Der Durchmesser des Mondes beträgt 3000 km, der Durchmesser der Erde 12800 km, die Sonne 1,4 Millionen km und die Entfernung von der Sonne zur Erde 150 Millionen km. Der Durchmesser von Jupiter, dem größten Planeten unseres Sonnensystems, beträgt 150.000 km. Kein Wunder, dass sie sagen, dass Jupiter ein Stern sein könnte, der im Video neben Jupiter steht Arbeiten Stern, seine Größe () ist sogar kleiner als Jupiter. Übrigens, da wir Jupiter berührt haben, haben Sie es vielleicht nicht gehört, aber Jupiter dreht sich nicht um die Sonne. Fakt ist, dass die Masse des Jupiter so groß ist, dass das Rotationszentrum von Jupiter und Sonne außerhalb der Sonne liegt, Sonne und Jupiter also gemeinsam um ein gemeinsames Rotationszentrum rotieren.
Nach einigen Berechnungen gibt es in unserer Galaxie, die "Milchstraße" (Milchstraße) genannt wird, 400 Milliarden Sterne. Dies ist bei weitem nicht die größte Galaxie; es gibt mehr als eine Billion Sterne in der benachbarten Andromeda.
Wie im Video um 4:35 angegeben, wird unsere Milchstraße in einigen Milliarden Jahren mit Andromeda kollidieren. Nach einigen Berechnungen werden wir mit jeder uns bekannten Technologie, auch wenn sie in Zukunft verbessert wird, nicht in der Lage sein, zu anderen Galaxien zu fliegen, da sie sich ständig von uns entfernen. Nur Teleportation kann uns helfen. Das sind schlechte Nachrichten.
Die gute Nachricht ist, dass wir zu einer guten Zeit geboren wurden, als Wissenschaftler andere Galaxien sehen und Theorien über den Urknall und andere Phänomene aufstellen können. Wenn wir viel später geboren wären, wenn alle Galaxien weit voneinander entfernt wären, hätten wir höchstwahrscheinlich nicht herausfinden können, wie das Universum entstanden ist, ob es andere Galaxien gab, ob es einen Urknall gab usw . Wir würden davon ausgehen, dass unsere Milchstraße (zu dieser Zeit mit Andromeda vereint) die einzige und einzigartige im gesamten Kosmos ist. Aber wir haben Glück und wir wissen etwas. Wahrscheinlich.
Kommen wir zurück zu den Zahlen. Unsere kleine Milchstraße enthält bis zu 400 Milliarden Sterne, die benachbarte Andromeda mehr als eine Billion, und im beobachtbaren Universum gibt es mehr als 100 Milliarden solcher Galaxien, von denen viele mehrere Billionen Sterne enthalten. Es mag unglaublich erscheinen, dass es so viele Sterne im Weltraum gibt, aber irgendwie haben die Amerikaner ihr mächtiges Hubble-Teleskop genommen und auf einen völlig leeren Raum an unserem Himmel gerichtet. Nachdem sie ihn mehrere Tage beobachtet hatten, erhielten sie dieses Foto:
In einem völlig leeren Fleck unseres Himmels fanden sie 10.000 Galaxien (keine Sterne), von denen jede Milliarden und Billionen von Sternen enthält. Hier ist dieses Quadrat in unserem Himmel, zum Maßstab.
Und was außerhalb des beobachtbaren Universums passiert, wissen wir nicht. Die Größe des Universums, die wir sehen, beträgt etwa 91,5 Milliarden Lichtjahre. Was als nächstes kommt, ist unbekannt. Vielleicht ist unser gesamtes Universum nur eine Blase im brodelnden Ozean der Multiversen. Wobei sogar andere physikalische Gesetze gelten können, zum Beispiel das Gesetz von Archimedes nicht funktioniert und die Winkelsumme nicht gleich 360 gr ist.
Genießen. Dimensionen des Universums im Video:
Das Universum ist alles, was existiert. Das Universum ist grenzenlos. Wenn wir also über die Größe des Universums sprechen, können wir nur über die Größe seines beobachtbaren Teils sprechen – des beobachtbaren Universums.
Das beobachtbare Universum ist eine Kugel, die auf der Erde zentriert ist (der Ort des Beobachters), hat zwei Dimensionen: 1. scheinbare Größe - der Hubble-Radius - 13,75 Milliarden Lichtjahre, 2. reale Größe - der Radius des Teilchenhorizonts - 45,7 Milliarden Lichtjahre.
Das moderne Modell des Universums wird auch ΛCDM-Modell genannt. Der Buchstabe "Λ" bedeutet das Vorhandensein der kosmologischen Konstante, die die beschleunigte Expansion des Universums erklärt. „CDM“ bedeutet, dass das Universum mit kalter dunkler Materie gefüllt ist. Jüngste Studien legen nahe, dass die Hubble-Konstante etwa 71 (km/s)/Mpc beträgt, was dem Alter des Universums von 13,75 Milliarden Jahren entspricht. Wenn wir das Alter des Universums kennen, können wir die Größe seines beobachtbaren Bereichs abschätzen.
Gemäß der Relativitätstheorie können Informationen über kein Objekt den Beobachter mit einer Geschwindigkeit erreichen, die größer ist als die Lichtgeschwindigkeit (299792458 km/s). Es stellt sich heraus, der betrachter sieht nicht nur das objekt, sondern seine vergangenheit. Je weiter das Objekt davon entfernt ist, desto weiter entfernt sieht es aus. Wenn wir zum Beispiel den Mond betrachten, sehen wir, wie er vor etwas mehr als einer Sekunde war, die Sonne - vor mehr als acht Minuten, die nächsten Sterne - Jahre, Galaxien - vor Millionen von Jahren usw. In Einsteins stationärem Modell hat das Universum keine Altersgrenze, was bedeutet, dass sein beobachtbarer Bereich auch durch nichts begrenzt ist. Der Beobachter, der mit immer fortschrittlicheren astronomischen Instrumenten ausgestattet ist, wird immer weiter entfernte und alte Objekte beobachten.
Dimensionen des beobachtbaren Universums
Beim modernen Modell des Universums haben wir ein anderes Bild. Demnach hat das Universum ein Alter und damit die Grenze der Beobachtung. Das heißt, seit der Geburt des Universums hätte kein Photon Zeit gehabt, eine Entfernung von mehr als 13,75 Milliarden Lichtjahren zurückzulegen. Es stellt sich heraus, dass wir sagen können, dass das beobachtbare Universum vom Beobachter aus durch eine kugelförmige Region mit einem Radius von 13,75 Milliarden Lichtjahren begrenzt ist. Dies ist jedoch nicht ganz richtig. Vergessen Sie nicht die Ausdehnung des Weltraums. Bis das Photon den Beobachter erreicht, wird das Objekt, das es emittiert hat, 45,7 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt sein. Diese Größe ist der Teilchenhorizont und die Grenze des beobachtbaren Universums.
Die Größe des beobachtbaren Universums wird also in zwei Typen unterteilt. Die scheinbare Größe, auch Hubble-Radius genannt (13,75 Milliarden Lichtjahre). Und die wahre Größe, genannt Teilchenhorizont (45,7 Milliarden Lichtjahre).
Es ist wichtig, dass diese beiden Horizonte in keiner Weise die wahre Größe des Universums charakterisieren. Erstens hängen sie von der Position des Beobachters im Raum ab. Zweitens verändern sie sich im Laufe der Zeit. Im Fall des ΛCDM-Modells dehnt sich der Partikelhorizont mit einer größeren Rate als der Hubble-Horizont aus. Die Frage, ob sich dieser Trend in Zukunft ändern wird, gibt die moderne Wissenschaft nicht zu beantworten. Aber wenn wir davon ausgehen, dass sich das Universum mit Beschleunigung weiter ausdehnt, dann werden all die Objekte, die wir jetzt sehen, früher oder später aus unserem „Sichtfeld“ verschwinden.
Im Moment ist das am weitesten entfernte Licht, das von Astronomen beobachtet wird. Wenn sie es untersuchen, sehen Wissenschaftler das Universum so, wie es 380.000 Jahre nach dem Urknall war. In diesem Moment kühlte das Universum so stark ab, dass es freie Photonen aussenden konnte, die heute mit Hilfe von Radioteleskopen eingefangen werden. Zu dieser Zeit gab es im Universum keine Sterne oder Galaxien, sondern nur eine durchgehende Wolke aus Wasserstoff, Helium und einer vernachlässigbaren Menge anderer Elemente. Aus den in dieser Wolke beobachteten Inhomogenitäten werden sich anschließend Galaxienhaufen bilden. Es stellt sich heraus, dass sich aus den Inhomogenitäten der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung genau die Objekte bilden, die dem Teilchenhorizont am nächsten liegen.
Die wahre Größe des Universums
Wir haben uns also für die Größe des beobachtbaren Universums entschieden. Aber was ist mit der tatsächlichen Größe des gesamten Universums? Die moderne Wissenschaft hat keine Informationen über die tatsächliche Größe des Universums und ob es Grenzen hat. Aber die meisten Wissenschaftler sind sich einig, dass das Universum grenzenlos ist.
Fazit
Das beobachtbare Universum hat eine sichtbare und wahre Grenze, genannt Hubble-Radius (13,75 Milliarden Lichtjahre) bzw. Teilchenradius (45,7 Milliarden Lichtjahre). Diese Grenzen sind vollständig von der Position des Beobachters im Raum abhängig und dehnen sich mit der Zeit aus. Wenn sich der Hubble-Radius strikt mit Lichtgeschwindigkeit ausdehnt, wird die Ausdehnung des Teilchenhorizonts beschleunigt. Offen bleibt die Frage, ob seine Beschleunigung des Teilchenhorizonts weiter anhält und ob er durch Kompression ersetzt wird.
In der Kosmologie gibt es noch keine klare Antwort auf die Frage, die Alter, Form und Größe des Universums betrifft, und es gibt keinen Konsens über seine Endlichkeit. Denn wenn das Universum endlich ist, dann muss es sich entweder zusammenziehen oder ausdehnen. Für den Fall, dass es unendlich ist, verlieren viele Annahmen ihre Bedeutung.
Bereits 1744 hat der Astronom J.F. Shezo war der erste, der daran zweifelte, dass das Universum
Unendlich: Wenn die Anzahl der Sterne schließlich keine Grenzen hat, warum funkelt dann der Himmel nicht und warum ist er dunkel? 1823 argumentierte G. Olbes die Existenz der Grenzen des Universums damit, dass das Licht, das von fernen Sternen auf die Erde kommt, aufgrund der Absorption durch die Substanz, die sich auf ihrem Weg befindet, schwächer werden sollte. Aber in diesem Fall sollte sich diese Substanz selbst aufheizen und nicht schlechter leuchten als jeder Stern. fand seine Bestätigung in der modernen Wissenschaft, die behauptet, dass das Vakuum "nichts" ist, aber gleichzeitig echte physikalische Eigenschaften hat. Natürlich führt die Absorption durch das Vakuum zu einer Erhöhung seiner Temperatur, was dazu führt, dass das Vakuum zu einer sekundären Strahlungsquelle wird. Für den Fall, dass die Dimensionen des Universums tatsächlich unendlich sind, hat das Licht von Sternen, die die Grenzentfernung erreicht haben, eine so starke Rotverschiebung, dass es beginnt, sich mit der Hintergrund-(Sekundär-)Vakuumstrahlung zu vermischen.
Gleichzeitig können wir sagen, dass die von der Menschheit beobachteten endlich sind, da die Entfernung von 24 Gigaparsex selbst endlich ist und die Grenze des hellen kosmischen Horizonts darstellt. Aufgrund der Tatsache, dass es zunimmt, ist das Ende des Universums jedoch in einer Entfernung von 93 Milliarden
Das wichtigste Ergebnis der Kosmologie war die Tatsache der Expansion des Universums. Sie wurde aus Rotverschiebungsbeobachtungen gewonnen und dann nach dem Gesetz von Hubble quantifiziert. Dies führte Wissenschaftler zu dem Schluss, dass die Urknalltheorie bestätigt wird. Laut NASA,
die mit WMAP erhalten wurden, ab dem Moment des Urknalls, entspricht 13,7 Milliarden Jahren. Dieses Ergebnis ist jedoch nur möglich, wenn wir davon ausgehen, dass das der Analyse zugrunde liegende Modell korrekt ist. Bei Verwendung anderer Schätzverfahren erhält man völlig andere Daten.
Wenn man die Struktur des Universums berührt, kann man nicht umhin, etwas über seine Form zu sagen. Bis jetzt wurde nicht die dreidimensionale Figur gefunden, die ihr Bild am besten repräsentieren würde. Diese Schwierigkeit liegt daran, dass noch nicht genau bekannt ist, ob das Universum flach ist. Der zweite Aspekt hängt mit der Tatsache zusammen, dass seine Mehrfachverbindung nicht sicher bekannt ist. Wenn also die Dimensionen des Universums räumlich begrenzt sind, kann man bei einer Bewegung in gerader Linie und in jeder Richtung am Ausgangspunkt landen.
Wie wir sehen, hat der technologische Fortschritt noch nicht das Niveau erreicht, um Fragen nach Alter, Struktur und Größe des Universums genau zu beantworten. Bisher wurden viele Theorien der Kosmologie nicht bestätigt, aber auch nicht widerlegt.
17:45 23/06/2016👁 916
Das Ausmaß des Kosmos ist schwer vorstellbar und noch schwieriger genau zu bestimmen. Aber dank der genialen Erkenntnisse der Physiker glauben wir, eine gute Vorstellung davon zu haben, wie groß der Kosmos ist. "Let's take a walk through" - eine solche Einladung richtete der amerikanische Astronom Harlow Shapley 1920 an eine Audienz in Washington, DC. Zusammen mit seinem Kollegen Heber Curtis nahm er an der sogenannten Great Debate on the Scale of the Universe teil.
Shapley glaubte, dass unsere Galaxie einen Durchmesser von 300.000 hat. Das ist dreimal mehr, als sie heute denken, aber für die damalige Zeit waren die Messungen recht gut. Insbesondere berechnete er die im Allgemeinen korrekten proportionalen Entfernungen innerhalb der Milchstraße – zum Beispiel unsere Position relativ zum Zentrum.
Im frühen 20. Jahrhundert jedoch erschienen 300.000 Lichtjahre vielen Zeitgenossen Shapleys als eine absurd große Zahl. Und die Idee, dass andere wie die Milchstraße – die in sichtbar waren – genauso groß waren, wurde im Allgemeinen nicht ernst genommen.
Ja, und Shapley selbst glaubte, dass die Milchstraße etwas Besonderes sein sollte. „Auch wenn die Spiralen vorhanden sind, sind sie in ihrer Größe nicht mit unserem Sternensystem vergleichbar“, sagte er seinen Zuhörern.
Curtis widersprach. Er dachte, und das zu Recht, dass es viele andere Galaxien im Universum gibt, die wie unsere verstreut sind. Aber sein Ausgangspunkt war die Annahme, dass die Milchstraße viel kleiner war, als Shapley berechnet hatte. Nach Berechnungen von Curtis hatte die Milchstraße einen Durchmesser von nur 30.000 Lichtjahren – oder dreimal kleiner als moderne Berechnungen zeigen.
Dreimal mehr, dreimal weniger - wir sprechen von so großen Entfernungen, dass es durchaus verständlich ist, dass Astronomen, die vor hundert Jahren über dieses Thema nachgedacht haben, so falsch liegen könnten.
Heute sind wir uns ziemlich sicher, dass die Milchstraße einen Durchmesser zwischen 100.000 und 150.000 Lichtjahren hat. Das beobachtbare Universum ist natürlich viel größer. Es wird angenommen, dass sein Durchmesser 93 Milliarden Lichtjahre beträgt. Aber warum so viel Vertrauen? Wie kann man so etwas überhaupt mit messen?
Seit Kopernikus erklärt hat, dass die Erde nicht das Zentrum ist, haben wir immer darum gekämpft, unsere Vorstellungen darüber, was das Universum ist – und vor allem, wie groß es sein kann – umzuschreiben. Wie wir sehen werden, sammeln wir sogar heute noch neue Beweise dafür, dass das gesamte Universum viel größer sein könnte, als wir vor kurzem dachten.
Caitlin Casey, Astronomin an der University of Texas at Austin, studiert das Universum. Sie sagt, dass Astronomen eine Reihe ausgeklügelter Werkzeuge und Messsysteme entwickelt haben, um nicht nur die Entfernung von der Erde zu anderen Körpern in unserem Sonnensystem zu berechnen, sondern auch die Lücken zwischen Galaxien und sogar bis zum äußersten Ende des beobachtbaren Universums.
Die Schritte, um all dies zu messen, gehen durch die Entfernungsskala in der Astronomie. Der erste Schritt dieser Größenordnung ist recht einfach und setzt heutzutage auf moderne Technik.
„Wir können einfach Radiowellen von den nächsten im Sonnensystem abprallen lassen, wie und , und die Zeit messen, die diese Wellen brauchen, um zur Erde zurückzukehren“, sagt Casey. "Die Messungen werden daher sehr genau sein."
Große Radioteleskope wie die in Puerto Rico können die Arbeit erledigen – aber sie können auch mehr. Arecibo zum Beispiel kann diejenigen erkennen, die um unser Sonnensystem herumfliegen, und sogar Bilder von ihnen erstellen, je nachdem, wie Radiowellen von der Oberfläche des Asteroiden abprallen.
Die Verwendung von Radiowellen zur Messung von Entfernungen außerhalb unseres Sonnensystems ist jedoch unpraktisch. Der nächste Schritt in dieser kosmischen Skala ist die Messung der Parallaxe. Wir tun es die ganze Zeit, ohne es zu merken. Menschen verstehen, wie viele Tiere, intuitiv die Entfernung zwischen sich und Objekten, dank der Tatsache, dass wir zwei Augen haben.
Wenn Sie ein Objekt vor sich halten – zum Beispiel eine Hand – und es mit einem offenen Auge betrachten und dann zum anderen Auge wechseln, werden Sie sehen, wie sich Ihre Hand leicht bewegt. Das nennt man Parallaxe. Aus der Differenz dieser beiden Beobachtungen kann die Entfernung zum Objekt bestimmt werden.
Unser Gehirn tut dies auf natürliche Weise mit Informationen von beiden Augen, und Astronomen tun dasselbe mit nahen Sternen, nur mit einem anderen Sinn: Teleskopen.
Stellen Sie sich zwei Augen vor, die zu beiden Seiten unserer Sonne im Weltraum schweben. Dank der Umlaufbahn der Erde haben wir diese Augen und können mit dieser Methode die Verschiebung von Sternen relativ zu Objekten im Hintergrund beobachten.
„Wir messen die Position der Sterne am Himmel, sagen wir im Januar, und dann warten wir sechs Monate und messen die Position derselben Sterne im Juli, wenn wir uns auf der anderen Seite der Sonne befinden“, sagt Casey.
Es gibt jedoch eine Schwelle, ab der Objekte bereits so weit entfernt sind – etwa 100 Lichtjahre –, dass die beobachtete Verschiebung zu klein ist, um eine nützliche Berechnung zu ermöglichen. In dieser Entfernung werden wir noch weit vom Rand unserer eigenen Galaxie entfernt sein.
Der nächste Schritt ist die Installation der Hauptsequenz. Sie stützt sich auf unser Wissen darüber, wie sich Sterne einer bestimmten Größe – sogenannte Hauptreihensterne – im Laufe der Zeit entwickeln.
Erstens ändern sie ihre Farbe und werden mit zunehmendem Alter röter. Indem wir ihre Farbe und Helligkeit genau messen und dies dann mit dem vergleichen, was über die Entfernung zu Hauptreihensternen bekannt ist, wie sie durch trigonometrische Parallaxe gemessen wird, können wir die Position dieser weiter entfernten Sterne abschätzen.
Das Prinzip hinter diesen Berechnungen ist, dass Sterne gleicher Masse und gleichen Alters uns gleich hell erscheinen würden, wenn sie gleich weit von uns entfernt wären. Da dies aber oft nicht der Fall ist, können wir anhand der Differenz der Messwerte herausfinden, wie weit sie wirklich entfernt sind.
Die Hauptreihensterne, die für diese Analyse verwendet werden, gelten als eine der Arten von „Standardkerzen“ – Körpern, deren Größe (oder Helligkeit) wir mathematisch berechnen können. Diese Kerzen sind im ganzen Kosmos verstreut und erhellen das Universum auf vorhersehbare Weise. Aber Hauptreihensterne sind nicht die einzigen Beispiele.
Dieses Verständnis des Zusammenhangs zwischen Helligkeit und Entfernung ermöglicht es uns, die Entfernungen zu noch weiter entfernten Objekten, wie Sternen in anderen Galaxien, zu verstehen. Der Hauptreihenansatz wird nicht mehr funktionieren, weil das Licht dieser Sterne – die Millionen von Lichtjahren entfernt sind, wenn nicht sogar noch weiter – schwierig genau zu analysieren ist.
Aber 1908 machte eine Wissenschaftlerin namens Henrietta Swan Leavitt aus Harvard eine fantastische Entdeckung, die uns half, auch diese kolossalen Entfernungen zu messen. Swan Leavitt erkannte, dass es eine besondere Klasse von Stars gibt -.
„Sie bemerkte, dass eine bestimmte Art von Sternen ihre Helligkeit im Laufe der Zeit ändert, und diese Helligkeitsänderung im Pulsieren dieser Sterne steht in direktem Zusammenhang damit, wie hell sie von Natur aus sind“, sagt Casey.
Mit anderen Worten, ein hellerer Cepheidenstern „pulsiert“ langsamer (über viele Tage) als ein dunklerer Cepheiden. Da Astronomen den Puls eines Cepheiden ganz einfach messen können, können sie sagen, wie hell ein Stern ist. Dann können sie, indem sie beobachten, wie hell es uns erscheint, seine Entfernung berechnen.
Dieses Prinzip ähnelt dem Hauptreihenansatz in dem Sinne, dass die Helligkeit der Schlüssel ist. Wichtig ist jedoch, dass Entfernungen auf verschiedene Arten gemessen werden können. Und je mehr Möglichkeiten wir haben, Entfernungen zu messen, desto besser können wir das wahre Ausmaß unseres kosmischen Hinterhofs verstehen.
Es war die Entdeckung solcher Sterne in unserer eigenen Galaxie, die Harlow Shapley von seiner Größe überzeugte.
In den frühen 1920er Jahren entdeckte Edwin Hubble den nächsten Cepheiden und kam zu dem Schluss, dass er nur eine Million Lichtjahre entfernt war.
Heute ist diese Galaxie nach unserer besten Schätzung 2,54 Millionen Lichtjahre entfernt. Also lag Hubble falsch. Das tut seinen Verdiensten aber keinen Abbruch. Weil wir immer noch versuchen, die Entfernung zu Andromeda zu berechnen. 2,54 Millionen Jahre sind in der Tat das Ergebnis relativ neuer Berechnungen.
Schon jetzt ist das Ausmaß des Universums schwer vorstellbar. Wir können es sehr gut abschätzen, aber in Wahrheit ist es sehr schwierig, die Entfernungen zwischen Galaxien genau zu berechnen. Das Universum ist unglaublich groß. Und unsere Galaxie ist nicht begrenzt.
Hubble maß auch die Helligkeit der Explosion – Typ 1A. Sie können in ziemlich weit entfernten Galaxien gesehen werden, die Milliarden von Lichtjahren entfernt sind. Da die Helligkeit dieser Berechnungen berechnet werden kann, können wir bestimmen, wie weit sie entfernt sind, wie wir es bei den Cepheiden getan haben. Supernovae vom Typ 1A und Cepheiden sind Beispiele dafür, was Astronomen Standardkerzen nennen.
Es gibt noch eine weitere Eigenschaft des Universums, die uns helfen kann, wirklich große Entfernungen zu messen. Das ist Rotverschiebung.
Wenn schon einmal die Sirene eines Krankenwagens oder eines Polizeiautos an Ihnen vorbeigesaust ist, kennen Sie den Doppler-Effekt. Wenn sich der Krankenwagen nähert, ertönt die Sirene lauter, und wenn er sich entfernt, verstummt die Sirene wieder.
Dasselbe passiert mit Lichtwellen, nur in kleinem Maßstab. Wir können diese Veränderung beheben, indem wir das Lichtspektrum entfernter Körper analysieren. Es gibt dunkle Linien in diesem Spektrum, da einzelne Farben von Elementen in und um die Lichtquelle absorbiert werden – zum Beispiel die Oberflächen von Sternen.
Je weiter Objekte von uns entfernt sind, desto weiter verschieben sich diese Linien zum roten Ende des Spektrums. Und das liegt nicht nur daran, dass die Objekte weit von uns entfernt sind, sondern weil sie sich aufgrund der Expansion des Universums im Laufe der Zeit auch von uns entfernen. Und die Beobachtung der Rotverschiebung des Lichts entfernter Galaxien liefert uns tatsächlich den Beweis dafür, dass sich das Universum tatsächlich ausdehnt.
Wussten Sie, dass das Universum, das wir beobachten, ziemlich eindeutige Grenzen hat? Wir sind es gewohnt, das Universum mit etwas Unendlichem und Unbegreiflichem zu assoziieren. Die moderne Wissenschaft auf die Frage nach der "Unendlichkeit" des Universums bietet jedoch eine völlig andere Antwort auf eine solche "offensichtliche" Frage.
Nach modernen Vorstellungen beträgt die Größe des beobachtbaren Universums ungefähr 45,7 Milliarden Lichtjahre (oder 14,6 Gigaparsec). Aber was bedeuten diese Zahlen?
Die erste Frage, die einem gewöhnlichen Menschen in den Sinn kommt, ist, wie das Universum überhaupt nicht unendlich sein kann. Es scheint unbestreitbar zu sein, dass das Gefäß für alles, was um uns herum existiert, keine Grenzen haben sollte. Wenn diese Grenzen existieren, was stellen sie überhaupt dar?
Angenommen, ein Astronaut flog an die Grenzen des Universums. Was wird er vor sich sehen? Stabile Wand? Brandschutzbarriere? Und was steckt dahinter – Leere? Ein anderes Universum? Aber kann Leere oder ein anderes Universum bedeuten, dass wir uns an der Grenze des Universums befinden? Es bedeutet nicht, dass es "nichts" gibt. Leerheit und ein anderes Universum ist auch „etwas“. Aber das Universum ist das, was absolut alles „etwas“ enthält.
Wir kommen zu einem absoluten Widerspruch. Es stellt sich heraus, dass die Grenze des Universums etwas vor uns verbergen sollte, was nicht sein sollte. Oder die Grenze des Universums soll „alles“ von „etwas“ abgrenzen, aber dieses „etwas“ soll auch ein Teil von „allem“ sein. Im Allgemeinen völlige Absurdität. Wie können Wissenschaftler dann die endgültige Größe, Masse und sogar das Alter unseres Universums behaupten? Diese Werte sind zwar unvorstellbar groß, aber dennoch endlich. Argumentiert die Wissenschaft mit dem Offensichtlichen? Schauen wir uns dazu zunächst an, wie die Menschen zu dem modernen Verständnis des Universums kamen.
Grenzen erweitern
Seit jeher interessiert sich der Mensch dafür, wie die Welt um ihn herum beschaffen ist. Sie können keine Beispiele für die drei Wale und andere Versuche der Alten geben, das Universum zu erklären. In der Regel lief es am Ende darauf hinaus, dass die Basis aller Dinge das irdische Firmament ist. Auch in der Antike und im Mittelalter, als die Astronomen über umfangreiche Kenntnisse der Bewegungsgesetze der Planeten entlang der „festen“ Himmelskugel verfügten, blieb die Erde der Mittelpunkt des Universums.
Natürlich gab es auch im antiken Griechenland Menschen, die glaubten, dass sich die Erde um die Sonne dreht. Es gab diejenigen, die über die vielen Welten und die Unendlichkeit des Universums sprachen. Aber konstruktive Rechtfertigungen für diese Theorien entstanden erst an der Wende der wissenschaftlichen Revolution.
Im 16. Jahrhundert gelang dem polnischen Astronomen Nicolaus Copernicus der erste große Durchbruch in der Erkenntnis des Universums. Er bewies eindeutig, dass die Erde nur einer der Planeten ist, die sich um die Sonne drehen. Ein solches System vereinfachte die Erklärung einer so komplexen und komplizierten Bewegung der Planeten in der Himmelssphäre erheblich. Im Falle einer stationären Erde mussten Astronomen allerlei raffinierte Theorien aufstellen, um dieses Verhalten der Planeten zu erklären. Wenn man andererseits annimmt, dass die Erde beweglich ist, ergibt sich die Erklärung für solche komplizierten Bewegungen von selbst. So wurde in der Astronomie ein neues Paradigma namens „Heliozentrismus“ gestärkt.
Viele Sonnen
Aber auch danach beschränkten Astronomen das Universum weiterhin auf die "Sphäre der Fixsterne". Bis ins 19. Jahrhundert konnten sie die Entfernung zu den Leuchten nicht abschätzen. Seit mehreren Jahrhunderten versuchen Astronomen erfolglos, Abweichungen in der Position von Sternen relativ zur Umlaufbahn der Erde (jährliche Parallaxen) zu erkennen. Die Werkzeuge der damaligen Zeit ließen solch genaue Messungen nicht zu.
Schließlich maß der russisch-deutsche Astronom Vasily Struve 1837 die Parallaxe. Dies markierte einen neuen Schritt zum Verständnis des Ausmaßes des Kosmos. Jetzt könnten Wissenschaftler sicher sagen, dass die Sterne entfernte Ebenbilder der Sonne sind. Und unsere Leuchte ist nicht mehr das Zentrum von allem, sondern ein gleichberechtigter „Bewohner“ eines endlosen Sternhaufens.
Astronomen sind dem Verständnis der Ausmaße des Universums noch näher gekommen, denn die Entfernungen zu den Sternen erwiesen sich als wahrhaft ungeheuerlich. Selbst die Größe der Umlaufbahnen der Planeten schien im Vergleich zu diesem Etwas unbedeutend. Als nächstes war es notwendig zu verstehen, wie sich die Sterne konzentrieren.
Viele Milchstraßen
Bereits 1755 nahm der berühmte Philosoph Immanuel Kant die Grundlagen des modernen Verständnisses der großräumigen Struktur des Universums vorweg. Er stellte die Hypothese auf, dass die Milchstraße ein riesiger rotierender Sternhaufen ist. Viele beobachtbare Nebel wiederum sind auch weiter entfernte „Milchstraßen“ – Galaxien. Trotzdem hielten Astronomen bis ins 20. Jahrhundert an der Tatsache fest, dass alle Nebel Quellen der Sternentstehung und Teil der Milchstraße sind.
Die Situation änderte sich, als Astronomen lernten, die Entfernungen zwischen Galaxien zu messen. Die absolute Leuchtkraft solcher Sterne ist streng von der Periode ihrer Variabilität abhängig. Durch den Vergleich ihrer absoluten Leuchtkraft mit der sichtbaren lässt sich die Entfernung zu ihnen mit hoher Genauigkeit bestimmen. Diese Methode wurde Anfang des 20. Jahrhunderts von Einar Hertzschrung und Harlow Shelpie entwickelt. Dank ihm bestimmte der sowjetische Astronom Ernst Epik 1922 die Entfernung zu Andromeda, die sich als um eine Größenordnung größer als die Größe der Milchstraße herausstellte.
Edwin Hubble setzte Epics Unterfangen fort. Indem er die Helligkeit von Cepheiden in anderen Galaxien maß, maß er ihre Entfernung und verglich sie mit der Rotverschiebung in ihren Spektren. So entwickelte er 1929 sein berühmtes Gesetz. Seine Arbeit widerlegte endgültig die festgefahrene Ansicht, dass die Milchstraße der Rand des Universums ist. Es war jetzt eine der vielen Galaxien, die es einst als integralen Bestandteil angesehen hatten. Kants Hypothese wurde fast zwei Jahrhunderte nach ihrer Entwicklung bestätigt.
Anschließend ermöglichte der von Hubble entdeckte Zusammenhang zwischen der Entfernung der Galaxie vom Beobachter und der Geschwindigkeit ihrer Entfernung vom Beobachter, ein vollständiges Bild der großräumigen Struktur des Universums zu erstellen. Es stellte sich heraus, dass die Galaxien nur ein winziger Teil davon waren. Sie verbanden sich zu Clustern, Cluster zu Superclustern. Superhaufen wiederum falten sich zu den größten bekannten Strukturen im Universum – Filamente und Wände. Diese Strukturen grenzen an riesige Supervoids () und bilden eine großräumige Struktur des derzeit bekannten Universums.
Scheinbare Unendlichkeit
Aus dem Vorhergehenden folgt, dass die Wissenschaft in nur wenigen Jahrhunderten allmählich vom Geozentrismus zu einem modernen Verständnis des Universums geflattert ist. Dies beantwortet jedoch nicht, warum wir das Universum heute begrenzen. Schließlich ging es bisher nur um die Größe des Kosmos und nicht um seine Natur.
Der erste, der sich entschied, die Unendlichkeit des Universums zu rechtfertigen, war Isaac Newton. Nachdem er das Gesetz der universellen Gravitation entdeckt hatte, glaubte er, dass, wenn der Raum endlich wäre, alle seine Körper früher oder später zu einem einzigen Ganzen verschmelzen würden. Wenn jemand vor ihm die Idee der Unendlichkeit des Universums ausdrückte, war dies nur in einem philosophischen Schlüssel. Ohne jede wissenschaftliche Begründung. Ein Beispiel dafür ist Giordano Bruno. Übrigens war er wie Kant der Wissenschaft um viele Jahrhunderte voraus. Er war der erste, der erklärte, dass die Sterne ferne Sonnen sind und dass sich auch Planeten um sie drehen.
Es scheint, dass die Tatsache der Unendlichkeit ziemlich vernünftig und offensichtlich ist, aber die Wendepunkte in der Wissenschaft des 20. Jahrhunderts haben diese „Wahrheit“ erschüttert.
Stationäres Universum
Der erste bedeutende Schritt zur Entwicklung eines modernen Modells des Universums wurde von Albert Einstein gemacht. Der berühmte Physiker stellte 1917 sein Modell des stationären Universums vor. Dieses Modell basierte auf der Allgemeinen Relativitätstheorie, die er ein Jahr zuvor entwickelt hatte. Nach seinem Modell ist das Universum zeitlich unendlich und räumlich endlich. Aber schließlich muss, wie bereits erwähnt, nach Newton ein Universum mit endlicher Größe zusammenbrechen. Dazu führte Einstein die kosmologische Konstante ein, die die Anziehungskraft entfernter Objekte kompensierte.
So paradox es auch klingen mag, Einstein hat die Endlichkeit des Universums nicht begrenzt. Seiner Meinung nach ist das Universum eine geschlossene Hülle einer Hypersphäre. Eine Analogie ist die Oberfläche einer gewöhnlichen dreidimensionalen Kugel, beispielsweise eines Globus oder der Erde. Egal wie viel der Reisende die Erde bereist, er wird nie ihren Rand erreichen. Dies bedeutet jedoch nicht, dass die Erde unendlich ist. Der Reisende kehrt einfach an den Ort zurück, an dem er seine Reise begonnen hat.
Auf der Oberfläche der Hypersphäre
Auf die gleiche Weise kann ein Weltraumwanderer, der das Einstein-Universum auf einem Raumschiff überwindet, zur Erde zurückkehren. Nur bewegt sich der Wanderer dieses Mal nicht auf der zweidimensionalen Oberfläche der Kugel, sondern auf der dreidimensionalen Oberfläche der Hypersphäre. Das bedeutet, dass das Universum ein endliches Volumen und damit eine endliche Anzahl von Sternen und Masse hat. Das Universum hat jedoch keine Grenzen und kein Zentrum.
Einstein kam zu solchen Schlussfolgerungen, indem er in seiner berühmten Theorie Raum, Zeit und Schwerkraft miteinander verknüpfte. Vor ihm wurden diese Konzepte als getrennt betrachtet, weshalb der Raum des Universums rein euklidisch war. Einstein bewies, dass die Schwerkraft selbst eine Krümmung der Raumzeit ist. Dies veränderte radikal die frühen Vorstellungen über die Natur des Universums, die auf der klassischen Newtonschen Mechanik und der euklidischen Geometrie basierten.
Expandierendes Universum
Auch dem Entdecker des „neuen Universums“ selbst waren Wahnvorstellungen nicht fremd. Obwohl Einstein das Universum räumlich begrenzte, betrachtete er es weiterhin als statisch. Nach seinem Modell war und bleibt das Universum ewig, und seine Größe bleibt immer gleich. 1922 erweiterte der sowjetische Physiker Alexander Fridman dieses Modell erheblich. Nach seinen Berechnungen ist das Universum keineswegs statisch. Es kann sich im Laufe der Zeit ausdehnen oder zusammenziehen. Es ist bemerkenswert, dass Friedman zu einem solchen Modell kam, das auf derselben Relativitätstheorie basiert. Es gelang ihm, diese Theorie korrekter anzuwenden, indem er die kosmologische Konstante umging.
Albert Einstein akzeptierte eine solche "Korrektur" nicht sofort. Zu Hilfe dieses neuen Modells kam die bereits erwähnte Entdeckung von Hubble. Der Rückgang der Galaxien bewies unbestreitbar die Tatsache der Expansion des Universums. Also musste Einstein seinen Fehler eingestehen. Nun hatte das Universum ein bestimmtes Alter, das streng von der Hubble-Konstante abhängt, die die Geschwindigkeit seiner Expansion charakterisiert.
Weiterentwicklung der Kosmologie
Als Wissenschaftler versuchten, dieses Problem zu lösen, wurden viele andere wichtige Komponenten des Universums entdeckt und verschiedene Modelle davon entwickelt. So stellte Georgy Gamow 1948 die Hypothese des „heißen Universums“ vor, die später zur Urknalltheorie wurde. Die Entdeckung im Jahr 1965 bestätigte seinen Verdacht. Jetzt konnten Astronomen das Licht beobachten, das von dem Moment an kam, als das Universum transparent wurde.
Dunkle Materie, 1932 von Fritz Zwicky vorhergesagt, wurde 1975 bestätigt. Dunkle Materie erklärt tatsächlich die Existenz von Galaxien, Galaxienhaufen und die Struktur des Universums als Ganzes. So haben Wissenschaftler gelernt, dass der größte Teil der Masse des Universums vollständig unsichtbar ist.
Schließlich wurde 1998 bei der Untersuchung der Entfernung zu entdeckt, dass sich das Universum mit Beschleunigung ausdehnt. Dieser nächste Wendepunkt in der Wissenschaft führte zum modernen Verständnis der Natur des Universums. Von Einstein eingeführt und von Friedmann widerlegt, fand der kosmologische Koeffizient wieder seinen Platz im Modell des Universums. Das Vorhandensein eines kosmologischen Koeffizienten (kosmologische Konstante) erklärt seine beschleunigte Expansion. Um das Vorhandensein der kosmologischen Konstante zu erklären, wurde das Konzept eingeführt - ein hypothetisches Feld, das den größten Teil der Masse des Universums enthält.
Die aktuelle Vorstellung von der Größe des beobachtbaren Universums
Das aktuelle Modell des Universums wird auch als ΛCDM-Modell bezeichnet. Der Buchstabe "Λ" bedeutet das Vorhandensein der kosmologischen Konstante, die die beschleunigte Expansion des Universums erklärt. „CDM“ bedeutet, dass das Universum mit kalter dunkler Materie gefüllt ist. Jüngste Studien legen nahe, dass die Hubble-Konstante etwa 71 (km/s)/Mpc beträgt, was dem Alter des Universums von 13,75 Milliarden Jahren entspricht. Wenn wir das Alter des Universums kennen, können wir die Größe seines beobachtbaren Bereichs abschätzen.
Gemäß der Relativitätstheorie können Informationen über kein Objekt den Beobachter mit einer Geschwindigkeit erreichen, die größer ist als die Lichtgeschwindigkeit (299792458 m/s). Es stellt sich heraus, dass der Betrachter nicht nur ein Objekt sieht, sondern seine Vergangenheit. Je weiter das Objekt davon entfernt ist, desto weiter entfernt sieht es aus. Wenn wir zum Beispiel den Mond betrachten, sehen wir, wie er vor etwas mehr als einer Sekunde war, die Sonne - vor mehr als acht Minuten, die nächsten Sterne - Jahre, Galaxien - vor Millionen von Jahren usw. In Einsteins stationärem Modell hat das Universum keine Altersgrenze, was bedeutet, dass sein beobachtbarer Bereich auch durch nichts begrenzt ist. Der Beobachter, der mit immer fortschrittlicheren astronomischen Instrumenten ausgestattet ist, wird immer weiter entfernte und alte Objekte beobachten.
Beim modernen Modell des Universums haben wir ein anderes Bild. Demnach hat das Universum ein Alter und damit die Grenze der Beobachtung. Das heißt, seit der Geburt des Universums hätte kein Photon Zeit gehabt, eine Entfernung von mehr als 13,75 Milliarden Lichtjahren zurückzulegen. Es stellt sich heraus, dass wir sagen können, dass das beobachtbare Universum vom Beobachter aus durch eine kugelförmige Region mit einem Radius von 13,75 Milliarden Lichtjahren begrenzt ist. Dies ist jedoch nicht ganz richtig. Vergessen Sie nicht die Ausdehnung des Weltraums. Bis das Photon den Beobachter erreicht, ist das Objekt, das es ausgesendet hat, bereits 45,7 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt. Jahre. Diese Größe ist der Teilchenhorizont und die Grenze des beobachtbaren Universums.
Über dem Horizont
Die Größe des beobachtbaren Universums wird also in zwei Typen unterteilt. Die scheinbare Größe, auch Hubble-Radius genannt (13,75 Milliarden Lichtjahre). Und die wahre Größe, genannt Teilchenhorizont (45,7 Milliarden Lichtjahre). Es ist wichtig, dass diese beiden Horizonte in keiner Weise die wahre Größe des Universums charakterisieren. Erstens hängen sie von der Position des Beobachters im Raum ab. Zweitens verändern sie sich im Laufe der Zeit. Im Fall des ΛCDM-Modells dehnt sich der Partikelhorizont mit einer größeren Rate als der Hubble-Horizont aus. Die Frage, ob sich dieser Trend in Zukunft ändern wird, gibt die moderne Wissenschaft nicht zu beantworten. Aber wenn wir davon ausgehen, dass sich das Universum mit Beschleunigung weiter ausdehnt, dann werden all die Objekte, die wir jetzt sehen, früher oder später aus unserem „Sichtfeld“ verschwinden.
Das bisher von Astronomen am weitesten entfernte Licht ist das CMB. Wenn sie es untersuchen, sehen Wissenschaftler das Universum so, wie es 380.000 Jahre nach dem Urknall war. In diesem Moment kühlte das Universum so stark ab, dass es freie Photonen aussenden konnte, die heute mit Hilfe von Radioteleskopen eingefangen werden. Zu dieser Zeit gab es im Universum keine Sterne oder Galaxien, sondern nur eine durchgehende Wolke aus Wasserstoff, Helium und einer vernachlässigbaren Menge anderer Elemente. Aus den in dieser Wolke beobachteten Inhomogenitäten werden sich anschließend Galaxienhaufen bilden. Es stellt sich heraus, dass sich aus den Inhomogenitäten der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung genau die Objekte bilden, die dem Teilchenhorizont am nächsten liegen.
Wahre Grenzen
Ob das Universum wahre, nicht beobachtbare Grenzen hat, ist immer noch Gegenstand pseudowissenschaftlicher Spekulationen. Auf die eine oder andere Weise konvergieren alle auf die Unendlichkeit des Universums, aber sie interpretieren diese Unendlichkeit auf völlig unterschiedliche Weise. Einige betrachten das Universum als multidimensional, wobei unser "lokales" dreidimensionales Universum nur eine seiner Schichten ist. Andere sagen, dass das Universum fraktal ist, was bedeutet, dass unser lokales Universum ein Teilchen eines anderen sein könnte. Vergessen Sie nicht die verschiedenen Modelle des Multiversums mit seinen geschlossenen, offenen, parallelen Universen, Wurmlöchern. Und viele, viele weitere verschiedene Versionen, deren Anzahl nur durch die menschliche Vorstellungskraft begrenzt ist.
Aber wenn wir den kalten Realismus einschalten oder uns einfach von all diesen Hypothesen entfernen, dann können wir davon ausgehen, dass unser Universum ein endloser homogener Behälter aller Sterne und Galaxien ist. Darüber hinaus werden an jedem sehr weit entfernten Punkt, sei es in Milliarden von Gigaparsec von uns entfernt, alle Bedingungen genau gleich sein. An diesem Punkt werden der Teilchenhorizont und die Hubble-Sphäre genau gleich sein mit der gleichen Reliktstrahlung an ihrem Rand. Um sie herum werden die gleichen Sterne und Galaxien sein. Interessanterweise widerspricht dies nicht der Expansion des Universums. Schließlich dehnt sich nicht nur das Universum aus, sondern auch sein Raum. Die Tatsache, dass im Moment des Urknalls das Universum aus einem Punkt entstand, sagt nur aus, dass die damals unendlich kleinen (praktisch null) Größen jetzt zu unvorstellbar großen geworden sind. In Zukunft werden wir diese Hypothese verwenden, um das Ausmaß des beobachtbaren Universums klar zu verstehen.
Visuelle Darstellung
Verschiedene Quellen bieten alle Arten von visuellen Modellen, die es den Menschen ermöglichen, das Ausmaß des Universums zu erkennen. Es genügt uns jedoch nicht zu erkennen, wie groß der Kosmos ist. Es ist wichtig zu verstehen, wie sich Konzepte wie der Hubble-Horizont und der Teilchenhorizont tatsächlich manifestieren. Stellen wir uns dazu unser Modell Schritt für Schritt vor.
Vergessen wir, dass die moderne Wissenschaft nichts über die „fremde“ Region des Universums weiß. Verwerfen wir die Versionen über die Multiversen, das fraktale Universum und seine anderen "Varietäten", stellen wir uns vor, dass es einfach unendlich ist. Wie bereits erwähnt, widerspricht dies nicht der Ausdehnung seines Raums. Natürlich berücksichtigen wir die Tatsache, dass seine Hubble-Sphäre und die Partikelsphäre 13,75 bzw. 45,7 Milliarden Lichtjahre entfernt sind.
Die Skala des Universums
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Versuchen wir zunächst, uns vorzustellen, wie groß die Universalskalen sind. Wenn Sie unseren Planeten bereist haben, können Sie sich gut vorstellen, wie groß die Erde für uns ist. Stellen Sie sich nun unseren Planeten als ein Buchweizenkorn vor, das sich in einer Umlaufbahn um die Wassermelonen-Sonne bewegt, die so groß ist wie ein halbes Fußballfeld. In diesem Fall entspricht die Umlaufbahn von Neptun der Größe einer kleinen Stadt, der Fläche - zum Mond, der Fläche der Grenze des Einflusses der Sonne - zum Mars. Es stellt sich heraus, dass unser Sonnensystem so viel größer ist als die Erde, wie der Mars größer ist als Buchweizen! Aber das ist nur der Anfang.
Stellen Sie sich nun vor, dass dieser Buchweizen unser System ist, dessen Größe ungefähr einem Parsec entspricht. Dann wird die Milchstraße die Größe von zwei Fußballstadien haben. Dies wird uns jedoch nicht genügen. Wir müssen die Milchstraße auf einen Zentimeter verkleinern. Es wird irgendwie Kaffeeschaum ähneln, der in einen Strudel inmitten des kaffeeschwarzen intergalaktischen Raums gewickelt ist. Zwanzig Zentimeter davon entfernt befindet sich das gleiche spiralförmige "Baby" - der Andromeda-Nebel. Um sie herum wird ein Schwarm kleiner Galaxien in unserem Lokalen Cluster sein. Die scheinbare Größe unseres Universums wird 9,2 Kilometer betragen. Wir haben die universellen Dimensionen verstanden.
Innerhalb der universellen Blase
Es reicht uns jedoch nicht aus, die Skala selbst zu verstehen. Es ist wichtig, das Universum in Dynamik zu realisieren. Stellen Sie sich uns als Riesen vor, für die die Milchstraße einen Zentimeter Durchmesser hat. Wie gerade erwähnt, befinden wir uns in einer Kugel mit einem Radius von 4,57 und einem Durchmesser von 9,24 Kilometern. Stellen Sie sich vor, wir könnten in diesem Ball schweben, reisen und ganze Megaparsecs in einer Sekunde überwinden. Was werden wir sehen, wenn unser Universum unendlich ist?
Natürlich werden vor uns unzählige Galaxien aller Art erscheinen. Elliptisch, spiralförmig, unregelmäßig. Einige Bereiche werden davon wimmeln, andere werden leer sein. Das Hauptmerkmal wird sein, dass sie alle visuell bewegungslos sein werden, während wir bewegungslos sein werden. Aber sobald wir einen Schritt machen, beginnen sich die Galaxien selbst zu bewegen. Wenn wir zum Beispiel in der Lage sind, das mikroskopisch kleine Sonnensystem im Zentimeterbereich der Milchstraße zu sehen, können wir seine Entwicklung beobachten. Nachdem wir uns 600 Meter von unserer Galaxie entfernt haben, werden wir die Sonne des Protosterns und die protoplanetare Scheibe zum Zeitpunkt ihrer Entstehung sehen. Wenn wir uns ihm nähern, werden wir sehen, wie die Erde erscheint, Leben geboren wird und der Mensch erscheint. Auf die gleiche Weise werden wir sehen, wie sich Galaxien verändern und bewegen, wenn wir uns von ihnen entfernen oder uns ihnen nähern.
Je weiter entfernte Galaxien wir also betrachten, desto älter werden sie für uns sein. Die entferntesten Galaxien werden sich also weiter als 1300 Meter von uns entfernt befinden, und an der Wende von 1380 Metern werden wir bereits Reliktstrahlung sehen. Es stimmt, diese Entfernung wird für uns imaginär sein. Wenn wir uns jedoch dem CMB nähern, werden wir ein interessantes Bild sehen. Natürlich werden wir beobachten, wie sich aus der anfänglichen Wasserstoffwolke Galaxien bilden und entwickeln. Wenn wir eine dieser geformten Galaxien erreichen, werden wir verstehen, dass wir nicht 1,375 Kilometer, sondern ganze 4,57 Kilometer überwunden haben.
Herunterskalieren
Dadurch werden wir noch größer. Jetzt können wir ganze Hohlräume und Wände in der Faust platzieren. Wir werden uns also in einer ziemlich kleinen Blase wiederfinden, aus der es unmöglich ist, herauszukommen. Die Entfernung zu Objekten am Rand der Blase wird nicht nur größer, wenn sie sich nähern, sondern der Rand selbst bewegt sich unbegrenzt. Das ist der springende Punkt bei der Größe des beobachtbaren Universums.
Egal wie groß das Universum ist, für den Beobachter wird es immer eine begrenzte Blase bleiben. Der Beobachter wird immer im Zentrum dieser Blase sein, tatsächlich ist er ihr Zentrum. Beim Versuch, zu einem Objekt am Rand der Blase zu gelangen, verschiebt der Beobachter sein Zentrum. Wenn Sie sich dem Objekt nähern, entfernt sich dieses Objekt immer weiter vom Rand der Blase und verändert sich gleichzeitig. Beispielsweise wird aus einer formlosen Wasserstoffwolke eine vollwertige Galaxie oder ein Galaxienhaufen. Darüber hinaus wird der Weg zu diesem Objekt größer, wenn Sie sich ihm nähern, da sich der umgebende Raum selbst ändert. Wenn wir zu diesem Objekt kommen, bewegen wir es nur vom Rand der Blase in ihre Mitte. Am Rande des Universums flackert auch die Reliktstrahlung.
Wenn wir davon ausgehen, dass sich das Universum weiterhin mit beschleunigter Geschwindigkeit ausdehnt, sich im Zentrum der Blase befindet und sich Milliarden, Billionen und sogar noch höhere Größenordnungen von Jahren in der Zukunft winden, werden wir ein noch interessanteres Bild erkennen. Obwohl unsere Blase auch an Größe zunehmen wird, werden sich ihre mutierenden Komponenten noch schneller von uns entfernen und den Rand dieser Blase verlassen, bis jedes Teilchen des Universums in seiner einsamen Blase auseinanderwandert, ohne die Fähigkeit, mit anderen Teilchen zu interagieren.
Die moderne Wissenschaft hat also keine Informationen darüber, was die wahren Dimensionen des Universums sind und ob es Grenzen hat. Aber wir wissen mit Sicherheit, dass das beobachtbare Universum eine sichtbare und wahre Grenze hat, die als Hubble-Radius (13,75 Milliarden Lichtjahre) bzw. Teilchenradius (45,7 Milliarden Lichtjahre) bezeichnet wird. Diese Grenzen sind vollständig von der Position des Beobachters im Raum abhängig und dehnen sich mit der Zeit aus. Wenn sich der Hubble-Radius strikt mit Lichtgeschwindigkeit ausdehnt, wird die Ausdehnung des Teilchenhorizonts beschleunigt. Offen bleibt die Frage, ob seine Teilchenhorizont-Beschleunigung weiter andauert und zur Kontraktion übergeht.
