Ahogy tér gyorsabb, mint a fény sebessége
Kozmológusok a zuhany időutazók. Visszatekintve milliárd év, ezek a tudósok képesek követni a fejlődését a világegyetem bámulatos részletességgel. 13,8 milliárd évvel ezelőtt volt egy Big Bang. Miután egy másodperc töredéke alatt az univerzum bővült exponenciálisan - rövid időn belül, az úgynevezett infláció. A következő korszak a tér nőtt egy hatalmas méretű, nem is látni a széleit.
De hogyan lehetséges ez? Ha a fény sebessége jelzi a kozmikus sebességhatárt, mivel lehetnek olyan régiók téridő, fotonokat, amelyek kívül esnek a REACH-et? És ha létezik, honnan tudjuk, hogy ezek létezéséről? Ezt a kérdést megválaszolni Vanessa Janek UniverseToday.
A táguló világegyetem
Mint minden más a fizika, az univerzum hajlamos létezik a legalacsonyabb energiájú állapot lehetséges. De miután 10 ^ -36 másodperccel az Ősrobbanás után, szerint az inflációs kozmológia, a tér volt a hamis vákuum energia - a legalacsonyabb pont, ami tényleg nem volt a legalacsonyabb. A keresés a valódi mélypontja vákuum energiája egy másodperccel később, a világmindenség duzzadt szorzóval 1050.
Mivel az univerzum folyamatosan bővül, de lassabb ütemben. Látjuk ezt igazoló terjeszkedés fényében távoli objektumok. Mivel a fotonok által kibocsátott csillag vagy galaxis, szaporítására az univerzumban, stretching tér vész el energiával. Amikor a fotonok el hozzánk, azok hullámtartományra vöröseltolódás szerint a távolság tettek le.
Ezért kozmológusoknak beszélnek a vöröseltolódás függvényében távolság térben és időben. Fény távoli tárgyak utazik olyan hosszú, hogy amikor végre találnak, azt látjuk, tárgyak voltak több milliárd évvel ezelőtt.
Hubble kötet
A vöröseltolódás a fény lehetővé teszi számunkra, hogy tárgyakat, mint a galaxisok léteztek a távoli múltban, de nem tudjuk megfigyelni az összes előforduló események az univerzumban története során. Mivel a tér kitágul, a fény bizonyos objektumok egyszerűen túl messze van, hogy észre.
A fizika ezen határ alapja, különösen egy darab tér-idő körülöttünk, az úgynevezett Hubble hangerőt. Itt a Földön, mi határozza meg a Hubble térfogat mérésével az úgynevezett Hubble állandó (H0), az érték, amely összeköti a ráta recesszió távoli objektumok azok vöröseltolódás. Ez volt az első számítják Edwin Hubble 1929-ben fedezte fel, hogy a távoli galaxisok távolodó tőlünk sebességgel arányos a vöröseltolódás a fény.
Két forrás vöröseltolódás: Doppler és kozmológiai bővítése. Bottom: detektorok elfog a kibocsátott fény a központi csillag. Ez a fény feszített, vagy kényszerült, együtt a tágulási tér
Elosztjuk a fény sebessége által H0, megkapjuk az összeget a Hubble. Ez a gömb alakú buborék kiterjed a régióban, ahol a tárgyak eltávolítjuk a fő megfigyelő sebességgel kevesebb, mint a fénysebesség. Ennek megfelelően minden tárgy kívül a Hubble kötet eltávolítjuk a központtól gyorsabb, mint a fény sebessége.
Igen, „gyorsabb, mint a fény.” Hogyan lehetséges ez?
relativitás magic
A válasz erre a kérdésre kapcsolódik a különbség a speciális relativitáselmélet és az általános relativitáselmélet. Speciális relativitáselmélet szükség az úgynevezett „inerciális rendszer”, illetve, ha az egyszerűbb háttérben. Ezen elmélet szerint, a fény sebessége azonos az összes tehetetlenségi rendszerekben. Ha a megfigyelő ül egy padon a parkban, a Föld bolygó, vagy a Neptunusz leveszi a nyaktörő sebességgel, a fény sebessége mindig azonos vele. Photon mindig távolodik a megfigyelő sebességgel 300 millió méter másodpercenként.
Általános relativitáselmélet azonban leírja az anyag a tér-idő. Ebben az elméletben inerciális vonatkoztatási rendszerek nem. A tér nem duzzad képest semmit azon kívül, így a határ a fény sebessége képest a megfigyelő nem működik. Igen, a galaxisok túl Hubble gömb távolodnak tőlünk gyorsabb, mint a fény sebessége. De a galaxisok maguk nem szüntetik meg a tér korlátait saját. Egy megfigyelő egy ilyen galaxisok, semmi sérti a speciális relativitáselmélet. Ezt a helyet köztünk és ezen galaxisok felgyorsítják és feszített exponenciálisan.
megfigyelhető univerzumban
Talán a jövő egy kis meglepetés: az összeg a Hubble - nem ugyanaz, mint a megfigyelhető univerzum.
Ahhoz, hogy megértsük ezt, úgy vélik, hogy amikor az univerzum öregszik, a távoli fény több időt vesz igénybe, hogy elérjük a detektorok itt a Földön. Láthatjuk tárgyak, amelyek gyorsított túl a jelenlegi Hubble kötet, mert a fény, hogy a ma, a felszabaduló őket, amikor bent voltak a gömböt.
Szigorúan véve, a megfigyelhető univerzum egybeesik úgynevezett részecskék horizonton. Részecske horizont jelzi a távolságot a legtávolabbi fény, hogy láthatjuk ebben az időben - a fotonok elég ideje sem maradnak, vagy felzárkózni óvatosan kiterjeszti a Hubble.
A megfigyelhető univerzumban. Technikailag az úgynevezett részecske horizont
Mi az a távolság? Egy kicsit több, mint 46 milliárd fényévre bármely irányban - és a mi megfigyelhető univerzum átmérője mintegy 93 milliárd fényév, vagy több mint 500 milliárd billió kilométert.
(Egy rövid megjegyzés: a részecske horizonton - ez nem ugyanaz, mint a kozmológiai eseményhorizont Horizon részecskék valamennyi múltbeli eseményekre, hogy látjuk a jelenlegi kozmológiai eseményhorizontot másrészt meghatározza a távolságot, amely a jövőben megfigyelő lesz .. lásd ezzel kapcsolatban a régi fény, amely által kibocsátott mi kis sarkában a tér-idő ma.
Más szóval, a részecske horizont foglalkozik a távolságot tárgyak a múlt, a régi fény, hogy a ma; és a kozmológiai eseményhorizont köze van a távolság, amely képes átadni a modern világban, amennyire sarkából a világegyetem felgyorsítja tőlünk).
sötét energia
Mivel a az univerzum tágulását, még van hely a régiók, amelyek soha nem fogjuk látni, még akkor is, ha megvárjuk a végtelen idő, amíg a fény elér bennünket. De mi a helyzet azokon a területeken, hazugság csak kívül esik a jelenlegi körét a Hubble? Ha ez a terület is bővül, hogy mi lesz, hogy a határ menti létesítmények?
Ez attól függ, hogy melyik régióban gyorsan bővül - Hubble térfogata vagy a világegyetem része a közvetlen közelben kívül. És a válasz erre a kérdésre két dologtól függ: 1) növeli vagy csökkenti H0; 2) gyorsul vagy lassul a világegyetem. Ez a két tempók szorosan összefügg, de nem ugyanaz.
Tény, hogy a csillagászok úgy vélik, hogy élünk, egy olyan időszakban, amikor H0 csökken; hanem azért, mert a sötét energia, a bővülés növekszik.
Úgy tűnhet, ellentétes intuitív, de amíg H0 csökken lassabb ütemben, mint a növekedés ütemére, az általános mozgás galaxisok tőlünk még folyik a gyorsulás. És ezen a ponton az idő szerint kozmológusok, a bővítés az univerzum meghaladják a szerényebb növekedés a Hubble hangerőt.
Ezért, bár a kötet Hubble bővülő befolyása sötét energia szab határt nehéz bővítése a megfigyelhető univerzum.