Was befindet sich am Rande des Universums?

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Im Jahr 2019 ist die übliche emotion — wünschen nach vier-fünf mal am Tag nicht gehen, um in den Weltraum, sondern auf das Ende der Welt, so weit wie möglich, um loszuwerden, die schlechten Verrücktheiten oder schlechtes Wetter, задерживающегося Zug oder enge Hosen, solche gewöhnlichen Dinge auf der Erde. Aber was erwarten Sie auf dieser kosmologischen Grenze? Was ist das überhaupt — das Ende der Welt, den Rand des Universums — was wir dort sehen? Ist die Grenze oder die Unendlichkeit überhaupt?

Fragen wir bei den Wissenschaftlern.

Am Rande der Welt

Sean Carroll, Professor für Physik am California Institute of Technology

«Soweit wir wissen, hat das Universum keine Grenzen. Bei beobachtbaren Universum einen Rand — Grenze, was wir sehen können. Dies ist aufgrund der Tatsache, dass das Licht bewegt sich mit endlicher Geschwindigkeit (ein lichtjahr pro Jahr), also, wenn wir uns auf die Fernen Dinge, wir blicken zurück in der Zeit. Am Ende sehen wir, was passiert ist fast 14 Milliarden Jahre, residual Urknall. Es ist der kosmische Mikrowellen-hintergrund, die uns umgibt von allen Seiten. Aber es ist nicht die physische «Grenze», wenn er wirklich geklagt.

Da sehen wir nur so weit gekommen, wir wissen nicht, wie es ist, Dinge außerhalb unseres beobachtbaren Universums. Das Universum, das wir sehen, ziemlich homogen im großen Maßstab und vielleicht wird es so weitergehen buchstäblich immer. Als alternativen Universum könnte gerinnen zu einer Kugel oder Torus. Wenn dies der Fall ist, das Universum beschränkt sich auf die Allgemeine Größe, aber trotzdem wird nicht die Grenze, ebenso, wie ein Kreis ohne Anfang oder Ende.

Es ist auch möglich, dass das Universum homogen ist außerhalb dessen, was wir sehen können, und dass die Bedingungen unterscheiden sich stark von Ort zu Ort. Diese Möglichkeit bietet kosmologische multiverse. Wir wissen nicht, ob das Multiversum im Prinzip, aber da wir sehen weder das eine noch das andere, wäre es sinnvoll, speichern Unbefangenheit».

Joe Данкли, Professor der Physik und astrophysikalische Wissenschaften an der Princeton University

«Ja alles das gleiche!

Okay, eigentlich sind wir nicht glauben, dass das Universum eine Grenze oder Rand. Wir denken, dass es entweder unendlich weiter in alle Richtungen oder dreht sich um sich selbst, so dass es ist nicht unendlich groß, aber noch hat keine Kanten. Stellen Sie die Oberfläche der Krapfen: Sie hat keine Grenzen. Vielleicht ist das ganze Universum so (aber in drei Dimensionen — an der Oberfläche Donut nur zwei Dimensionen). Dies bedeutet, dass Sie sich in einem Raumschiff in eine beliebige Richtung, und wenn Sie Reisen, lange genug, dorthin zurückkehren, wo Sie begonnen haben. Gibt es keinen Rand.

Aber es gibt auch etwas, was wir als beobachtbare Universum, das ist ein Teil des Raumes, die wir wirklich sehen. Der Rand des Ortes befindet sich dort, wo das Licht nicht genug Zeit, um uns zu erreichen mit dem Beginn der Existenz des Universums. Wir sehen nur eine solche Kante, und hinter ihm wird wahrscheinlich das gleiche, was wir um uns herum sehen: Superhaufen von Galaxien mit jeweils Milliarden von Sternen und Planeten».

Oberfläche der letzten Streuung

Jesse Shelton, Assistant Professor für Physik und Astronomie der Universität von Illinois in Urbana-Champaign

«Alles hängt davon ab, was meinst du mit dem Rand des Universums. Da die Lichtgeschwindigkeit begrenzt ist, je weiter und weiter wir in den Weltraum schauen, desto weiter zurück in die Zeit blicken wir — auch wenn wir uns auf die benachbarte Galaxie Andromeda, wir sehen nicht das, was jetzt geschieht und was geschah zweieinhalb Millionen Jahren, als die Sterne der Andromeda abgestrahlte Licht, gefangen in unsere Teleskope erst jetzt. Das älteste Licht, das wir sehen, kommen aus den entferntesten tiefen, also in gewissem Sinne den Rand des Universums — es ist das älteste Licht, das uns erreicht hat. In unserem Universum ist die kosmische Mikrowellen-hintergrund — kaum spürbar, lange Nachleuchten des Urknalls, die Noten der Moment, wenn das Universum genug abgekühlt, damit die Atome gebildet werden. Dies nennt man die Oberfläche der letzten Streuung, da markiert die Stelle, wo die Photonen aufgehört zu springen zwischen den Elektronen in einem heißen, ionisierten Plasma und begannen fließen durch den transparenten Raum, in der Milliarden von Lichtjahre in unsere Richtung. Man kann also sagen, dass der Rand des Universums ist die Oberfläche der letzten Streuung.

Was befindet sich am Rande des Universums vorbereitet werden? Nun, wir wissen nicht — und können nicht wissen, müssten wir warten, bis das Licht, das dort jetzt und zu Fuß zu uns Fliegen viele Milliarden Jahre in der Zukunft, aber da das Universum expandiert immer schneller, wir werden kaum sehen neue den Rand des Universums. Können nur raten. Auf großem Maßstab unser Universum sieht zum größten Teil gleich, wohin man sieht. Die Chancen stehen gut, dass, wenn Sie waren am Rand des heute beobachtbaren Universums, Sie würden das Universum, die Plus-minus ähnlich wie unsere eigene: Galaxie, größere und kleine, in alle Richtungen. Ich denke, dass der Rand des Universums jetzt ist es einfach noch größer ist als das Universum: mehr Galaxien, mehr Planeten, mehr Lebewesen, werden auf die gleiche Frage».

Michael Троксель, Dozent der Physik an der Duke University

«Trotz der Tatsache, dass das Universum wahrscheinlich unendlich in der Größe, in der Tat gibt es nicht eine praktische «Rand».

Wir denken, dass das Universum tatsächlich unendlich — und Sie hat keine Grenzen. Wenn das Universum «flach» (wie ein Blatt Papier), zeigten, wie unsere Tests mit einer Genauigkeit von bis zu Prozent, oder «offen» (wie Sattel), dann ist es wirklich unendlich. Wenn Sie «geschlossen», wie ein Basketball, dann ist es nicht unendlich. Allerdings, wenn Ihr Euch weit genug in eine Richtung, werden Sie schließlich finden sich dort, wo begonnen: stellen Sie sich vor, Sie bewegen sich auf der Oberfläche der Kugel. Wie sagte einst ein Hobbit namens Bilbo: «Rennt Weg voran…». Immer und immer wieder.

Im Universum gibt es «the Edge» für uns — sogar zwei. Es ist mit ein Teil der Allgemeinen Relativitätstheorie, die besagt, dass alle Dinge (einschließlich Licht) im Universum haben Geschwindigkeitslimit — 299 792 458 m/s — und diese Geschwindigkeitsbegrenzung wird gespeichert überall. Unsere Messungen sagen uns auch, dass das Universum expandiert in alle Richtungen, wobei es expandiert immer schneller. Dies bedeutet, dass, wenn wir sehen, ein Objekt, das sehr weit Weg von uns, das Licht von diesem Objekt brauchen wir Zeit, um uns zu erreichen (die Entfernung, geteilt durch die Lichtgeschwindigkeit). Der Trick besteht darin, dass, da der Raum expandiert, während das Licht kommt zu uns zurücklegen muss Licht, steigt auch im Laufe der Zeit auf dem Weg zu uns.

Also, das erste, was Sie könnten Fragen: in welcher der Ferne konnten wir beobachten Licht von einem Objekt, wenn er ausgestrahlt, am Anfang der Existenz des Universums (der etwa 13,7 Milliarden Jahren). Es stellt sich heraus, ist der Abstand — 47 Milliarden Lichtjahren (ein lichtjahr etwa 63 241 mal größer als die Distanz zwischen Erde und Sonne), und wird als kosmologische Horizont. Können Sie die Frage etwas anders. Wenn wir eine Nachricht geschickt haben mit der Geschwindigkeit des Lichts, wie weit könnten wir es bekommen? Es ist noch interessanter, weil die Geschwindigkeit der Expansion des Universums in der Zukunft steigt.

Es stellt sich heraus, dass auch wenn diese Botschaft wird ewig Fliegen, kann man nur vor denen, die sich jetzt im Abstand von 16 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt. Das nennt man «Horizont der kosmischen Ereignisse». Allerdings ist der entfernteste Planet, den wir beobachten konnten, ist 25 tausend Lichtjahre, so dass wir immer noch begrüßen könnten alle, die in diesem Universum lebt im Moment. Und hier der weitesten Entfernung, in der unsere heutigen Teleskope unterscheiden könnten Galaxie, ist etwa 13,3 Milliarden Lichtjahre, so dass wir nicht sehen, dass am Rande des Universums. Niemand weiß, was auf den beiden Rändern».

Abigail Вирегг, Dozent des Instituts für kosmologische Physik. Кавила an der Universität von Chicago

«Mit Teleskopen auf der Erde, wir schauen auf das Licht, welches aus den entlegensten Orten des Universums. Je weiter Weg die Lichtquelle, desto mehr Zeit ist erforderlich, um dieses Licht reingekommen. Deshalb, wenn Sie an die entlegensten Orte, die Sie schauen, auf was diese Orte waren ähnlich, wenn Sie geboren war Ihnen gesehen Licht — und nicht darauf, wie diese Orte Aussehen heute. Sie können weiterhin beobachten weiter, dass wird unbedingt der Aufstieg weiter und weiter zurück in der Zeit, bis Sie etwas, dass gab es ein paar Jahrtausende nach dem Urknall. Vor diesem Universum war so heiß und dicht (lange bevor es Sterne und Galaxien!), dass jedes Licht im Universum nicht fangen konnte, es nicht sehen kann modernen Teleskopen. Das ist der Rand des «beobachtbaren Universum» — Horizont — weil ihm nichts auszumachen. Die Zeit vergeht, dieser Horizont verändert. Wenn Sie einen Blick auf das Universum von einem anderen Planeten, würden Sie wahrscheinlich das gleiche, was sehen wir auf der Erde: Ihre eigene Horizont, begrenzte Zeit, die vergangen ist, seit dem Urknall, der Lichtgeschwindigkeit und der Expansion des Universums.

Wie sieht die Stelle, die den irdischen Horizont? Wir wissen es nicht, weil wir diesen Ort so zu sehen, wie es unmittelbar nach dem Urknall, und nicht wie es heute ist. Aber alle Messungen zeigen, dass das gesamte sichtbare Universum, einschließlich den Rand des beobachtbaren Universums, sieht ungefähr gleich aus, genauso wie unser lokales Universum heute: mit den Sternen, den Galaxien, Ansammlungen von Galaxien und riesigen leeren Raum.

Wir denken auch, dass das Universum viel mehr dem Teil des Universums, den wir heute sehen können von der Erde, und dass das Universum keinen «Rand» als solche. Es ist einfach erweiternde Raum-Zeit».

Das Universum keine Grenzen

Arthur Kossiw, Professor für Physik an der Universität Pittsburgh

«Eine der grundlegenden Eigenschaften des Universums ist Ihr Alter, die, entsprechend den verschiedenen Dimensionen, die wir heute definieren als 13,7 Milliarden Jahre. Da wir auch wissen, dass das Licht breitet sich mit konstanter Geschwindigkeit, das bedeutet, dass der Strahl des Lichts, erschien in der frühen Zeit vergangen ist bis zum heutigen Tag eine gewisse Distanz (nennen wir es «Abstand bis zum Horizont» oder «Hubble-Abstand»). Da nichts schneller als Lichtgeschwindigkeit, die Entfernung Hubble wird die am weitesten Entfernung, die wir jemals beobachten im Prinzip (wenn nicht finden wir irgendwelche Art und Weise zu umgehen Relativitätstheorie).

Wir haben eine Lichtquelle, reichend uns fast mit einem Abstand von Hubble: eine kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung. Wir wissen, dass das Universum gibt es keine «Kanten» in einem Abstand zur Quelle von Mikrowellenstrahlung, die fast auf der gesamten Distanz von Hubble uns. Deshalb haben wir in der Regel davon ausgehen, dass das Universum viel mehr, als uns eigene beobachtete Hubble-Volumen, und dass eine echte Kante, die existieren kann, ist viel weiter, als wir jemals beobachten konnten. Vielleicht ist es falsch: es ist möglich, den Rand des Universums befindet sich direkt hinter dem Hubble-Abstand von uns, und hinter ihm — Sea Monster. Aber da das ganze beobachtete uns das Universum überall relativ gleich und homogen, eine solche Wendung wäre sehr seltsam.

Ich fürchte, bei uns wird nie eine gute Antwort auf diese Frage. Das Universum kann gar nicht sein Rand, und wenn es ist, dann wird weit genug, dass wir ihn nie sahen. Uns bleibt nur zu begreifen den Teil des Universums, den wir wirklich sehen können».

Und haben Sie eine Idee, was am Rande des Universums? Erzählen Sie uns in unserem Chat in Телеграме.