Πόσο μεγάλο είναι το Σύμπαν; Ίσως και 7 τρισ. έτη φωτός
Καθώς η επιστήμη εξελίσσεται οι αστρονόμοι είναι σε θέση να δουν πίσω στο χρόνο λίγες στιγμές μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Το γεγονός αυτό φαίνεται να υπονοεί ότι ολόκληρο το Σύμπαν μπορεί να το βλέπουμε. Αλλά το μέγεθος του Σύμπαντος εξαρτάται από πολλά πράγματα, συμπεριλαμβανομένου του σχήματος και της διαστολής του. Πόσο λοιπόν μεγάλο είναι το Σύμπαν; Η αλήθεια είναι ότι οι επιστήμονες δεν μπορούν να βρουν το μέγεθος του.
Ο παρατηρούμενος κόσμος
Το 2013, η διαστημική αποστολή Planck της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος έδωσε στην κυκλοφορία τον πιο ακριβή και λεπτομερή χάρτα χάρτη του παλαιότερου φωτός του σύμπαντος. Ο χάρτης έδειξε ότι το Σύμπαν είναι 13,8 δισεκατομμυρίων ετών. Ο δορυφόρος Planck υπολόγισε την ηλικία μελετώντας το Κοσμικό Μικροκυματικό Υπόβαθρο.
“Το φως αυτού του Κοσμικού Μικροκυματικού Υπόβαθρου είναι ένας ταξιδιώτης που έρχεται από πολύ μακριά και πολύ καιρό πριν”, δήλωσε ο Charles Lawrence, του εργαστήριου Jet Propulsion της NASA και υπεύθυνος του έργου. Όταν φτάνει, μας λέει για όλη την ιστορία του Σύμπαντος μας.”
Λόγω της σχέσης μεταξύ της απόστασης και της ταχύτητας του φωτός, αυτό σημαίνει ότι οι επιστήμονες μπορούν να δουν μια περιοχή του χώρου που βρίσκεται 13,8 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά. Σαν ένα πλοίο στον άδειο ωκεανό, οι αστρονόμοι στη Γη μπορούν να στρέψουν τα τηλεσκόπια τους σε ένα ορίζοντα 13,8 δισεκατομμύρια έτη φωτός προς κάθε κατεύθυνση, γεγονός που θέτει τη Γη μέσα σε μια παρατηρήσιμη σφαίρα με ακτίνα 13,8 δισεκατομμυρίων ετών φωτός. Η λέξη “παρατηρήσιμη” είναι το κλειδί. Η σφαίρα περιορίζει αυτό που οι επιστήμονες μπορούν να δουν αλλά όχι αυτό που υπάρχει.
Αλλά αν και η σφαίρα εμφανίζεται να έχει διάμετρο περίπου 28 δισεκατομμύρια έτη φωτός, είναι πολύ μεγαλύτερη. Οι επιστήμονες γνωρίζουν ότι το Σύμπαν διαστέλλεται. Έτσι, ενώ οι επιστήμονες μπορούν να δουν ένα σημείο που βρισκόταν 13,8 δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη την εποχή της Μεγάλης Έκρηξης, το σύμπαν συνέχισε να επεκτείνεται κατά τη διάρκεια της ζωής του. Αν ο πληθωρισμός έλαβε χώρα με ένα σταθερό ρυθμό στη ζωή του Σύμπαντος, το ίδιο σημείο είναι σήμερα 46 δις έτη φωτός μακριά μας (κι όχι 13,8 δισ. έτη φωτός), κάνοντας τη διάμετρο του παρατηρούμενου σφαιρικού Σύμπαντος με περίπου 92 δισεκατομμύρια έτη φωτός.
Το παλαιότερο φως στο Σύμπαν:
Η τοποθέτηση μιας συμπαντικής σφαίρας στη θέση της Γης στο διάστημα, μπορεί να φανεί ότι θέτει την ανθρωπότητα στο κέντρο του Σύμπαντος. Ωστόσο, σαν το ίδιο πλοίο μέσα στον ωκεανό, δεν μπορούμε να πούμε πού βρισκόμαστε μέσα στο τεράστιο εύρος του σύμπαντος. Ακριβώς επειδή δεν μπορούμε να δούμε στεριά δεν σημαίνει ότι είμαστε στο κέντρο του ωκεανού. Το ίδιο και για το σύμπαν. Επειδή δεν μπορούμε να δούμε την άκρη του σύμπαντος δεν σημαίνει ότι βρίσκεται η Γη στο κέντρο του Σύμπαντος.
Ακόμη μεγαλύτερο;
Οι επιστήμονες μετρούν το μέγεθος του Σύμπαντος με μυριάδες διαφορετικούς τρόπους. Μπορούν να μετρήσουν τα κύματα από το πρώιμο Σύμπαν, γνωστά ως βαρυονικές ακουστικές ταλαντώσεις, που γεμίζουν το Κοσμικό Μικροκυματικό Υπόβαθρο. Μπορούν επίσης να χρησιμοποιήσουν τυποποιημένα ‘κεριά’, όπως οι σουπερνόβες τύπου 1A, για να μετρήσουν τις τεράστιες κοσμικές αποστάσεις. Ωστόσο, αυτές οι διαφορετικές μέθοδοι μέτρησης των αποστάσεων μπορούν να δώσουν απαντήσεις.
Ο τρόπος με τον οποίο αλλάζει ο πληθωρισμός (οπότε έγινε μια τεράστια διαστολή του σύμπαντος) είναι επίσης ένα άλλο μυστήριο. Ενώ η εκτίμηση των 92 δισεκατομμυρίων ετών φωτός προέρχεται από την ιδέα ενός σταθερού ρυθμού πληθωρισμού, πολλοί επιστήμονες πιστεύουν ότι ο ρυθμός αυτός επιβραδύνεται. Αν το Σύμπαν διαστελλόταν με την ταχύτητα του φωτός κατά τη διάρκεια του πληθωρισμού, θα πρέπει να είναι 10^23 ή 100 εξάκις.
Αντί να πάρει μια μέθοδο μέτρησης, μια ομάδα επιστημόνων με επικεφαλής τον Mihran Vardanyan στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης έκανε μια στατιστική ανάλυση όλων των αποτελεσμάτων. Χρησιμοποιώντας μια μέθοδο η οποία επικεντρώνεται στο πόσο πιθανό είναι ένα μοντέλο να είναι σωστό, δεδομένου των δεδομένων, αντί να ρωτούν πόσο καλά ταιριάζει το ίδιο το μοντέλο με τα δεδομένα. Διαπίστωσαν λοιπόν ότι το σύμπαν είναι τουλάχιστον 250 φορές μεγαλύτερο από το παρατηρούμενο Σύμπαν ή τουλάχιστον 7 τρισεκατομμύρια έτη φωτός.
“Είναι πολύ μεγάλο, αλλά στην πραγματικότητα πιο στενά περιορισμένο από πολλά άλλα μοντέλα”, σύμφωνα με το MIT Technology Review, που ανέφερε για πρώτη φορά την ιστορία του 2011.
Το σχήμα του Σύμπαντος
Το μέγεθος του Σύμπαντος εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το σχήμα του. Οι επιστήμονες έχουν προβλέψει ότι το Σύμπαν θα μπορούσε να μοιάζει με μια σφαίρα, άπειρη και με αρνητική καμπυλότητα, ή σαν μία σέλα ή σαν επίπεδη και άπειρη.
Ένα πεπερασμένο Σύμπαν έχει ένα πεπερασμένο μέγεθος που μπορεί να μετρηθεί. Αυτό θα συνέβαινε με ένα κλειστό σφαιρικό Σύμπαν. Αλλά ένα άπειρο σύμπαν δεν έχει εξ ορισμού κανένα μέγεθος.
Σύμφωνα με τη NASA, οι επιστήμονες γνωρίζουν ότι το σύμπαν είναι επίπεδη με ένα περιθώριο σφάλματος μόλις 0,4% (από το 2013). Και αυτό θα μπορούσε να αλλάξει την κατανόησή μας για το πόσο μεγάλο είναι το Σύμπαν.
“Αυτό υποδηλώνει ότι το Σύμπαν είναι άπειρο σε έκταση, πάντως επειδή το Σύμπαν έχει πεπερασμένη ηλικία, μπορούμε να παρατηρήσουμε μόνο ένα πεπερασμένο όγκο του Σύμπαντος “, λέει η NASA. “Στο μόνο που μπορούμε πραγματικά να καταλήξουμε είναι ότι το σύμπαν είναι πολύ μεγαλύτερο από τον όγκο που μπορούμε να παρατηρήσουμε άμεσα“.
ΠΗΓΗ: physics4u
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου