ciągu tych miliardów lat wszechświata wciąż nie dotarło na Ziemię. Właśnie przed tym problemem stoją astronomowie, Will Kinney, fizyk z State University of New York w Buffalo, powiedział Live Science.
„Widzimy tylko małą, małą bańkę. A co jest poza tym? Naprawdę nie wiemy” - powiedział Kinney.
Ale obliczając rozmiar tej małej bańki, naukowcy mogą oszacować, co jest poza nią.
Naukowcy wiedzą, że wszechświat ma 13,8 miliarda lat, poświęć kilkaset milionów lat. Oznacza to, że obiekt, którego światło zajęło nam 13,8 miliarda lat, aby dotrzeć do nas, powinien być najdalszym obiektem, jaki możemy zobaczyć. Możesz mieć pokusę, aby pomyśleć, że daje to łatwą odpowiedź na wielkość wszechświata: 13,8 miliarda lat świetlnych. Pamiętaj jednak, że wszechświat stale się powiększa w coraz szybszym tempie. W czasie, w którym światło dotarło do nas, krawędź bańki przesunęła się. Na szczęście naukowcy wiedzą, jak daleko się posunął: 46,5 miliarda lat świetlnych stąd, na podstawie obliczeń ekspansji wszechświata od Wielkiego Wybuchu.
Niektórzy naukowcy wykorzystali tę liczbę, aby obliczyć, co leży poza granicą tego, co możemy zobaczyć. Opierając się na założeniu, że wszechświat ma zakrzywiony kształt, astronomowie mogą patrzeć na wzory, które widzimy w obserwowalnym wszechświecie i używać modeli, aby oszacować, jak daleko sięga reszta wszechświata. Jedno z badań wykazało, że rzeczywisty wszechświat może być co najmniej 250 razy większy niż 46,5 miliarda lat świetlnych, które możemy zobaczyć.
Ale Kinney ma inne pomysły: „Nie ma dowodów na to, że wszechświat jest skończony” - powiedział - „Może równie dobrze trwać wiecznie”.
Nie ma pewności, czy wszechświat jest skończony czy nieskończony, ale naukowcy zgadzają się, że jego „naprawdę cholernie ogromny” - powiedział Gallagher. Niestety, niewielka część, którą widzimy teraz, jest największą możliwą do zaobserwowania. Ponieważ wszechświat rozszerza się w coraz szybszym tempie, zewnętrzne krawędzie naszego obserwowalnego wszechświata poruszają się na zewnątrz szybciej niż prędkość światła. Oznacza to, że krawędzie naszego wszechświata oddalają się od nas szybciej, niż ich światło może do nas dotrzeć. Stopniowo te krawędzie (i wszelkie restauracje tam, jak pisał kiedyś brytyjski pisarz Douglas Adams) znikają z pola widzenia.
Rozmiar wszechświata i sama jego ilość, której nie widzimy - to upokarzające, powiedział Gallagher. Ale to nie powstrzymuje jej i innych naukowców przed dalszym szukaniem odpowiedzi.
„Może nie będziemy w stanie tego rozgryźć. Może to być frustrujące” - powiedział Gallagher. „Ale to sprawia, że jest to naprawdę ekscytujące”.
