Jak wyglądał koniec Wszechświata?

Istnieje próg, za które nie możemy wyjść, są rzeczy, których nigdy się nie dowiemy. Ale jest coś, co wiemy, i mamy potężne narzędzia: nauka, wyobraźnia, analiza. 13,8 mld lat temu Wszechświat, jaki znamy, urodziła się w gorącym Wielkim Wybuchu. Z czasem poszerzyła się przestrzeń, materia przeszła przez przyciąganie grawitacyjne i wyszło to, co wyszło. Ale wszystko, co widzimy, istnieje limit. W pewnej odległości galaktyki znikają, gwiazdy blado i żadne sygnały odległym Wszechświecie zobaczyć nie można. Co kryje się za tym limitem? Jeśli Wszechświat jest ograniczona w zakresie, czy jest jej granica? Osiągalne czy ona? Jak wyglądał koniec Wszechświata?

Aby odpowiedzieć na to pytanie, trzeba zacząć od tego, gdzie jesteśmy teraz, i spróbować spojrzeć tak daleko, jak się da.

Wszechświat jest pełen gwiazd dosłownie mamy pod bokiem. Ale jeśli przejść więcej niż 100 000 lat świetlnych, opuszczenie drogi mlecznej. Za nim będzie morze galaktyk: możliwe, że dwa biliony galaktyk w sumie można znaleźć w naszym obserwowalnym Wszechświecie. Są one dostępne w szerokiej gamie typów, kształtów, wymiarów i mas. Ale kiedy patrzysz dalej i dalej, możesz zacząć zauważyć coś niezwykłego: im dalej galaktyka, tym bardziej prawdopodobne, że będzie ona mniejsza, lżejsza i jej gwiazdy będą niebieskawym.

To ma sens w kontekście tego, że Wszechświat miał początek: narodziny. Urodziny Wszechświata — Wielki Wybuch. Galaktyka, która jest stosunkowo blisko nas, będzie zbliżona wiekiem do samego Wszechświata. Ale jeśli patrzymy na galaktykę za miliardy lat świetlnych, światło od niej musiał przejść przez miliardy lat, aby dotrzeć do naszych oczu. Galaktyka, którego światło będzie iść do nas 13 miliardów lat, będzie wiekiem mniej niż miliard lat, więc im dalej patrzymy, tym dalej wstecz w czasie możemy spojrzenie.

Zdjęcie powyżej przedstawia Hubble eXtreme Deep Field (XDF), najgłębsze obraz odległego Wszechświata. Na tym zdjęciu tysiące galaktyk, znajdujących się w dużej odległości od nas i od siebie. Ale czego nie zobaczysz zwykłym spojrzeniem, tak to jest, że u każdej galaktyki jest stowarzyszony z nim zakres, w którym chmura gazu pochłania światło o określonej długości fali w zależności od fizyki atomu. W miarę rozszerzania się Wszechświata długości fal są rozciągnięte, więc odległe galaktyki wydają się bardziej czerwone, niż są w rzeczywistości. Ta fizyka pozwala nam określić odległość do nich, i gdy definiujemy odległość, najbardziej odległe galaktyki są najbardziej młodymi i małymi.

Oprócz galaktyk spodziewamy się znaleźć tam pierwsze gwiazdy, a potem nic, oprócz neutralnego gazu, bo Wszechświata brakowało czasu, aby obniżyć substancja w dość gęste stan dla formowania się gwiazd. Miliony lat temu promieniowania we Wszechświecie było tak gorąco, że neutralne atomy nie mogą powstać, i fotony w sposób ciągły odbił się od cząstek naładowanych. Kiedy powstały neutralne atomy, światło po prostu tech w linii prostej wiecznie, nie подвластный niczego, oprócz rozszerzania się Wszechświata. Otwarcie tego utrwalaniu — kosmicznego mikrofalowego tła — ponad 50 lat temu stała się ostateczna potwierdzeniem Wielkiego Wybuchu.

Tam, gdzie teraz jesteśmy, możemy patrzeć w dowolnym kierunku, który wybierzemy, i zobaczyć tam jedną i tę samą rozkładanie przed wybuchem kosmiczną historię. Dzisiaj, po 13,8 miliarda lat po Wielkim Wybuchu, mamy gwiazdy i galaktyki w ich obecnej formie. Wcześniej galaktyki były mniejsze, błękitne, młodszy i mniej rozwiniętymi. Do nich były pierwsze gwiazdy, a jeszcze wcześniej — po prostu neutralne atomy. Do neutralnych atomów była zjonizowanej plazmy, a jeszcze wcześniej — wolne protony i neutrony, spontaniczne tworzenie materii i antymaterii, temat kwarki i глюоны, wszystkie niestabilne cząstki modelu Standardowego i wreszcie, w chwili Wielkiego Wybuchu. Patrzeć dalej w kosmos — to znaczy, nie patrzeć dalej wstecz w czasie.

Chociaż to określa naszą obserwował Wszechświat — z teoretycznego granicą Wielkiego Wybuchu, położonej w 46,1 lat świetlnych od naszego obecnego położenia — prawdziwym granicą kosmosu to nie jest. Zamiast tego mamy po prostu granicę w czasie; jest granica tego, co możemy zobaczyć, ponieważ prędkość światła pozwoliła informacji, aby przejść tylko na odległość za 13,8 mld lat. Odległość ta przekracza 13,8 mld lat świetlnych, bo tkaniny Wszechświat rozszerzył się (i nadal rozwija), ale wciąż jest ograniczona. Ale co z tego, co było przed Wielkim Wybuchem? Co można zobaczyć, gdyby w jakiś sposób wpadli na mały ułamek sekundy przed tym, jak Wszechświat znalazła się na szczycie swojej najniższej wysokiej energii, gorącej i gęstej, pełnej materii, antymaterii i promieniowania?

Zobaczyli, że istniał stan kosmicznej inflacji: kiedy Wszechświat rozszerzył się bardzo szybko i w niej dominował energia, charakterystyczne samemu przestrzeni. Przestrzeń rozszerzała się wykładniczo w czasie, kiedy zostało ono wydłużone płaskim, kiedy miało ono wszędzie te same właściwości, gdy fluktuacji kwantowych pól, właściwych dla miejsca, пронизывали cały Wszechświat. Gdy inflacja zakończyła się, gorący Wielki Wybuch wypełnia Wszechświat materii i promieniowania, powodowania tej części Wszechświata — obserwował Wszechświat, który widzimy dzisiaj. 13,8 miliarda lat później jesteśmy tutaj.

Ale warto zauważyć, że nie ma nic szczególnego w naszym miejscu, ani w przestrzeni, ani w czasie. Fakt, że możemy zobaczyć za 46 miliardów lat, nie sprawia, że tę granicę lub miejsce czymś wyjątkowym; to jest po prostu granica tego, co możemy zobaczyć, sam w sobie.Gdybyśmy mogli w jakiś sposób zrobić "zdjęcie" całego Wszechświata, wyjść poza obserwowalnym części, zobaczyliśmy wszystko to samo, co ma nasz Wszechświat. Zobaczyliśmy wielką kosmiczną sieć galaktyk, gromad, nici i kosmicznych ubytków, wykraczających daleko poza stosunkowo niewielkiego regionu, który możemy zobaczyć. Każdy obserwator w każdej dziedzinie zobaczyli dokładnie ten sam Świat, co i my.

Poszczególne części będą oczywiście różne. Będzie inny układ słoneczny, galaktyka, lokalna grupa i tak dalej. Ale Wszechświat sam w sobie nie jest ograniczona w zakresie; ograniczona tylko ta ich część. Właśnie granica w czasie — Wielki Wybuch — oddziela nas od reszty. Możemy zbliżyć się do tej granicy tylko z użyciem teleskopów (które mogą zobaczyć wczesnego Wszechświata) i teorii. Dopóki nie dowiemy się, jak obejść dążenia do przodu strumień czasu, to będzie naszym jedynym podejściem, sposób zobaczyć "na krawędzi" Wszechświata. Ale kosmos jest nieskończony.