Pozorovateľný vesmír: definícia, veľkosť a hranice
Pozorovateľný vesmír: definícia, veľkosť a hranice — objavte vek vesmíru a jeho hranicu približne 93 miliárd svetelných rokov.
V kozmológii veľkého tresku je pozorovateľný vesmír to, čo je teoreticky viditeľné zo Zeme. Ide o všetko svetlo alebo iné signály, ktoré mali čas dosiahnuť pozorovateľa od začiatku kozmologického rozpínania. Pozorovateľný vesmír má tvar guľového objemu (guľa), ktorého stredom je pozorovateľ — t. j. každý bod vo vesmíre má svoj vlastný pozorovateľný vesmír, ktorý sa môže či nemusí prekrývať s tým, ktorý pozorujeme z Zeme.
Čo znamená „pozorovateľný“?
Slovo pozorovateľný nezávisí od toho, či sú súčasné technológie schopné dané žiarenia zachytiť. Znamená to len, že v princípe existuje cesta pre signál (fotóny, neutrina, gravitačné vlny …), aby dosiahol pozorovateľa. V praxi však platí mnoho obmedzení: fotóny môžeme pozorovať iba z období, keď boli častice schopné voľne emitovať fotóny, ktoré neboli hneď znovu pohltené. Pred touto fázou bol raný vesmír vyplnený plazmou, ktorá bola pre fotóny nepriehľadná — preto pre elektromagnetické žiarenie nevidíme bezprostredne až do samých najrannejších momentov po veľkom tresku.
Viditeľný vs. pozorovateľný
Astrofyzici niekedy rozlišujú medzi viditeľným vesmírom, ktorý zahŕňa len signály od obdobia rekombinácie (t. j. povrch posledného rozptylu fotónov, známy ako reliktové mikrovlnné pozadie alebo CMB), a širším pojmom pozorovateľný vesmír, ktorý by zahŕňal všetky signály, ktoré sa v zásade môžu dostať k nám od začiatku kozmologickej expanzie (napríklad aj neutrínové alebo gravitačné signály z ešte skorších fáz). Polomer viditeľného vesmíru (povrchu posledného rozptylu) sa udáva približne na 14,0 miliárd parsekov (≈ 45,7 miliárd svetelných rokov), zatiaľ čo komovingová vzdialenosť od okraja pozorovateľného vesmíru je približne 14,3 miliárd parsekov (≈ 46,6 miliárd svetelných rokov) — teda len o niečo viac (približne 2 %).
Číselné odhady a vek vesmíru
Najlepší odhad veku vesmíru z roku 2013 bol 13,798 ± 0,037 miliardy rokov; súčasné hodnoty sa zachytenými dátami kozmologických sond potvrdzujú, že vek Vesíra je približne 13,8 miliardy rokov s veľmi malou neistotou. V dôsledku rozpínania vesmíru dnes pozorujeme objekty, ktoré boli pri vyslaní svetla výrazne bližšie, ale v dôsledku expanzie sú ich súčasné vlastné (proper) alebo komovingové vzdialenosti oveľa väčšie než jednoduchý súčin veku vesmíru a rýchlosti svetla. Komologická vlastná vzdialenosť, ktorá sa rovná komorovej vzdialenosti v súčasnosti), je preto často uvádzaná namiesto „statickej“ vzdialenosti 13,8 miliardy svetelných rokov.
- Polomer pozorovateľného vesmíru: približne 46–47 miliárd svetelných rokov (komovingovo ≈ 14,3 miliárd parsekov).
- Priemer pozorovateľného vesmíru (ako udáva Priemer v pôvodnom texte): približne 28 miliárd parsekov (≈ 93 miliárd svetelných rokov).
- Lookback time (čas, za ktorý svetlo ku nám preletelo): maximálne ~13,8 miliardy rokov (vek vesmíru).
Hranice, horizonty a obmedzenia pozorovania
Dôležité je rozlišovať medzi rôznymi „horizontmi“:
- Časticový horizont (particle horizon) určuje najvzdialenejší bod, z ktorého mohlo svetlo (alebo iný signál) dosiahnuť pozorovateľa od začiatku vesmíru — to je to, čo bežne nazývame hranicou pozorovateľného vesmíru.
- Udalostný horizont (event horizon) súvisí s budúcou pozorovateľnosťou: v akom priestore budú udalosti navždy mimo dosahu signálov, ktoré dnes vysielame. Kvôli akcelerovanému rozpínaniu existuje konečný objem vesmíru, s ktorým môžeme v budúcnosti komunikovať alebo do ktorého sa dostanú naše signály.
Okrem fotónov môžu potenciálne prinášať informácie aj iné nosiče signálu — napríklad kosmické neutriná alebo gravitačné vlny — ktoré v zásade umožňujú nazrieť ešte bližšie k veľmi skorému vesmíru (dešifrovať epochy pred rekombináciou). Tieto signály sú však veľmi ťažko detegovateľné a zatiaľ neposkytujú obraz konkurenčný k reliktovému žiareniu v kvalite a rozlíšení súčasných máp CMB. V dôsledku týchto obmedzení a kozmologického rozpínania zostane vždy časť vesmíru mimo nášho poznania — či už preto, že signál ešte nestihol doraziť, alebo preto, že expanzia spôsobí, že nikdy nedorazí.
Zhrnutie
Pozorovateľný vesmír je priestorový rozsah, z ktorého môžu k nám teoreticky doraziť signály od začiatku kozmologického rozpínania. Jeho polomer (komovingovo) sa odhaduje na približne 46–47 miliárd svetelných rokov, priemer ≈ 93 miliárd svetelných rokov. Viditeľný vesmír (elektromagneticky pozorovateľná časť) začína povrchom posledného rozptylu fotónov po rekombinácii, zhruba 380 000 rokov po veľkom tresku, a predstavuje len časť celého pozorovateľného objemu. Hranice pozorovateľnosti sú dané nielen vekom vesmíru, ale aj expanziou priestoru a fyzikálnymi vlastnosťami nosičov signálu.
Obrázok Hubblovho ultrahlbokého poľa oblasti pozorovateľného vesmíru (ekvivalentná veľkosť oblasti oblohy zobrazená v ľavom dolnom rohu). Každá škvrna je galaxia pozostávajúca z miliárd hviezd. Svetlo z najmenších galaxií s najväčším červeným posunom vzniklo pred takmer 14 miliardami rokov
Vizualizácia trojrozmerného pozorovateľného vesmíru s dĺžkou 93 miliárd svetelných rokov - alebo 28 miliárd parsekov. Mierka je taká, že drobné zrnká predstavujú súbory veľkého počtu nadhviezd. Superkocka Panna - domov Mliečnej cesty - je vyznačená v strede, ale je príliš malá na to, aby bola na obrázku vidieť
Otázky a odpovede
Otázka: Čo je to kozmológia veľkého tresku?
Odpoveď: Kozmológia veľkého tresku je vedecká teória, ktorá vysvetľuje, ako vznikol vesmír a ako sa vyvíjal v priebehu času. Tvrdí, že vesmír sa začal z extrémne horúceho a hustého stavu, známeho ako "veľký tresk", približne pred 13,8 miliardami rokov.
Otázka: Čo je pozorovateľný vesmír?
Odpoveď: Pozorovateľný vesmír je to, čo teoreticky môžeme vidieť zo Zeme. Patrí sem svetlo alebo iné signály, ktoré stihli doraziť na Zem od začiatku kozmologického rozpínania. Každé miesto vo vesmíre má svoj vlastný pozorovateľný vesmír, ktorý sa môže, ale nemusí prekrývať s vesmírom so stredom na Zemi.
Otázka: Ako ďaleko dozadu môžeme vidieť svetlo?
Odpoveď: Svetlo môžeme vidieť len z takej vzdialenosti, z akej boli častice prvýkrát schopné vyžarovať fotóny, ktoré neboli rýchlo pohltené inými časticami. Dovtedy bol vesmír vyplnený plazmou, ktorá bola pre fotóny nepriehľadná.
Otázka: Aký je rozdiel medzi viditeľným a pozorovateľným vesmírom?
Odpoveď: Viditeľný vesmír zahŕňa len signály vyžarované od rekombinácie, zatiaľ čo pozorovateľný vesmír zahŕňa signály od začiatku kozmologickej expanzie (koniec inflačnej epochy).
Otázka: Aký veľký je polomer viditeľného vesmíru?
Odpoveď: Polomer viditeľného vesmíru je približne 14 miliárd parsekov (45,7 miliardy svetelných rokov).
Otázka: Aký je odhadovaný vek vesmíru?
Odpoveď: Najlepší odhad veku vesmíru z roku 2013 je 13,798 ± 0,037 miliardy rokov.
Otázka: Ako ďaleko sa nachádza okraj pozorovateľného vesmíru? Odpoveď: Okraj pozorovateľného vesmíru je vzdialený približne 46-47 miliárd svetelných rokov.
Prehľadať