Hvorfor er det observerbare univers så meget større end din alder?

For nylig modtog vi her på Mega Curious et spændende spørgsmål fra Giovanni Bruno Jr., en af ​​vores læsere. Efter at have læst en historie her på vores side - mere specifikt en med titlen "Hvis der er 'zillioner' af planeter i universet, hvor er så udlændinge? '- Gionanni var interesseret i nogle oplysninger, vi nævnte, nemlig at Det observerbare univers er omkring 90 milliarder lysår på tværs.

Men som vores læser påpegede, hvis vores univers opstod for 13, 7 milliarder år siden - som et resultat af Big Bang - og siden da har ekspanderet med lysets hastighed (dvs. knap 300.000 kilometer pr. andet i et vakuum) i betragtning af, at intet kan rejse hurtigere end lys, hvordan i helvede voksede universet så meget?

Hvordan kan du?

I følge Giovanni skal universet følge denne logik måle lige under 14 milliarder lysår i diameter i stedet for 90 milliarder - og dette er ikke engang i betragtning af størrelsen på det ”uobserverbare” univers, som hvad angår spekulation., kan strække sig over uendelig og ud over ... Så hvordan?

Før du starter

Vender vi tilbage til det observerbare univers for bedre at forstå, hvorfor det er så meget større end dets alder, er vi først nødt til at adressere en række spørgsmål, såsom hvordan lys opfører sig i et vakuum og endda lidt farveteori, så alt kan give mening i sidste ende.

Udvidelse, lys, farver og handling!

Dette skyldes, at for at forstå udvidelsen af ​​universet, er vi nødt til at forstå flere koncepter, herunder en såkaldt "rødskift" - som dybest set refererer til den måde, lysbølger opfører sig i forhold til den relative hastighed mellem en udsendende kilde og en observatør. Går vi der?

Afklaring af nogle punkter

Du kan huske dine fysikundervisning - og Isaac Newton! - da du lærte, at sort repræsenterer fraværet af farve, mens hvidt tværtimod svarer til kombinationen af ​​alle farver, ikke? Farver er intet andet end elektromagnetiske bølger, der vibrerer ved bestemte lysfrekvenser, og den længste vi mennesker kan se er rød og den korteste lilla.

Kan du huske, at du studerede prisme i skolen?

For med denne viden i hånden, om hvordan lys forplantes og interagerer med stof, kan vi bestemme en masse ting om genstande, såsom deres temperatur, deres sammensætning og endda deres placering i rummet. Og når vi taler om at finde kroppe i rummet, kan du måske også huske at have studeret om Doppler-effekten - du kan få en fuld forklaring gennem dette link - ikke?

Selvom det ofte er forbundet med den måde, hvorpå lydbølger formerer sig, kan den samme proces hjælpe med at afklare, hvorfor lys, der udsendes fra visse kosmiske kilder, har en tendens til hver ende af det elektromagnetiske spektrum. Slap af ... lad os forklare dette ret! Nå, Doppler-effekten lader os vide, hvordan banen til en bølgelængde ændres baseret på den retning, et objekt bevæger sig.

rødforskydning

Når en genstand således bevæger sig i den modsatte retning fra vores, "lyses bølgelængderne" og ser ud til at være tilbøjelige til rød (længere); mens et objekt bevæger sig mod os, komprimeres bølgelængderne og vises derfor blåagtige (kortere). Det er her "rødskiftet" kommer ind.

Udvidende univers

Da astronomer begyndte at måle afstanden, der adskiller galakser fra os - baseret på det lys, de udsender - bemærkede de, at deres bølgelængder tendens mod rødt, hvilket indikerer, at de bevæger sig i den modsatte retning end vores. Men forskerne bemærkede noget andet.

Alt bevæger sig væk fra universets centrum

Ud over det faktum, at galakser og andre stjerner i rummet bevæger sig i den modsatte retning fra os, har astronomer observeret, at rødskiftet også øges, hvilket indikerer, at disse kroppe alle "flygter" fra os hurtigere og hurtigere - hvilket betyder, at universet ekspanderer.

Observationer af rødskiftet påpegede også, at jo fjernere galakserne er i rummet, jo hurtigere bevæger de sig mod kanten af ​​det observerbare univers. Men denne information er bare en nysgerrighed! Nu hvor vi har forklaret, hvordan vi fandt ud af, at universet ekspanderer, hvad med forvirringen mellem dets alder og dets størrelse?

Én ting er én ting, en anden ting er en anden ting

Når vi taler om en observerbar grænse af universet, indebærer det, at der også er et uobserverbart univers - som strækker sig langt ud over, hvad vores sind kan forstå. Bare for at give dig en idé, er det i denne observerbare del, at du kan finde alle de stjerner, der findes, det vil sige 25 milliarder galaktiske klynger, 350 milliarder store galakser, 7 billioner dværggalakser og omkring 10 22 til 10 24 stjerner. !

Du kan ikke engang forestille dig alt i Cosmos!

Forestil dig alt dette i et rum på kun 13, 7 milliarder lysår i diameter. Det er her forvirringen mellem universets størrelse og dets alder begynder. Faktisk, hvis man antager, at kosmos stammede fra Big Bang for næsten 14 milliarder år siden, hvad ikke alle ved, er, at ifølge denne teori, begyndte rum-rum i de tidlige dage at udvide hurtigere end lysets hastighed.

Denne periode er kendt som kosmisk inflation - og forklarer, hvorfor universet blandt andet er større end dets alder. Ifølge Big Bang-teorien er Cosmos med et øjeblik blinket fra at være et ekstraordinært tæt og varmt sted til noget utroligt kæmpe og fuld af partikler, der med tiden begyndte at danne alt, hvad der eksisterer.

Diagram, der viser universets fremgang

For efter den første inflation faldt, blev universets udvidelse langsommere med den, og i dag mener forskere, at den fortsætter med at ske takket være en mystisk (og stadig hypotetisk) kraft, der kaldes mørk energi. Men mest interessant, selvom videnskaben stadig ikke kan forklare mekanismerne bag ekspansion, ser det ud til at ske hurtigere end lysets hastighed.

Og selvom vi i starten af ​​sagen har sagt, at intet kan rejse hurtigere end lysets hastighed, bryder universets udvidelsestakt ikke nogen fysiske love. Dette skyldes, at i henhold til Einsteins relativitetsteori, kan intet krop overskride lysets hastighed, men det betyder ikke, at rumtid ikke kan.

Observabelt univers

Så hvad der sker er, at galakser, stjerner, planeter og alt det, der faktisk ikke rejser gennem universet, men ekspanderer sammen med det. Dette betyder, at i stedet for, at materie bevæger sig gennem rummet, "trækkes" det igennem, og som et resultat øges afstandene mellem galakser - altid, og når de ikke er tæt nok til at bukke under for tyngdekraften mellem dem. (og de ender med at kollidere).

Hvordan er det?

For bedre at forstå dette altomfattende chatter, kan du forestille dig, at du er på en enorm vej og ikke kan se hverken dens begyndelse eller slutning. Forestil dig nu, at der langs denne vej er mennesker, der er nøjagtigt en meter fra hinanden, og at du indtager positionen "0". Foran dig er personen "1", efter ham, "2", "3" osv. og bag dig "-1", "-2", "-3" og så videre - begge veje.

En loooonga elastisk vej

Men denne vej er elastisk og begynder at strække sig gradvist i begge retninger - og du begynder at se, hvordan folk foran og bag dig begynder at bevæge sig frem og tilbage i samme tempo uden at gå. . De er stadig på plads.

Når vejen fortsætter med at strække, vil du bemærke, at de mennesker, der er længere væk fra dig, ser ud til at komme længere og længere og længere væk - selvom de ikke har taget et skridt. Forestil dig nu, at en bil begynder at køre den samme vej. Når du når slutningen, er du enig i, at ruten vil være meget længere end normalt, fordi vejen udvides, når bilen kører langs den?

Booom!

Selv om lyset har rejst gennem det i cirka 14 milliarder år - og har rejst næsten 14 milliarder lysår - er universet tilfældet også i den samme retning. helhed. Så i stedet for at det observerbare univers er i samme størrelse som din alder, er det faktisk meget, meget større.