Når vi ser på det fjerne Univers, vi ser galakser overalt — i alle retninger, millioner og endda milliarder af lysår. Fordi der er to billioner galakser vi kan observere, er summen af alt det for dem, mere og stejlere end de mest dristige af vores ideer. En af de mest interessante fakta er, at alle galakser, som vi nogensinde har observeret, forudsat at (i gennemsnit) de samme regler: jo længere væk de er fra os hurtigere de er fjernet fra os. Denne opdagelse er gjort af Edwin Hubble og hans kolleger tilbage i 1920’erne, der bragte os det billede af det ekspanderende Univers. Men hvad med det faktum, at det udvider sig? Videnskaben kender, og nu kender du.
Jo længere vi ser, jo længere tilbage i tiden vi se, se, der endnu ikke har udviklet Universet. Men kun hvis de Generelle relativitetsteori, der anvendes til et ekspanderende Univers
Hvad (hvor) universet udvider sig?
Ved første øjekast dette spørgsmål kan synes rimeligt. Fordi alt udvider sig, består som regel af spørgsmål og eksisterer i tid og rum i Universet. Men universet er tid og rum, der indeholder stof og energi i dig selv. Når vi siger “universet udvider sig”, mener vi, udvidelse af selve rummet, hvor de enkelte galakser og hobe af galakser bevæge sig væk fra hinanden. Den nemmeste måde ville være at repræsentere kugle af dejen med rosiner inde, der er bagt i en ovn, sagde Ethan Siegel.
Den model af den voksende “ruller” af Universet, hvor den relative afstande øges i takt med udvidelse af rummet
Denne dej — stoffet på plads, og rosiner — bundet strukturer som galakser eller galaksehobe). Fra det synspunkt af nogen rosin, alle de andre Izumi vil til snap ud af det, og jo længere væk de er, jo hurtigere. Kun hvis Universet ovnen, og luften uden for test; der er kun dejen (rum) og rosiner (stof).
Den røde skift er skabt ikke bare vigende galakser, men snarere rummet mellem os
Hvordan kan vi vide, at rummet udvider sig, og ikke den galakser bevæger sig?
Hvis du kan se, at i alle retninger fra du har fjernet de objekter, der er kun en grund, der kan forklare dette: udvidelse af plads mellem dig og disse objekter. Også, man ville antage, at du er i nærheden af centrum af eksplosionen, og mange objekter, der er simpelthen fjernet længere og hurtigere, på grund af energien i eksplosionen. Hvis dette var så, vi kan bevise det på to måder:
- På store afstande og høje hastigheder vil være mindre end galakser, da de stærkt ville sprede sig i rummet
- Relation af red shift og afstand det vil tage konkret form i stor afstand, der adskiller sig fra form, hvis udvide stof af plads
Når vi ser på store afstande, finder vi, at yderligere i Universet tætheden af galakserne tættere på os. Dette er i overensstemmelse med det billede, som rummet udvider sig, fordi du ikke lede længere — de samme ting, at se til fortiden, hvor der var mindre udvidelse. Vi finder også, at fjerne galakser er forhold af red shift og afstand, der svarer til en udvidelse af rummet, og ikke på alle — hvis galaxy bare hurtigt bevæger sig væk fra os. Videnskaben kan besvare dette spørgsmål på to forskellige måder, og begge svar støtte udvidelsen af Universet.
Er det altid var universet udvider sig med samme hastighed?
Vi kalder det Hubble-konstant, men det er en konstant kun i rum, der ikke er i gang. Universet er på nuværende tidspunkt at udvide langsommere end tidligere. Når vi taler om sats af ekspansion, vi taler om hastighed per enhed for distance: omkring 70 km/s/MPK i dag. (MPC er megaparsec, om 3 260 000 lysår). Men den sats af ekspansion, afhænger af tætheder af alle ting i Universet, herunder stof og stråling. Med udvidelsen af Universet stof og stråling i det bliver mindre tæt, og med faldet i tætheden falder, og antallet af ekspansion. Universet ekspanderer hurtigere i fortiden, og er aftagende siden Big Bang. Hubble-konstant er forkert navn, det skal kaldes Hubble-parameter.
Den fjerne skæbne af Universet giver forskellige muligheder, men hvis mørk energi er faktisk konstant, som det fremgår af de data, vi vil følge den røde kurve
Vil universet udvide sig for evigt eller i sidste ende stoppe?
Flere generationer af astrofysikere og kosmologer har undret mig over dette spørgsmål, og svaret kan kun bestemme udvidelse sats af Universet og alle typer (og mængde) af energi til stede i det. Vi har med succes målt som en normal stof, stråling, neutrinoer, mørkt stof og mørk energi og udvidelse sats af Universet. Baseret på fysikkens love, og hvad der skete i fortiden, det ser ud til, at universet vil udvide sig for evigt. Selv om sandsynligheden for, at dette ikke er 100%, hvis det er en slags mørke energi opfører sig anderledes i fremtiden i forhold til fortiden og nutiden, er alle vores konklusioner er nødt til at blive revideret.
Galakser bevæger sig hurtigere end lysets hastighed? Er det ikke forbudt?
Fra vores synspunkt er, at udvide rummet mellem os og den eksterne endpoint. Jo længere det er fra os, jo hurtigere vi synes, det er fjernet. Selv hvis den sats af ekspansion ville være en lille, fjernt objekt, når krydsede grænsen til nogen hastighedsgrænse, fordi udvidelsen rate (hastighed per enhed afstand) er gentagne gange ganget ville være i en tilstrækkelig afstand. OTO støtter et sådant scenario. Den lov, at intet kan rejse hurtigere end lysets hastighed, gælder kun for bevægelse gennem rummet, og ikke til en udvidelse af rummet. I virkeligheden, galakser bevæger sig med en hastighed på kun et par tusinde kilometer per sekund, langt under den grænse på 300 000 km/s sæt af lysets hastighed. Det er Universets udvidelse, der forårsager den økonomiske afmatning og den red shift, ikke den sande bevægelse i galaksen.
Inden for rammerne af det observerbare Univers (gul cirkel) er omkring 2 billioner galakser. Galakser, der er tættere på, end en tredjedel af vejen til grænsen, vil vi aldrig blive i stand til at fange op på grund af Universets udvidelse. Til udvikling af de kræfter, af de mennesker, kun 3% af den mængde af Universet
Universets udvidelse er en nødvendig følge af det faktum, at stof og energi, der fylder rummet-tiden, som adlyder de love, af den Generelle relativitetsteori. Mens der ikke er noget, der er alvor, så enten tyngdekraften vinder igen, vil krympe-eller tyngdekraften vil vinde og tabe udvidelse. Der er ingen centrum af ekspansion og der er ikke noget ud af rum, som udvider sig; det er selve strukturen af Universet udvider sig. Hvad er mest interessant, selv om vi forlod Jorden med lysets hastighed i dag, kunne vi besøger kun 3% af galakser i det observerbare Univers; 97% af dem er allerede ude af vores rækkevidde. Universet er kompleks.
Fem spørgsmål om udvidelse af Universet, at du var bange for at spørge
Ilya Hel