Przejdź do treści

Jak dużą część kosmosu widzimy?

W ramach przeglądu NASA Hubble Deep Field uchwycono w ultrafiolecie (i nie tylko) dużą część obserwowalnego Wszechświata. Źródło: NASA/HST

Jaka jest różnica między obserwowalnym dla nas Wszechświatem a całym kosmosem? Takie pytanie przesłał do redakcji portalu Astronomy.com czytelnik. Zagadnienie próbuje nieco rozjaśnić redaktor Caitlyn Buongiorno.

Według współczesnych szacunków około 13,8 miliarda lat temu Wielki Wybuch rozpoczął znany nam Wszechświat, wypełniając go materią oraz ciemną materią i energią. Kosmos zaczął się wówczas rozszerzać. Od tego czasu ekspandował do obserwowanej obecnie postaci – ale także i do tej części Wszechświata, której dziś (jeszcze) nie widzimy.

Warto dodać, że światło, najszybsza znana nam rzecz poruszająca się we Wszechświecie (z tych istniejących w jego "wnętrzu"), nie porusza się z prędkością nieskończoną. Jego prędkość to w przybliżeniu 300 000 km/s. Oznacza to, że z naszego punktu widzenia możemy zobaczyć tylko takie światło wyemitowane przez najdalsze i często zarazem najstarsze obiekty kosmiczne, jakie było w stanie (lub mówiąc prościej miało czas) przybyć do nas od momentu Wielkiego Wybuchu. Część kosmosu, a raczej część emitowanego przez niego światła, jeszcze nie zdążyła dotrzeć do naszych instrumentów obserwacyjnych.

Można zatem w uproszczeniu myśleć o obserwowalnym Wszechświecie jak o kuli otaczającej dowolny punkt kosmosu – lub w naszym przypadku szerzej rozumiane miejsce, z którego dokonujemy obserwacji astronomicznych, czyli Ziemię. Promień tej kuli wynosi wówczas około 46 miliardów lat świetlnych.

Myślenie o części kosmosu istniejącej gdzieś poza obserwowalnym Wszechświatem może wydawać się dziwne i sprzeczne z intuicją. Jednak, jak zauważa Buongiorno, światło ma skończoną prędkość. Natomiast tempo ekspansji samego Wszechświata nie jest już wcale ograniczone prędkością światła. Nasza wiedza o Wszechświecie w pewien sposób ogranicza się więc tylko do jego obserwowalnej części, podczas gdy on sam wciąż rośnie, nic sobie z tego nie robiąc.

Dokładna wielkość całego Wszechświata nie jest przy tym znana, ale współczesne szacunki mówią tu o średnicy 23 bilionów lat świetlnych. Niektórzy kosmologowie twierdzą też, że cały Wszechświat może być po prostu nieskończony.

Co ciekawe, pytanie o nieskończoność Wszechświata w 2002 roku ciekawy czytelnik zadał za pośrednictwem portalu Orion polskim astronomom. Odpowiedzi udzielił wówczas dr hab. Leszek Sokołowski z Uniwersytetu Jagiellońskiego. Poniżej przytaczamy jedynie jej fragment (warto pamiętać, że było to blisko 20 lat temu, więc przytaczane liczby i oszacowania naukowe mogły się do dziś nieco zmienić).

(...) Nieskończoność Wszechświata można rozumieć na dwa sposoby. Po pierwsze, Wszechświat może być skończony lub nie przestrzennie. Oznacza to, ze trójwymiarowa fizyczna przestrzeń jest albo nieskończona, tak jak nieskończona jest zwykła przestrzeń euklidesowa (tzn. istnieją w niej punkty, których wzajemna odległość jest równa dowolnej zadanej liczbie), albo też jest skończona, czyli ze istnieje w niej maksymalna odległość dwu punktów - tak jak skończona jest np. sfera, na której nie ma punktów bardziej od siebie oddalonych niż bieguny. Skończoność fizycznej przestrzeni nie oznacza wcale, ze poruszając się w niej natknęlibyśmy się na jakąś nieprzekraczalna granice. Przecież na powierzchni Ziemi - która jest skończona - możemy się poruszać swobodnie i żadna fizyczna granica nas nie zatrzyma.

Obecnie nie wiemy z pewnością, czy Wszechświat jest przestrzennie skończony czy nie. Najprostsza interpretacja obserwacji astronomicznych wskazuje na nieskończoność przestrzeni, lecz można dopuścić bardziej skomplikowaną (więc mniej prawdopodobną) ich interpretację, według której przestrzeń jest skończona (matematycy mówią wtedy, że jest "zamknięta") i trochę przypomina obwarzanek. Istnieje tu wiele teorii fizycznych, a ilość obserwacji astronomicznych jest ograniczona, wiec kwestia ta niestety nie zostanie szybko rozstrzygnięta. Przypuszczalnie jeszcze szereg pokoleń fizyków i astronomów będzie pracować nad tym zagadnieniem, które jest problemem sensownym i poznawczo doniosłym.


Czytaj więcej:

Opracowanie: Elżbieta Kuligowska

Na zdjęciu: W ramach przeglądu NASA Hubble Deep Field uchwycono w ultrafiolecie dużą część obserwowalnego Wszechświata. Źródło: NASA/HST.

Reklama