Ortadan kaybolan evreni nasıl gözlemleyebiliriz?
1920'lerde bilim adamları, evrenin galaksiler arasındaki mesafeyi ve ışıklarının kırmızıya nasıl kaydığını ölçerek genişlediğini keşfettiler. 1990'lara gelindiğinde, evrenin basitçe genişlemediğini ve uzak galaksilerin daha uzak yerlere daha hızlı bir şekilde hareket ettiğini keşfettik. Altta yatan nedenin karanlık madde olduğuna inanılıyor, bu da evreni zamanla yok ediyor.
Bu doğru: Gözlemlenebilir evrende iki trilyondan fazla galaksi var ve bunların% 97'sine ışık hızında bile ulaşılamıyor. Ancak uzak galaksilere ulaşamasak da onları gözlemleyebiliriz. Daha da şaşırtıcı olan şey, daha önce hiç gözlenmemiş yeni galaksilerin zamanla birbiri ardına karşımıza çıkmasıdır. Kayıp evrene ulaşamayabiliriz ama yine de görebiliriz. Bu makale size nasıl yapılacağını anlatacak.
Genel görelilik kütlesel çekim teorisine göre, evrenimiz sabit kalamaz. Tüm zamanların en başarılı fiziksel teorimizi terk etmeye istekli olmadıkça, evrenimiz kaçınılmaz olarak ya genişliyor ya da daralacaktır.
Nedeni basit: Eğer tüm köşeler ve köşeler her yönden aynı miktarda madde ve enerji ile doluysa - tıpkı gözlemlediğimiz evren gibi - zaman ve uzayın evrimini doğru bir şekilde hesaplayabiliriz. Yalnızca üç faktöre bağlıdır:
İlk genişleme veya daralma oranı nedir (sıfır da bir olasılıktır);
Şimdi evrenin toplam maddesi ve enerjisi nedir;
Farklı enerji türlerinin oranı nedir (madde, karanlık madde, nötrinolar, radyasyon, karanlık enerji vb.).
Buradan evrenin geçmişini ve geleceğini çıkarabiliriz.
Geçtiğimiz birkaç on yılda, gökbilimciler Samanyolu ölçeğinde bugün evrenin nasıl olduğunu belirleyebildiler. Gruplar, kümeler ve lifli yapılar halinde bir araya gelen galaksi kümeleri, evrenin büyük ölçekli yapısını anlamamızı sağlar. Kozmik mikrodalga arkaplanının (bugün olgun galaksilerimiz için yapı tohumlarını sağlayan) gözlemlerini dikkate aldığınızda, bugün olayların nasıl oluştuğuna dair etkileyici bir resim elde ediyoruz.
Başlangıçtan itibaren zamanında ortaya koyduğumuzda, oybirliğiyle tek bir sonuca vardık. Evrenimiz Büyük Patlama'dan bu yana 13,8 milyar yıl geçti ve% 68 karanlık enerji,% 27 karanlık madde,% 4,9 normal madde ve% 0,1 nötrinolar, fotonlar ve diğer maddelerden oluşuyor. Tekrar çökmeyecek.
Yavaşlayan ve genişleyen evrenin mevcut boyutuna ulaşması en kısa zamanı alır. Bu tür bir evren yavaş yavaş küçülecek ve sonunda tekilliğe çökecek veya sonsuzluğa genişleyecektir. Şu anki hızında genişleyen (orta) evren, yavaşlayan evrenden biraz daha eskidir çünkü mevcut boyutuna ulaşmak daha fazla zaman alır ve genişlemeye devam edecektir. Evrenin hızlanan genişlemesi (sağda) en eskisidir ve genişleme hızı aslında galaksileri ayıran itici kuvvet nedeniyle artmaktadır.
Yakındaki bağımsız bir galaksiyi alıp, baştan sona ortaya çıkış sürecini bizim bakış açımızdan sorarsanız, göreceğiniz şey şudur: Zaman geçtikçe, kendi iç evrimini deneyimleyecek ve daha çok saldıracaktır. Küçük gezegensel galaksiler, bu zamanda yeni yıldız galaksileri oluşturarak onları böler ve birleştirir. Benzer büyüklükte bir galaksi ile karşılaşırsa, parlak bir ışık üretecek, eliptik bir galaksi oluşturacak ve yıldızları oluşturan gazı tüketecektir.
Ancak bu galaksi gelişme aşamasında bile gittikçe uzaklaşacak ve zamanla kırmızıya kayıyor gibi görünüyor. Galaksi bizden kritik bir mesafeye ulaştığında - yaklaşık 1,5 milyon ışıkyılı - kırmızıya kayması 1'i geçecek ve bu da kritik bir konuma ulaştığını, bizden ışık hızıyla seyahat eden şeylerin erişimini ve erişilemezliğini aştığını gösterecek. Şeyler arasındaki mesafe.
Bağımsız, son derece uzak bir galaksiye bakarsanız, çok farklı şeyler göreceksiniz. Bu galaksinin bugün görülebileceğini varsayarsak, onu tıpkı uzak geçmişte olduğu gibi göreceksiniz: bir ışık huzmesi ilk yayıldığında, genişleyen evrende milyonlarca yıllık yolculuk boyunca uzanıyordu. Işık şiddetli bir kırmızıya kayma yaşıyor - orijinal emisyon dalga boyunun iki katından fazla - ve galaksiyi Büyük Patlama'dan 13 milyar yıl sonra görüyorsunuz. Bugün gördüğümüzden çok daha genç ve daha yavaş gelişiyor.
Zaman geçtikçe, saati milyarlarca yıl ileri götürürseniz, galaksiden yayılan ışığı göreceksiniz: gittikçe daha kırmızı hale geliyor ve gittikçe bulanıklaşıyor, bu da büyüdüğünü gösteriyor. Ne kadar uzaksa, aynı miktarda yaşlanan galaksiyi gösterene kadar bir sınıra ulaşır.
Onu yüz milyarlarca yıl gözlemleseniz bile, galaksimiz ile asla aynı noktaya evrimleşmeyecektir. Çünkü bize göre yaşı asla 13,8 milyar yıla ulaşmayacak.
Aslında, bir galaksi görürseniz ve onun ışığı gözlerimize ulaşmazsa ne göreceğinizi bile hayal edebiliriz. Büyük Patlama'dan 13.8 milyar yıl sonra görebildiğimiz en uzak nesne, şu anda bizden 46 milyar ışıkyılı uzaklıkta. Ancak şu anda 61 milyar ışıkyılı uzaklıkta bulunan herhangi bir nesne bir gün bize ulaşan bir ışık alacak.
Işık çıktı ve bize doğru geliyor. Aslında ışık çok yol kat etti; 15 milyar ışık yılı sınırına yaklaştı ve dünyayı ışık hızında terk edersek sınıra ulaşabiliriz. Evren genişlese bile, genişleme hızlansa bile, bir gün seyahatin ışığı gözlerimize ulaşacak ve uzak gelecekte bugün olduğundan daha fazla galaksi görmemizi sağlayacak.
Prensipte gözlemlenebilir evrenimizde 2 trilyon galaksi bulunsa da, uzak gelecekte bu sayı 4,7 trilyona çıkacaktır.
Ama az önce evrenin yok olduğunu söyledik. Öyleyse, sadece kaybolan evreni değil, zamanla evrenin daha fazlasını nasıl görebiliriz?
Bu, uzak bir galaksinin ortadan kaybolmasından bahsederken karanlık enerjinin ne anlama geldiğini derinlemesine düşünmemizi gerektirir. Açıyı değiştirelim ve% 100 maddeden oluşan bir evrende ne göreceğimizi hayal edelim: karanlık enerjisi olmayan bir evren. Eğer durum buysa, uzak bir galaksi zamanla bizden uzağa hızlanmayacaktır, ancak zamanla, görünür bozunma oranı daha düşük ve daha düşük değerlere düşecektir.
Bu, evren yaşlandıkça görebildiğimiz herhangi bir nesnenin zamanla kırmızıya kaymasının azalacağı anlamına gelir. Zamanla, yeni yayılan ışık evrende dolaşacak ve nihayet gözlerimize ulaşacak; biz yaşlandıkça uzak galaksiler herhangi bir kısıtlama olmaksızın yaşlanacak. Aslında, karanlık enerjinin olmadığı bir evrende - yavaşlayan bir evrende - görebileceğimiz galaksi sayısının bir sınırı yoktur ve bu galaksilerin yüzey yaşının da bir sınırı yoktur. Evrenimiz var olduğu sürece, keşfetmemizi bekleyen yeni ufuklar, yeni bölgeler ve yeni dönemler olacaktır.
Yavaşlayan ve genişleyen evrende, kozmik görüş alanı sınırlaması yoktur. Evrenin sonlu ufku yoktur. Hiçbir galaksi, ışığının keyfi olarak uzun bir süre sonra geldiğini hayal edemeyecek kadar uzakta değildir. Işık gözlerimize ilk kez ulaştığında, daha sonra yayılan ışık eninde sonunda gözlerimize ulaşacaktır.
Ama evrenimiz yavaşlamıyor ve karanlık enerji yok. Sahip olduğumuz karanlık enerji, ivme için mesafe ölçeğini ve zaman çizelgesini belirler ve bize evren ufkunun nerede olduğunu söyler. Varlığından ve varlığını ortaya çıkarmak için gözlemlediklerimizden, şu adreste bulunan birini öğreniyoruz:
1. 15 milyar ışıkyılından daha kısa evren: Bir gün onu bugün, Büyük Patlama'dan 13.8 milyar ışık yılı sonra görebileceğiz ve onlara ışık hızıyla yola çıkarsak ulaşılabilir.
2. Bizden 15 ila 46 milyar ışık yılı uzakta olan evren: Onları her zaman görebiliriz, ancak yaşlarının 13,8 milyar yıldan daha az olduğunu görüyoruz ve şimdi onlara ışık hızıyla sürsek bile onlara ulaşamayız.
3. Bizden 46 milyar ila 61 milyar ışık yılı uzakta olan evren: bugün onu göremiyoruz, ancak uzak gelecekte görebiliyoruz ve her zaman görebiliyoruz. Asla veya şimdi olduğu gibi görünmeyecek. İlk galaksiler her zamanki kadar eskidir. Asla ulaşamayacağız.
461 milyon ışık yılı uzaktaki evren: Asla orada olmayacağız ve oradaki hiçbir şey bizi göremez veya bize gelemez.
Bu çok uzak galaksileri görebilmemizin nedeni, bize çok yakın olmaları ve çok erken ışık yaymaları ve evren daha genç ve daha küçükken bu ışıkların bize yayılmasıdır. Evren genişlese bile, genişleme hızlansa bile milyarlarca yıl önce yayılan fotonlar sonunda gözümüze ulaşacaktır. Ayrıca, o anda yayılan ışık bize ulaşamayacak kadar uzakta olsa bile, o zamandan yayılan ışık buraya ulaşmaya devam edecektir.
Gözlemsel zorluklar olacak çünkü zamanla daha az foton gelecek, fotonların kendileri daha kırmızı olacak ve daha az enerji taşıyacaklar. Bununla birlikte, uygun dalga boyu aralığında daha büyük ve daha hassas teleskoplar inşa edersek, karanlık bir enerji baskınında bile zamanla daha fazla galaksi (4,7 trilyona kadar) görebiliriz. Kaybolan evrende.
