Еволюція всесвіту, розміри та межі всесвіту

Всесвіт - це все, що існує. Всесвіт безмежний. Тому, розмірковуючи про розміри Всесвіту ми можемо говорити тільки про розміри її спостерігається частини.

Сучасна модель Всесвіту ще називається ΛCDM-моделлю. Буква «Λ» означає присутність космологічної сталої, що пояснює прискорене розширення Всесвіту. «CDM» означає те, що Всесвіт заповнений холодною темною матерією. Останні дослідження говорять про те, що постійна Хаббла становить близько 71 (км / с) / Мпк, що відповідає віку Всесвіту 13,75 млрд. Років. Знаючи вік Всесвіту, можна оцінити розмір її спостерігається області.

Відповідно до теорії відносності інформація про який-небудь об'єкт не може досягти спостерігача зі швидкістю більшою, ніж швидкість світла (299792458 км / c). Виходить, спостерігач бачить не просто об'єкт, а його минуле. Чим далі знаходиться від нього об'єкт, тим у більш далеке минуле він дивиться. Наприклад, дивлячись на Місяць, ми бачимо такою, якою він був трохи більше секунди тому, Сонце - більше восьми хвилин назад, найближчі зірки - роки, галактики - мільйони років тому і т.д. У стаціонарній моделі Ейнштейна Всесвіт не має обмеження за віком, а значить і її спостерігається область також нічим не обмежена. Спостерігач, озброюючись все більш досконалими астрономічними приладами, буде спостерігати все більш далекі і давні об'єкти.

Розміри спостережуваному Всесвіті

Іншу картину ми маємо з сучасною моделлю Всесвіту. Згідно неї Всесвіт має вік, а значить і межа спостереження. Тобто, з моменту народження Всесвіту ніякої фотон не встиг би пройти відстань більше, ніж 13,75 млрд світлового років. Виходить, можна заявити про те, що спостерігається Всесвіт обмежена від спостерігача кулястої областю радіусом 13,75 млрд. Світлових років. Однак, це не зовсім так. Не варто забувати і про розширення простору Всесвіту. Поки фотон досягне спостерігача, об'єкт, який його випустив, буде від нас вже в 45,7 млрд кілометрів. Цей розмір є горизонтом частинок, він і є кордоном спостережуваному Всесвіті.

Отже, розмір спостережуваного Всесвіту ділиться на два типи. Видимий розмір, званий також радіусом Хаббла (13,75 млрд. Світлових років). І реальний розмір, званий горизонтом частинок (45,7 млрд. Км).

Важливим є те, що обидва ці горизонту зовсім не характеризують реальний розмір Всесвіту. По-перше, вони залежать від положення спостерігача в просторі. По-друге, вони змінюються з часом. У разі ΛCDM-моделі горизонт частинок розширюється зі швидкістю більшою, ніж горизонт Хаббла. Питання на те, чи зміниться така тенденція в подальшому, сучасна наука відповіді не дає. Але якщо припустити, що Всесвіт продовжить розширюватися з прискоренням, то всі ті об'єкти, які ми бачимо зараз рано чи пізно зникнуть з нашого «поля зору».

На даний момент самим далеким світлом, які спостерігаються астрономами, є реліктове випромінювання. Вдивляючись в нього, вчені бачать Всесвіт такою, якою вона була через 380 тисяч років після Великого Вибуху. У цей момент Всесвіт охолола настільки, що змогла випускати вільні фотони, які і вловлюють в наші дні за допомогою радіотелескопів. У ті часи у Всесвіті не було ні зірок, ні галактик, а лише суцільне хмара з водню, гелію та мізерної кількості інших елементів. З неоднорідностей, які спостерігаються в цій хмарі, в наслідок сформуються галактичні скупчення. Виходить, саме ті об'єкти, які сформуються з неоднорідностей реліктового випромінювання, розташовані найближче до горизонту частинок.

Реальні розміри Всесвіту

Отже, ми визначилися з розмірами спостережуваного Всесвіту. А як бути з реальними розмірами всього Всесвіту? сучасна наука не має відомостей про те, які реальні розміри Всесвіту і чи має вона кордону. Але більшість вчених сходяться на думці, що Всесвіт безмежний.

Єдине, що ми точно знаємо, це те, що спостерігається Всесвіт має видиму і дійсну кордон, звану відповідно радіусом Хаббла (13,75 млрд св. Років) і радіусом частинок (45,7 млрд. Світлових років). Ці кордони повністю залежать від положення спостерігача в просторі і розширюються з часом. Якщо радіус Хаббла розширюється строго зі швидкістю світла, то розширення горизонту частинок носить прискорений характер. Питання про те, чи буде його прискорення горизонту частинок тривати далі і не зміниться вона стиснення, залишається відкритим.