Наскільки великий Всесвіт?
Наскільки великий Всесвіт? Це – одне з фундаментальних питань астрономії.
Завдяки розвитку технологій, астрономи можуть зазирнути назад у часі майже до Великого вибуху. Може здатися, що це означає, що весь Всесвіт знаходиться в межах нашого поля зору. Але розмір Всесвіту залежить від низки факторів, у тому числі від його форми та ступеня розширення.
В результаті оцінити розміри Всесвіту можна, але точної цифри не знає ніхто.
У 2013 році космічна обсерваторія “Планк” Європейського космічного агентства випустила найточнішу та докладнішу карту найдавнішого джерела світла у Всесвіті. Карта показала, що Всесвіту лише 13,8 мільярда років. Планк розрахував вік, вивчаючи космічний мікрохвильовий фон.
Зв’язок між відстанню і швидкістю світла означає, що вчені можуть зазирнути в область космосу, що знаходиться на відстані 13,8 мільярда світлових років. Подібно до корабля в порожньому океані, астрономи на Землі можуть повертати свої телескопи, щоб заглянути на 13,8 мільярда світлових років у будь-якому напрямку, якщо помістити Землю всередину спостережуваної сфери з радіусом 13,8 мільярда світлових років. Слово “спостерігається” є ключовим. Сфера обмежує те, що вчені можуть бачити, але не те що є.
Але хоча діаметр сфери має приблизно 28 мільярдів світлових років, вона набагато більша. Вчені знають, що Всесвіт розширюється. Таким чином, хоча вони могли бачити точку, яка знаходилася на відстані 13,8 мільярда світлових років від Землі під час Великого вибуху, Всесвіт продовжував розширюватися протягом усього свого життя. Якщо інфляція відбувалася з постійною швидкістю протягом усього життя Всесвіту, те саме місце сьогодні знаходиться на відстані 46 мільярдів світлових років, Таким чином, діаметр Всесвіту близько 92 мільярдів світлових років.
Оцінки ускладнюються тим, що останні дослідження свідчать, що Всесвіт розширюється нерівномірно.
Може здатися, що центрування сфери на Землі поміщає людину у центрі Всесвіту. Однак, подібно до того самого корабля в океані, ми не можемо сказати, де знаходимося у величезному просторі Всесвіту. Те, що ми не можемо бачити землю, не означає, що ми в центрі океану.
Хоча оцінка в 92 мільярди світлових років виходить з ідеї про постійний темп інфляції, багато вчених вважають, що темп сповільнюється. Якби Всесвіт розширився зі швидкістю світла під час інфляції, він мав би мати 1023, або 100 секстильйонів світлових років. Одне з пояснень цього, викладене НАСА у 2019 році, полягає в тому, що наявність темної енергії могло вплинути на розширення Всесвіту після Великого вибуху.
Замість використання одного методу вимірювання, група вчених під керівництвом Міграна Варданяна з Оксфордського університету провела статистичний аналіз усіх результатів. Використовуючи усереднення байесівської моделі, яке фокусується на тому, наскільки можливо, що модель буде правильною з урахуванням даних, а не на тому, наскільки добре сама модель відповідає даним. Вони виявили, що Всесвіт принаймні у 250 разів більше, ніж спостережувальний Всесвіт, або принаймні має 7 трильйонів світлових років у поперечнику.
Розмір Всесвіту багато в чому залежить від його форми. Вчені передбачили можливість того, що Всесвіт може бути замкненим, як сфера, нескінченним і негативно вигнутим, як сідло, або плоским і нескінченним.
Кінцевий всесвіт має кінцевий розмір, який можна виміряти. Це мало б місце в замкнутому сферичному Всесвіті. Але нескінченний Всесвіт не має розміру за визначенням. За даними НАСА, вчені знають, що Всесвіт плоский, з похибкою лише близько 0,4 відсотка (станом на 2013 рік). І це може змінити наше розуміння того, наскільки він є великим.
