Πόσο μεγάλο είναι το σύμπαν; How Big is the Universe?

Called the eXtreme Deep Field, or XDF, the photo was assembled by combining 10 years of NASA Hubble Space Telescope photographs taken of a patch of sky at the center of the original Hubble Ultra Deep Field. The XDF is a small fraction of the angular diameter of the full Moon. Credit: NASA, ESA, G. Illingworth, D. Magee, and P. Oesch (University of California, Santa Cruz), R. Bouwens (Leiden University), and the HUDF09 Team 

Η πρόοδος της επιστήμης και της τεχνολογίας μας έχουν βοηθήσει να προσδιορίσουμε με αρκετά μεγάλη ακρίβεια την ηλικία του Σύμπαντος το οποίο γεννήθηκε με μία Μεγάλη Έκρηξη πριν από περίπου 13.8 δισεκατομμύρια χρόνια.

Τον απόηχο από τη Μεγάλη Έκρηξη τον λαμβάνουμε ακόμη στη μορφή μιας ακτινοβολίας μικροκυμάτων. Το πόσο όμως μεγάλωσε το Σύμπαν στη διάρκεια της ζωής του είναι κάτι που παραμένει άγνωστο στους επιστήμονες αφού εξαρτάται από ένα πλήθος παραγόντων τους οποίους δε μπορούν ακόμη να προσδιορίσουν.

Καθώς το φως ταξιδεύει με τη μεγαλύτερη δυνατή ταχύτητα στο Σύμπαν, γύρω από τον πλανήτη μας δημιουργείται μία νοητή σφαίρα με ακτίνα 13.8 δισεκατομμυρίων ετών φωτός, η οποία αντιστοιχεί στο μέρος του Σύμπαντος που μπορούμε να παρατηρήσουμε.

Το Σύμπαν όμως είναι μεγαλύτερο από τη σφαίρα αυτή, ενώ διαρκώς μεγεθύνεται αφού γνωρίζουμε πως διαστέλλεται και μάλιστα με επιταχυνόμενο ρυθμό. Έτσι, ένα άστρο που βλέπουμε σήμερα στις παρυφές του παρατηρήσιμου Σύμπαντος (13.8 δις έτη φωτός μακριά μας) στην πραγματικότητα απέχει πολύ περισσότερο (46 δις έτη φωτός) εξαιτίας της διαστολής του Σύμπαντος η οποία μπορεί να μεταφραστεί και ως διαστολή των ίδιων των αποστάσεων μεταξύ των αντικειμένων. Καταλήγουμε έτσι σε ένα Σύμπαν που γνωρίζουμε πως έχει διάμετρο τουλάχιστον ίση με 92 δισεκατομμύρια έτη φωτός, αν και δεν υπάρχει κανένας λόγος να μην είναι πολύ μεγαλύτερο.

Ένα ακόμη ερώτημα που σχετίζεται με τον προσδιορισμό του μεγέθους του Σύμπαντος είναι το σχήμα του. Από τη γεωμετρία του που μπορεί να είναι επίπεδη, κλειστή ή ανοικτή προκύπτουν τα αντίστοιχα σχήματα: επίπεδο, σφαίρα ή ένας αρνητικά κυρτωμένος χώρος που μοιάζει με σέλλα.

The detailed, all-sky picture of the infant universe created from nine years of WMAP data. Credit: NASA / WMAP Science Team

Αν και το πιο απίθανο από τα παραπάνω σενάρια είναι ένα επίπεδο Σύμπαν, καθώς απαιτεί μία συγκεκριμένη σταθερά που ονομάζεται παράμετρος πυκνότητας Ω να έχει ακριβώς την τιμή 1, οι τελευταίες ενδείξεις από διαστημικές παρατηρήσεις (WMAP, Planck) υποδεικνύουν πως το Σύμπαν μας είναι μάλλον επίπεδο, με περιθώριο λάθους μόνο 0.4%.

 

Σχετικό με το σχήμα του Σύμπαντος είναι και το εάν είναι άπειρο ή πεπερασμένο καθώς ένα σφαιρικό Σύμπαν έχει πεπερασμένο μέγεθος (αλλά όχι όρια), ενώ ένα ανοικτό (αρνητικά κυρτωμένο) Σύμπαν είναι άπειρο. Για την ώρα αλλά και για το προσεχές μέλλον λοιπόν παραμένει ανοικτό ακόμη και το ερώτημα του αν θα καταφέρουμε ποτέ να προσδιορίσουμε το μέγεθος του Σύμπαντος και τη σχετική μας θέση μέσα σε αυτό.