Чи справді Всесвіт нескінченний: відповідь фізиків про його розмір і форму може дуже здивувати

Про це пише Popular Science.

Який розмір Всесвіту?

Сара Вебб, астрофізик із Технологічного університету Свінберна, Австралія, каже, що, можливо, для багатьох буде великим розчаруванням той факт, що наразі немає жодного фізичного способу, за допомогою якого можна було б з'ясувати, наскільки великим є Всесвіт.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Хоча астрофізики вважають, що Всесвіт точно має ширину понад 93 млрд світлових років. Один світловий рік дорівнює приблизно 9,5 трильйонам кілометрів. Для порівняння відстань до Місяця становить менше 400 000 км, а довжина екватора Землі становить майже 40 000 км.

Що мається на увазі під шириною Всесвіту? Так учені описують діаметр сфери так званого спостережуваного Всесвіту, у центрі якого розташована Земля.

З огляду на те, що Всесвіт, як вважається, народився внаслідок Великого вибуху 13,8 млрд років тому, то найдавніше світло летіло до нас зі швидкістю світла 13,8 млрд років. Виходить воно прийшло з відстані 13,8 млрд світлових років. Але спостережуваний Всесвіт насправді має набагато більший розмір і простягається в усіх напрямках, тому що всю свою історію він розширюється. Це означає, що світло, яке виникло 13,8 млрд років тому, насправді подолало відстань у 46,5 млрд світлових років через розширення простору. Якщо вважати цю відстань радіусом сфери спостережуваного Всесвіту, то множимо її на два і отримуємо 93 млрд світлових років.

За словами Вебб, людям складно уявити, що простір насправді розширюється швидше за швидкість світла. Хоча вчені не мають твердих доказів загального розміру Всесвіту, Вебб вважає, що він, цілком можливо, нескінченний. Адже жодних причин, щоб Всесвіт мав обмежений розмір, і це також неймовірно складно уявити людям, які не пов'язані з астрофізикою.

Яку форму має Всесвіт?

Водночас астрофізики, хоча й сперечаються про те, чи є край у Всесвіту, згодні з тим, що він має плоску форму. Можливо, це не така форма, яку ви можете собі уявити.

За словами Вебб, плоска форма Всесвіту не означає, що він двомірний. Це означає, що подорож уперед без зміни напрямку у Всесвіті ніколи не поверне вас туди, звідки ви почали. Учені вважають, що Всесвіт найімовірніше має форму чотиривимірного аркуша паперу.

Всесвіт постійно розширюється

Майже 100 років тому астрономи вперше з'ясували, що Всесвіт не є статичним об'єктом, а постійно розширюється. Це вдалося з'ясувати завдяки світлу інших галактик, яке змінюється в міру їхнього віддалення від нас. Що далі галактика, то червонішим стає її світло.

Майже 30 років тому астрофізики вперше виявили, що Всесвіт не тільки розширюється, а й темна енергія прискорює його розширення. За словами Ебігейл Лі, астронома з Чиказького університету, США, темна енергія є загадковою силою, яка відштовхує космічну матерію та об'єкти.

Наскільки швидко розширюється Всесвіт?

Астроном Едвін Габбл наприкінці 20-х років минулого століття першим припустив, що Всесвіт розширюється зі швидкістю приблизно 500 км/с на мегапарсек, де мегапарсек дорівнює 3,26 млн світлових років. Швидкість розширення Всесвіту потім вчені стали називати постійною Габбла, хоча виявилося, що початкова оцінка вченого була неправильною.

Зараз астрофізики вважають, що швидкість розширення Всесвіту становить від 65 до 75 км/с на мегапарсек. Постійна Габбла залежить як від часу, так і від відстані. Вона більша у великих областях простору і на більш тривалих проміжках часу. І питання про точну швидкість розширення космосу залишається невирішеним. Залежно від того, як учені проводять вимірювання, виходять різні результати.

Спостереження за змінними зірками цефеїдами показують, що постійна Габбла становить приблизно 73 км/с на мегапарсек, а вимірювання реліктового випромінювання (першого світла Всесвіту) показує інше значення — 67 км/с на мегапарсек.

Вебб вважає, що, можливо, розбіжність у значеннях швидкості розширення Всесвіту може бути спричинена помилками у вимірах. Але також можливо, що сили темної енергії, які викликають розширення Всесвіту, не повністю однорідні. Можливо, потрібна нова теорія фізики, щоб вирішити цю загадку.

Як уже писав Фокус, фізики з'ясували, чому у Всесвіті так багато найпоширенішого хімічного елемента. Всесвіт заповнений величезною кількістю молекулярного водню і фізики вважають, що атоми водню зливаються в молекули завдяки речовині, яка також заповнює весь космос.