ขนาดของจักรวาล: จากทางช้างเผือกไปจนถึง Metagalaxy ขนาดของจักรวาลของเราคืออะไร
นอกจักรวาลคืออะไร? คำถามนี้ซับซ้อนเกินไปสำหรับความเข้าใจของมนุษย์ นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าประการแรกจำเป็นต้องกำหนดขอบเขตของมันและมันก็ยังห่างไกลจากเรื่องง่าย
คำตอบที่ยอมรับโดยทั่วไปจะพิจารณาเฉพาะเอกภพที่สังเกตได้ ตามที่เขาพูดขนาดจะถูกกำหนดโดยความเร็วแสงเนื่องจากเป็นไปได้ที่จะเห็นเฉพาะแสงที่เปล่งออกมาหรือสะท้อนจากวัตถุในอวกาศ เป็นไปไม่ได้ที่จะมองไปไกลกว่าแสงที่อยู่ไกลที่สุดซึ่งเดินทางไปตลอดการดำรงอยู่ของจักรวาล
พื้นที่ยังคงเติบโต แต่ยังคงแน่นอน ขนาดของมันบางครั้งเรียกว่าปริมาตรของฮับเบิลหรือทรงกลม บุคคลในจักรวาลอาจจะไม่มีทางรู้ได้เลยว่าอะไรอยู่เหนือขอบเขตของมัน ดังนั้นสำหรับการสำรวจทั้งหมดนี่เป็นพื้นที่เดียวที่คุณจะต้องมีปฏิสัมพันธ์ด้วย อย่างน้อยในอนาคตอันใกล้.
ความยิ่งใหญ่
ใคร ๆ ก็รู้ว่าจักรวาลนั้นยิ่งใหญ่ ยืดยาวกี่ล้านปีแสง
นักดาราศาสตร์กำลังศึกษารังสีคอสมิกของพื้นหลังไมโครเวฟอย่างละเอียดซึ่งเป็นแสงระเรื่อของบิ๊กแบง พวกเขากำลังมองหาความเชื่อมโยงระหว่างสิ่งที่เกิดขึ้นบนฟากหนึ่งของท้องฟ้ากับสิ่งที่เกิดขึ้นอีกด้านหนึ่ง และจนถึงขณะนี้ไม่มีหลักฐานว่ามีอะไรเหมือนกัน ซึ่งหมายความว่าเป็นเวลา 13.8 พันล้านปีในทิศทางใด ๆ จักรวาลจะไม่เกิดซ้ำรอยเดิม จำเป็นต้องใช้เวลามากเพื่อให้แสงส่องถึงขอบที่มองเห็นได้อย่างน้อยที่สุดของพื้นที่นี้
เรายังคงกังวลกับคำถามที่ว่าอะไรคือสิ่งที่อยู่เหนือขอบเขตของจักรวาลที่สามารถสังเกตได้ นักดาราศาสตร์ยอมรับว่าอวกาศไม่มีที่สิ้นสุด “ สสาร” ในตัวมัน (พลังงานกาแล็กซี ฯลฯ ) มีการกระจายในลักษณะเดียวกับในจักรวาลที่สังเกตได้ทุกประการ หากเป็นจริงความผิดปกติต่างๆของสิ่งที่อยู่บนขอบจะปรากฏขึ้น
มีดาวเคราะห์นอกปริมาณฮับเบิลมากกว่าที่แตกต่างกัน คุณจะพบทุกสิ่งที่มีอยู่ที่นั่นเท่านั้น หากคุณไปไกลพอคุณอาจพบระบบสุริยะอื่นกับโลกซึ่งเหมือนกันในทุก ๆ ด้านยกเว้นว่าคุณทานโจ๊กแทนไข่กวนเป็นอาหารเช้า หรือไม่มีอาหารเช้าเลย หรือสมมติว่าคุณตื่น แต่เช้าและปล้นธนาคาร
ในความเป็นจริงนักจักรวาลวิทยาเชื่อว่าหากคุณไปไกลพอคุณจะพบทรงกลมของฮับเบิลอีกอันซึ่งเหมือนกับของเราโดยสิ้นเชิง นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่เชื่อว่าจักรวาลที่เรารู้จักมีขอบเขต สิ่งที่อยู่นอกเหนือจากนั้นยังคงเป็นปริศนาที่ยิ่งใหญ่ที่สุด
หลักการจักรวาล
แนวคิดนี้หมายความว่าโดยไม่คำนึงถึงสถานที่และทิศทางของผู้สังเกตทุกคนเห็นภาพเดียวกันของจักรวาล แน่นอนว่าสิ่งนี้ใช้ไม่ได้กับการศึกษาขนาดเล็ก ความเป็นเนื้อเดียวกันของพื้นที่ดังกล่าวเกิดจากความเท่าเทียมกันของทุกจุด ปรากฏการณ์นี้สามารถตรวจพบได้ในขนาดของกระจุกดาราจักรเท่านั้น
สิ่งที่คล้ายกับแนวคิดนี้ถูกเสนอครั้งแรกโดยเซอร์ไอแซกนิวตันในปีค. ศ. 1687 และต่อมาในศตวรรษที่ 20 สิ่งนี้ก็ได้รับการยืนยันจากการสังเกตของนักวิทยาศาสตร์คนอื่น ๆ ตามหลักเหตุผลถ้าทุกอย่างเกิดขึ้นจากจุดหนึ่งของบิ๊กแบงแล้วขยายไปสู่จักรวาลสิ่งนั้นก็จะยังคงเป็นเนื้อเดียวกัน
ระยะทางที่สามารถสังเกตหลักการทางจักรวาลวิทยาเพื่อค้นหาการกระจายตัวของสสารอย่างสม่ำเสมอนี้อยู่ห่างจากโลกประมาณ 300 ล้านปีแสง
อย่างไรก็ตามทั้งหมดนี้เปลี่ยนไปในปี 1973 จากนั้นก็พบความผิดปกติที่ละเมิดหลักการทางจักรวาลวิทยา
ตัวดึงดูดที่ยอดเยี่ยม
พบความเข้มข้นของมวลมหาศาลในระยะ 250 ล้านปีแสงใกล้กลุ่มดาวไฮดราและเซนทอรัส น้ำหนักของมันมากจนเทียบได้กับมวลหลายหมื่นของทางช้างเผือก ความผิดปกตินี้คิดว่าเป็นซูเปอร์คลัสเตอร์ของกาแลคซี
วัตถุนี้มีชื่อว่า Great Attractor แรงโน้มถ่วงของมันรุนแรงมากจนส่งผลกระทบต่อดาราจักรอื่นและกระจุกดาวในช่วงหลายร้อยปีแสง เป็นเวลานานมันยังคงเป็นหนึ่งในความลับที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของจักรวาล
ในปี 1990 มีการค้นพบว่าการเคลื่อนที่ของกระจุกกาแลคซีขนาดมหึมาที่เรียกว่า Great Attractor มีแนวโน้มที่จะไปยังพื้นที่อื่นนอกเหนือจากขอบจักรวาล จนถึงขณะนี้กระบวนการนี้สามารถสังเกตได้แม้ว่าความผิดปกติจะอยู่ใน "เขตหลีกเลี่ยง" ก็ตาม
พลังงานมืด
ตามกฎของฮับเบิลกาแลคซีทั้งหมดจะต้องเคลื่อนที่ห่างจากกันเท่า ๆ กันโดยรักษาหลักการทางจักรวาลวิทยา อย่างไรก็ตามในปี 2551 มีการค้นพบใหม่ปรากฏขึ้น
Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) ตรวจพบกลุ่มก้อนขนาดใหญ่ที่เคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกันด้วยความเร็วสูงถึง 600 ไมล์ต่อวินาที พวกเขาทั้งหมดมุ่งหน้าไปยังพื้นที่เล็ก ๆ ของท้องฟ้าระหว่างกลุ่มดาว Centaurus และ Parus
ไม่มีเหตุผลที่ชัดเจนสำหรับเรื่องนี้และเนื่องจากเป็นปรากฏการณ์ที่อธิบายไม่ได้จึงถูกเรียกว่า "พลังงานมืด" มันเกิดจากบางสิ่งที่อยู่นอกจักรวาลที่สังเกตได้ ปัจจุบันมีเพียงการคาดเดาเกี่ยวกับธรรมชาติของมัน
หากกระจุกกาแลคซีถูกดึงเข้าหาหลุมดำขนาดมหึมาการเคลื่อนที่ของพวกมันควรจะเร่งความเร็วขึ้น พลังงานมืดบ่งบอกถึงความเร็วคงที่ของร่างกายจักรวาลในหลายพันล้านปีแสง
สาเหตุหนึ่งที่เป็นไปได้สำหรับกระบวนการนี้คือโครงสร้างขนาดใหญ่ที่อยู่นอกจักรวาล พวกมันมีอิทธิพลแรงดึงดูดมหาศาล ไม่มีโครงสร้างขนาดยักษ์ภายในจักรวาลที่สังเกตได้ซึ่งมีแรงโน้มถ่วงเพียงพอที่จะทำให้เกิดปรากฏการณ์นี้ แต่ไม่ได้หมายความว่าพวกมันไม่สามารถอยู่นอกพื้นที่ที่สังเกตได้
นี่หมายความว่าโครงสร้างของจักรวาลไม่สม่ำเสมอ สำหรับโครงสร้างนั้นพวกมันสามารถเป็นอะไรก็ได้ตั้งแต่มวลรวมของสสารไปจนถึงพลังงานในระดับที่แทบจะจินตนาการ เป็นไปได้ว่าสิ่งเหล่านี้กำลังชี้นำแรงดึงดูดจากจักรวาลอื่น
ฟองที่ไม่มีที่สิ้นสุด
การพูดถึงบางสิ่งที่อยู่นอกทรงกลมฮับเบิลนั้นไม่เป็นความจริงทั้งหมดเนื่องจากมันยังคงมีโครงสร้าง Metagalaxy ที่เหมือนกัน "ไม่รู้จัก" มีกฎทางกายภาพของจักรวาลและค่าคงที่เหมือนกัน มีรุ่นที่บิ๊กแบงทำให้เกิดฟองอากาศในโครงสร้างของอวกาศ
ทันทีหลังจากนั้นก่อนจุดเริ่มต้นของการขยายตัวของจักรวาล "โฟมจักรวาล" ชนิดหนึ่งเกิดขึ้นซึ่งมีอยู่เป็นกลุ่มของ "ฟองอากาศ" ทันใดนั้นวัตถุชิ้นหนึ่งของสสารนี้ก็ขยายตัวในที่สุดก็กลายเป็นจักรวาลที่รู้จักกันในปัจจุบัน
แต่สิ่งที่ออกมาจากฟองอื่น ๆ ? Alexander Kashlinsky หัวหน้าทีม NASA ซึ่งเป็นองค์กรที่ค้นพบ "พลังงานมืด" กล่าวว่า "ถ้าคุณเคลื่อนที่ออกไปไกลพอคุณจะเห็นโครงสร้างที่อยู่นอกฟองสบู่นอกจักรวาล โครงสร้างเหล่านี้ควรทำให้เกิดการเคลื่อนไหว "
ดังนั้น "พลังงานมืด" จึงถูกมองว่าเป็นหลักฐานแรกของการมีอยู่ของจักรวาลอื่นหรือแม้แต่ "ลิขสิทธิ์"
แต่ละฟองเป็นพื้นที่ที่หยุดยืดออกไปพร้อมกับพื้นที่ที่เหลือ เธอสร้างจักรวาลของเธอเองด้วยกฎพิเศษของเธอเอง
ในสถานการณ์สมมตินี้ช่องว่างไม่มีที่สิ้นสุดและแต่ละฟองก็ไม่มีขอบเขต แม้ว่ามันจะเป็นไปได้ที่จะทำลายขอบเขตของหนึ่งในนั้น แต่ช่องว่างระหว่างพวกเขาก็ยังขยายออกไป เมื่อเวลาผ่านไปจะไม่สามารถไปที่ฟองสบู่ถัดไปได้ ปรากฏการณ์นี้ยังคงเป็นหนึ่งในความลึกลับที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของจักรวาล
หลุมดำ
ทฤษฎีที่เสนอโดยนักฟิสิกส์ Lee Smolin สันนิษฐานว่าวัตถุอวกาศแต่ละชิ้นในอุปกรณ์ Metagalaxy ทำให้เกิดการก่อตัวของวัตถุใหม่ มีเพียงคนเดียวที่จะจินตนาการได้ว่ามีหลุมดำอยู่กี่แห่งในจักรวาล ภายในแต่ละข้อมีกฎทางกายภาพที่แตกต่างจากกฎก่อนหน้านี้ สมมติฐานที่คล้ายกันนี้ถูกนำเสนอครั้งแรกในปี 1992 ในหนังสือ "Life of the Cosmos"
ดาวทั่วโลกที่ติดอยู่ในหลุมดำถูกบีบอัดจนมีความหนาแน่นมากอย่างไม่น่าเชื่อ ในสภาพเช่นนี้อวกาศนี้จะระเบิดและขยายออกไปสู่จักรวาลใหม่ของตัวเองซึ่งแตกต่างจากเดิม จุดที่เวลาหยุดอยู่ภายในหลุมดำคือจุดเริ่มต้นของบิ๊กแบงของ Metagalaxy ใหม่
สภาวะที่รุนแรงภายในหลุมดำที่ถูกทำลายนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงแบบสุ่มเล็ก ๆ ในกองกำลังพื้นฐานและพารามิเตอร์ทางกายภาพในจักรวาลลูกสาว แต่ละคนมีลักษณะและตัวบ่งชี้ที่แตกต่างจากผู้ปกครอง
การมีอยู่ของดวงดาวเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการก่อตัวของชีวิต นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าคาร์บอนและโมเลกุลเชิงซ้อนอื่น ๆ ที่ให้ชีวิตถูกสร้างขึ้นในนั้น ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีเงื่อนไขเดียวกันสำหรับการก่อตัวของสิ่งมีชีวิตและจักรวาล
การวิพากษ์วิจารณ์การคัดเลือกโดยธรรมชาติของจักรวาลเป็นสมมติฐานทางวิทยาศาสตร์คือการขาดหลักฐานโดยตรงในขั้นตอนนี้ แต่ควรระลึกไว้เสมอว่าในแง่ของความเชื่อนั้นไม่เลวร้ายไปกว่าทางเลือกทางวิทยาศาสตร์ที่เสนอ ไม่มีการยืนยันว่ามีอะไรอยู่นอกจักรวาลไม่ว่าจะเป็นลิขสิทธิ์หลายแบบทฤษฎีสตริงหรือปริภูมิ
จักรวาลคู่ขนานจำนวนมาก
ความคิดนี้ดูเหมือนจะเป็นสิ่งที่ไม่ค่อยเกี่ยวข้องกับฟิสิกส์ทฤษฎีสมัยใหม่ แต่แนวคิดเกี่ยวกับการดำรงอยู่ของลิขสิทธิ์ได้รับการพิจารณามานานแล้วว่าเป็นไปได้ทางวิทยาศาสตร์แม้ว่าจะยังคงทำให้เกิดการถกเถียงกันอย่างรุนแรงและการถกเถียงกันในหมู่นักฟิสิกส์ ตัวเลือกนี้ทำลายแนวคิดที่ว่ามีจักรวาลจำนวนเท่าใดในอวกาศ
สิ่งสำคัญคือต้องจำไว้ว่า Multiverse ไม่ใช่ทฤษฎี แต่เป็นผลมาจากความเข้าใจฟิสิกส์เชิงทฤษฎีสมัยใหม่ ความแตกต่างนี้เป็นสิ่งสำคัญ ไม่มีใครโบกมือและพูดว่า: "ขอให้มีลิขสิทธิ์!" แนวคิดนี้ได้มาจากคำสอนในปัจจุบันเช่นกลศาสตร์ควอนตัมและทฤษฎีสตริง
ฟิสิกส์หลากหลายและควอนตัม
หลายคนรู้จักการทดลองทางความคิด "Schrödinger's Cat" สาระสำคัญอยู่ที่การที่เออร์วินชเรอดิงเงอร์นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีชาวออสเตรียชี้ให้เห็นถึงความไม่สมบูรณ์ของกลศาสตร์ควอนตัม
นักวิทยาศาสตร์เสนอให้จินตนาการถึงสัตว์ที่ถูกวางไว้ในกล่องปิด หากคุณเปิดมันคุณจะพบสถานะหนึ่งในสองสถานะของแมว แต่ตราบใดที่ปิดกล่องสัตว์นั้นก็ยังมีชีวิตอยู่หรือตายไปแล้ว สิ่งนี้พิสูจน์ได้ว่าไม่มีรัฐใดที่รวมชีวิตและความตายเข้าด้วยกัน
ทั้งหมดนี้ดูเหมือนเป็นไปไม่ได้เพียงเพราะการรับรู้ของมนุษย์ไม่สามารถเข้าใจได้
แต่นี่เป็นไปได้มากทีเดียวตามกฎแปลก ๆ ของกลศาสตร์ควอนตัม พื้นที่ของความเป็นไปได้ทั้งหมดนั้นมีอยู่มากมาย ในทางคณิตศาสตร์สถานะเชิงกลควอนตัมคือผลรวม (หรือการซ้อนทับ) ของสถานะที่เป็นไปได้ทั้งหมด ในกรณีของSchrödinger's Cat การทดลองเป็นการซ้อนทับตำแหน่งที่ "ตาย" และ "มีชีวิต"
แต่จะตีความอย่างไรให้มันมีความหมายในทางปฏิบัติ? วิธีที่ได้รับความนิยมคือการคิดถึงความเป็นไปได้ทั้งหมดเหล่านี้ในลักษณะที่สามารถสังเกตเห็นสถานะ "ความจริงเชิงวัตถุ" เพียงอย่างเดียวของแมวได้ อย่างไรก็ตามเราสามารถยอมรับว่าความเป็นไปได้เหล่านี้ถูกต้องและทั้งหมดมีอยู่ในจักรวาลที่แตกต่างกัน
ทฤษฎีสตริง
นี่เป็นโอกาสที่ดีที่สุดในการผสมผสานกลศาสตร์ควอนตัมและแรงโน้มถ่วง นี่เป็นเรื่องยากเนื่องจากแรงโน้มถ่วงเป็นสิ่งที่อธิบายไม่ได้ในระดับเล็ก ๆ เนื่องจากอะตอมและอนุภาคย่อยอยู่ในกลศาสตร์ควอนตัม
แต่ทฤษฎีสตริงซึ่งกล่าวว่าอนุภาคพื้นฐานทั้งหมดทำจากองค์ประกอบโมโนเมอริกอธิบายถึงพลังแห่งธรรมชาติทั้งหมดที่ทราบพร้อมกัน ซึ่งรวมถึงแรงโน้มถ่วงแม่เหล็กไฟฟ้าและแรงนิวเคลียร์
อย่างไรก็ตามทฤษฎีสตริงทางคณิตศาสตร์ต้องการมิติทางกายภาพอย่างน้อยสิบมิติ เราสามารถสังเกตได้เพียงสี่มิติเท่านั้น ได้แก่ ความสูงความกว้างความลึกและเวลา ดังนั้นมิติเพิ่มเติมจึงถูกซ่อนจากเรา
เพื่อให้สามารถใช้ทฤษฎีเพื่ออธิบายปรากฏการณ์ทางกายภาพการศึกษาเพิ่มเติมเหล่านี้มีลักษณะ "ควบแน่น" และมีขนาดเล็กเกินไป
ปัญหาหรือความไม่ชอบมาพากลของทฤษฎีสตริงคือมีหลายวิธีในการทำให้กระชับ แต่ละตัวนำไปสู่การสร้างจักรวาลที่มีกฎทางกายภาพที่แตกต่างกันเช่นมวลของอิเล็กตรอนและค่าคงที่ของแรงโน้มถ่วงต่างกัน อย่างไรก็ตามยังมีการคัดค้านอย่างรุนแรงต่อวิธีการกระชับ ดังนั้นปัญหาไม่ได้รับการแก้ไขอย่างสมบูรณ์
แต่คำถามที่ชัดเจนคือเรากำลังอยู่ในโอกาสใด ทฤษฎีสตริงไม่ได้มีกลไกในการพิจารณาสิ่งนี้ ทำให้ไม่มีประโยชน์เพราะไม่สามารถทดสอบได้อย่างละเอียด แต่การสำรวจสุดขอบจักรวาลได้ทำให้ข้อผิดพลาดนี้กลายเป็นคุณลักษณะ
ผลพวงของบิ๊กแบง
ในช่วงโครงสร้างที่เก่าแก่ที่สุดของเอกภพมีช่วงเวลาของการขยายตัวที่เร่งขึ้นซึ่งเรียกว่าภาวะเงินเฟ้อ เดิมเธออธิบายว่าทำไมทรงกลมของฮับเบิลจึงมีอุณหภูมิเกือบสม่ำเสมอ อย่างไรก็ตามอัตราเงินเฟ้อยังทำนายสเปกตรัมของความผันผวนของอุณหภูมิรอบ ๆ จุดสมดุลนี้ซึ่งต่อมาได้รับการยืนยันจากยานอวกาศหลายลำ
ในขณะที่รายละเอียดที่แน่นอนของทฤษฎียังคงเป็นที่ถกเถียงกันอย่างมาก แต่นักฟิสิกส์ก็ยอมรับว่าเงินเฟ้อเป็นอย่างมาก อย่างไรก็ตามข้อพิสูจน์ของทฤษฎีนี้ก็คือต้องมีวัตถุอื่น ๆ ในจักรวาลที่ยังคงเร่งความเร็วอยู่ เนื่องจากความผันผวนของควอนตัมในกาลอวกาศบางส่วนจะไม่มีวันถึงสถานะสุดท้าย นั่นหมายความว่าพื้นที่จะขยายตลอดไป
กลไกนี้สร้างจักรวาลจำนวนไม่ จำกัด ด้วยการรวมสถานการณ์นี้เข้ากับทฤษฎีสตริงมีโอกาสที่แต่ละสถานการณ์จะมีการกระชับมิติเพิ่มเติมที่แตกต่างกันดังนั้นจึงมีกฎทางกายภาพที่แตกต่างกัน
ตามทฤษฎี Multiverse ซึ่งทำนายโดยทฤษฎีสตริงและอัตราเงินเฟ้อจักรวาลทั้งหมดอาศัยอยู่ในพื้นที่ทางกายภาพเดียวกันและสามารถตัดกันได้ พวกเขาต้องชนกันอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ทิ้งร่องรอยไว้บนท้องฟ้าจักรวาล ธรรมชาติของพวกมันมีหลากหลายตั้งแต่จุดที่เย็นหรือร้อนบนพื้นหลังไมโครเวฟของจักรวาลไปจนถึงช่องว่างที่ผิดปกติในการกระจายของกาแลคซี
เนื่องจากการชนกับจักรวาลอื่นต้องเกิดขึ้นในทิศทางที่เฉพาะเจาะจงการรบกวนใด ๆ จึงคาดว่าจะรบกวนความสม่ำเสมอ
นักวิทยาศาสตร์บางคนกำลังมองหาสิ่งเหล่านี้ผ่านความผิดปกติในพื้นหลังไมโครเวฟของจักรวาลซึ่งเป็นแสงระเรื่อของบิ๊กแบง คนอื่น ๆ อยู่ในคลื่นความโน้มถ่วงที่กระเพื่อมในห้วงอวกาศเมื่อวัตถุขนาดใหญ่เคลื่อนผ่าน คลื่นเหล่านี้สามารถพิสูจน์ได้โดยตรงถึงการดำรงอยู่ของอัตราเงินเฟ้อซึ่งในที่สุดก็ช่วยเพิ่มความแข็งแกร่งให้กับทฤษฎีของลิขสิทธิ์
โลกของเราที่เกิดในกระบวนการบิ๊กแบงยังคงขยายตัวและปริมาตรของพื้นที่ที่แบ่งกาแลคซีก็เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว กระจุกกาแลคซีซึ่งเคลื่อนที่ออกจากกันอย่างไรก็ตามยังคงมีการก่อตัวที่มั่นคงโดยมีขนาดและโครงสร้างที่มั่นคง และอะตอมจะไม่พองตัวเลยในระหว่างการขยายตัวของเอกภพซึ่งแตกต่างจากโฟตอนที่บินได้อย่างอิสระซึ่งจะเพิ่มความยาวคลื่นเมื่อเคลื่อนที่ผ่านอวกาศที่ขยายตัว พลังงานของโฟตอนที่ถ่ายทอดออกมาไปไหน? เหตุใดเราจึงเห็นควาซาร์เคลื่อนที่ออกไปจากเราด้วยความเร็วเหนือระดับ พลังงานมืดคืออะไร? เหตุใดส่วนหนึ่งของจักรวาลจึงมีให้เราหดหายไปตลอดเวลา? นี่เป็นเพียงส่วนหนึ่งของคำถามที่นักจักรวาลวิทยากำลังคิดอยู่ในปัจจุบันโดยพยายามที่จะปรับทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปกับภาพของโลกที่นักดาราศาสตร์สังเกตเห็น
ทรงกลมฮับเบิล
ตามกฎของฮับเบิลซึ่งอธิบายการขยายตัวของเอกภพความเร็วในแนวรัศมีของกาแลคซีเป็นสัดส่วนกับระยะทางกับ ค่าสัมประสิทธิ์Н 0ซึ่งเรียกกันในปัจจุบัน ค่าคงที่ของฮับเบิล.
ค่าของ H 0 พิจารณาจากการสังเกตวัตถุในกาแลคซีระยะทางที่วัดโดยดาวที่สว่างที่สุดหรือเซเฟอิดส์เป็นหลัก
ค่าประมาณที่เป็นอิสระส่วนใหญ่ของ H 0 ให้ค่าพารามิเตอร์นี้ประมาณ 70 กม. / วินาทีต่อเมกะเฮิรตซ์ในปัจจุบัน
นั่นหมายความว่ากาแลคซีที่อยู่ห่างออกไป 100 เมกะเฮิรตซ์กำลังเคลื่อนที่ห่างจากเราด้วยความเร็วประมาณ 7000 กม. / วินาที
ในแบบจำลองของจักรวาลที่กำลังขยายตัวค่าคงที่ของฮับเบิลจะเปลี่ยนแปลงไปตามเวลา แต่คำว่า "ค่าคงที่" นั้นมีเหตุผลที่ว่าในช่วงเวลาใดเวลาหนึ่งในทุกจุดของจักรวาลค่าคงที่ของฮับเบิลจะเท่ากัน
การผกผันของค่าคงที่ของฮับเบิลนั้นสมเหตุสมผล ลักษณะเวลาของการขยายตัวของจักรวาล ณ ตอนนี้. สำหรับค่าปัจจุบันของค่าคงที่ฮับเบิลอายุของเอกภพอยู่ที่ประมาณ 13.8 พันล้านปี
เมื่อเทียบกับศูนย์กลางของทรงกลมฮับเบิลอัตราการขยายตัวของพื้นที่ภายในนั้นน้อยกว่าความเร็วแสงและภายนอก - มากกว่า บนทรงกลมฮับเบิลนั้นเองควอนตาของแสงก็เหมือนเดิมถูกแช่แข็งไปในอวกาศซึ่งจะขยายออกไปที่นั่นด้วยความเร็วแสงดังนั้นมันจึงกลายเป็นขอบฟ้าอื่น - ขอบฟ้าของโฟตอน.
ถ้าการขยายตัวของเอกภพช้าลงรัศมีของทรงกลมฮับเบิลจะเพิ่มขึ้นเนื่องจากเป็นสัดส่วนผกผันกับพารามิเตอร์ฮับเบิลที่ลดลง ในกรณีนี้เมื่อจักรวาลมีอายุมากขึ้นทรงกลมนี้จะครอบคลุมพื้นที่ใหม่ ๆ มากขึ้นเรื่อย ๆ และปล่อยให้มีปริมาณแสงมากขึ้นเรื่อย ๆ เมื่อเวลาผ่านไปผู้สังเกตจะเห็นกาแลคซีและเหตุการณ์ภายในซึ่งก่อนหน้านี้อยู่นอกขอบฟ้าโฟตอนของเขา ถ้าการขยายตัวของเอกภพเร่งขึ้นรัศมีของทรงกลมฮับเบิลก็จะลดลง
จักรวาลวิทยากล่าวถึงพื้นผิวที่สำคัญสามประการ ได้แก่ ขอบฟ้าเหตุการณ์ขอบฟ้าของอนุภาคและทรงกลมฮับเบิล สองอันสุดท้ายคือพื้นผิวในอวกาศและพื้นผิวแรกในอวกาศ - เวลา เราได้พบกับทรงกลมฮับเบิลแล้วตอนนี้เรามาพูดถึงขอบเขตอันไกลโพ้น
ขอบฟ้าของอนุภาค
ขอบฟ้าของอนุภาค แยกวัตถุที่สังเกตได้ในปัจจุบันออกจากวัตถุที่มองไม่เห็น
เนื่องจากความเร็วที่ จำกัด ของแสงผู้สังเกตจึงมองเห็นวัตถุท้องฟ้าเหมือนอยู่ในอดีตอันไกลโพ้นไม่มากก็น้อย นอกเหนือจากขอบฟ้าของอนุภาคแล้วยังมีกาแลคซีที่ยังไม่ได้สังเกตเห็นในขั้นตอนใด ๆ ของวิวัฒนาการก่อนหน้านี้ ซึ่งหมายความว่าเส้นโลกของพวกเขาในห้วงเวลาอวกาศไม่มีที่ไหนตัดกันพื้นผิวตามที่แสงแพร่กระจายมาถึงผู้สังเกตการณ์ตั้งแต่วินาทีที่จักรวาลถือกำเนิด ภายในขอบฟ้าของอนุภาคคือกาแลคซีที่มีเส้นโลกพาดผ่านพื้นผิวนี้ในอดีต เป็นดาราจักรเหล่านี้ที่ประกอบเป็นส่วนหนึ่งของจักรวาลโดยหลักการแล้วสามารถเข้าถึงการสังเกตได้ในช่วงเวลาที่กำหนด
สำหรับเอกภพที่ไม่ขยายตัวขนาดของขอบฟ้าของอนุภาคจะเติบโตขึ้นตามอายุและไม่ช้าก็เร็วทุกภูมิภาคของจักรวาลจะพร้อมสำหรับการศึกษา แต่ในจักรวาลที่ขยายตัวไม่เป็นเช่นนั้น ยิ่งไปกว่านั้นขึ้นอยู่กับอัตราการขยายตัวขนาดของขอบฟ้าของอนุภาคอาจขึ้นอยู่กับเวลาที่ผ่านไปนับตั้งแต่จุดเริ่มต้นของการขยายตัวตามกฎที่ซับซ้อนมากกว่าสัดส่วนธรรมดา โดยเฉพาะอย่างยิ่งในจักรวาลที่เร่งความเร็วขนาดของขอบฟ้าของอนุภาคอาจมีค่าคงที่ ซึ่งหมายความว่ามีพื้นที่ที่ไม่สามารถสังเกตได้โดยพื้นฐานมีกระบวนการที่ไม่สามารถรู้ได้โดยพื้นฐาน
นอกจากนี้ขนาดของขอบฟ้าของอนุภาคยัง จำกัด ขนาดของพื้นที่เชิงสาเหตุ อันที่จริงจุดเชิงพื้นที่สองจุดที่คั่นด้วยระยะทางที่มากกว่าขนาดของขอบฟ้าไม่เคยมีปฏิสัมพันธ์กันมาก่อน เนื่องจากยังไม่เกิดการโต้ตอบที่เร็วที่สุด (การแลกเปลี่ยนรังสีของแสง) ดังนั้นจึงไม่รวมการโต้ตอบอื่น ๆ ดังนั้นจึงไม่มีเหตุการณ์ใดที่จะมีเหตุการณ์เกิดขึ้น ณ จุดอื่นเป็นสาเหตุได้ ในกรณีที่ขนาดของขอบฟ้าของอนุภาคมีแนวโน้มที่จะมีค่าคงที่เอกภพจะถูกแบ่งออกเป็นบริเวณที่ไม่เกี่ยวข้องกันอย่างเป็นเหตุเป็นผลซึ่งวิวัฒนาการดำเนินไปอย่างอิสระ
ดังนั้นเราจึงไม่ได้รับรู้ว่าเอกภพเป็นอย่างไรนอกเหนือจากขอบฟ้าอนุภาคในปัจจุบัน ทฤษฎีบางอย่างของเอกภพยุคแรกอ้างว่าไกลเกินขอบฟ้านี้มันไม่ได้คล้ายกับที่เราเห็นเลย วิทยานิพนธ์นี้ค่อนข้างเป็นวิทยาศาสตร์เนื่องจากเป็นผลมาจากการคำนวณที่สมเหตุสมผล แต่ไม่สามารถหักล้างหรือยืนยันได้ด้วยความช่วยเหลือของการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ที่มีอยู่ในยุคของเรานอกจากนี้หากพื้นที่ยังคงขยายตัวด้วยความเร่งจะไม่สามารถตรวจสอบได้ และอนาคตอันไกลโพ้นเท่าใด
แหล่งที่มาบนขอบฟ้าของอนุภาคมีการเปลี่ยนสีแดงไม่สิ้นสุด โฟตอนเหล่านี้เป็นโฟตอนที่เก่าแก่ที่สุดซึ่งอย่างน้อยที่สุดในทางทฤษฎีก็สามารถ "เห็น" ได้แล้ว พวกเขาถูกปล่อยออกมาเกือบในช่วงเวลาของบิ๊กแบง จากนั้นขนาดของส่วนหนึ่งของจักรวาลที่มองเห็นได้ในปัจจุบันก็เล็กมากซึ่งหมายความว่าตั้งแต่นั้นมาระยะทางทั้งหมดก็เติบโตขึ้นมาก ดังนั้นการเปลี่ยนสีแดงที่ไม่มีที่สิ้นสุดจึงเกิดขึ้น แน่นอนเราไม่สามารถเห็นโฟตอนจากขอบฟ้าของอนุภาคได้ เอกภพในช่วงวัยเยาว์มีความทึบรังสี ดังนั้นจึงไม่สังเกตโฟตอนที่มีการเปลี่ยนสีแดงมากกว่า 1,000 หากในอนาคตนักดาราศาสตร์เรียนรู้ที่จะลงทะเบียนนิวตริโนที่ระลึกสิ่งนี้จะช่วยให้สามารถมองเห็นนาทีแรกของชีวิตของจักรวาลซึ่งสอดคล้องกับการเปลี่ยนสีแดง - 3x10 7 ความก้าวหน้าที่ยิ่งใหญ่กว่านั้นสามารถทำได้ในการตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงที่ระลึกถึง "เวลาพลังค์" (10 -43 วินาทีนับจากจุดเริ่มต้นของการระเบิด) ด้วยความช่วยเหลือของพวกเขามันจะเป็นไปได้ที่จะมองเข้าไปในอดีตเท่าที่จะเป็นไปได้ในหลักการด้วยความช่วยเหลือของกฎของธรรมชาติที่รู้จักกันในปัจจุบัน ใกล้จุดเริ่มต้นของบิ๊กแบงทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปใช้ไม่ได้อีกต่อไป
ขอบฟ้าเหตุการณ์
ขอบฟ้าเหตุการณ์ - มันเป็นพื้นผิวในอวกาศ - เวลา... เส้นขอบฟ้าดังกล่าวไม่ปรากฏในแบบจำลองจักรวาลวิทยาทุกตัว ตัวอย่างเช่น ไม่มีขอบฟ้าเหตุการณ์ในจักรวาลที่ชะลอตัว - เหตุการณ์ใด ๆ จากชีวิตของกาแลคซีอันไกลโพ้นสามารถมองเห็นได้หากคุณรอนานพอ จุดเริ่มต้นของขอบฟ้านี้คือการแยกเหตุการณ์ที่อาจส่งผลกระทบต่อเราอย่างน้อยในอนาคตจากเหตุการณ์ที่ไม่สามารถมีอิทธิพลต่อเราในทางใด ๆ แม้ว่าสัญญาณไฟของเหตุการณ์จะไม่มาถึงเรา แต่เหตุการณ์นั้นก็ไม่สามารถมีอิทธิพลต่อเราได้ ทำไมถึงทำได้ อาจมีสาเหตุหลายประการ สิ่งที่ง่ายที่สุดคือแบบจำลอง "จุดจบของโลก" หากอนาคตมีเวลา จำกัด ก็เป็นที่ชัดเจนว่าแสงจากกาแลคซีที่อยู่ห่างไกลบางแห่งจะไม่สามารถส่องถึงเราได้ โมเดลที่ทันสมัยส่วนใหญ่ไม่ได้ให้โอกาสเช่นนี้ อย่างไรก็ตามมีเวอร์ชันของ Big Rip ที่กำลังจะมาถึง แต่ไม่ได้รับความนิยมในแวดวงวิทยาศาสตร์มากนัก แต่มีอีกทางเลือกหนึ่งคือการขยายตัวด้วยการเร่งความเร็ว
การค้นพบเมื่อเร็ว ๆ นี้ว่าเอกภพกำลังขยายตัวด้วยอัตราเร่งทำให้นักจักรวาลวิทยากระพือปีกอย่างแท้จริง อาจมีสาเหตุสองประการสำหรับพฤติกรรมที่ผิดปกติของโลกของเรา: ทั้ง "ฟิลเลอร์" หลักของจักรวาลของเราไม่ใช่สสารธรรมดา แต่เป็นสสารที่ไม่รู้จักที่มีคุณสมบัติผิดปกติ (ที่เรียกว่าพลังงานมืด) หรือ (ยิ่งแย่กว่านั้นที่จะคิดเกี่ยวกับเรื่องนี้ !) จำเป็นต้องเปลี่ยนสมการของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ยิ่งไปกว่านั้นด้วยเหตุผลบางประการมนุษย์มีโอกาสที่จะมีชีวิตอยู่ในช่วงเวลาสั้น ๆ ในระดับจักรวาลเมื่อการขยายตัวที่ช้าลงถูกแทนที่ด้วยการเร่งความเร็ว คำถามทั้งหมดเหล่านี้ยังคงห่างไกลจากการแก้ไข แต่วันนี้เราสามารถพูดคุยกันได้ว่าการขยายแบบเร่ง (ถ้ายังคงดำเนินต่อไปตลอดกาล) จะเปลี่ยนจักรวาลของเราและสร้างขอบฟ้าเหตุการณ์ ปรากฎว่าชีวิตของกาแลคซีอันห่างไกลเริ่มตั้งแต่วินาทีที่พวกมันหลบหนีด้วยความเร็วสูงพอสมควรจะหยุดเพื่อเราและอนาคตของพวกเขาจะไม่เป็นที่รู้จักสำหรับเรา - แสงสว่างจากเหตุการณ์ต่างๆจะไม่มาถึงเรา เมื่อเวลาผ่านไปในอนาคตอันไกลโพ้นกาแล็กซีทั้งหมดที่ไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของซูเปอร์คลัสเตอร์ขนาด 100 เมกะพิกเซลในพื้นที่ของเราจะหายไปเลยขอบฟ้าเหตุการณ์
อดีตและอนาคต
“ ฉันเริ่มคิดถึงขอบฟ้าในบัณฑิตวิทยาลัยและไม่ได้คิดริเริ่มด้วยตัวเอง” ศาสตราจารย์โวล์ฟกังรินด์เลอร์ซึ่งยังคงสอนฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยเท็กซัสในดัลลัสกล่าว - จากนั้นทฤษฎีของจักรวาลหรือที่เรียกว่าจักรวาลวิทยาของสภาวะเสถียร - จักรวาลวิทยา Steady State อยู่ในรูปแบบที่ยอดเยี่ยม หัวหน้างานของฉันโต้เถียงอย่างขมขื่นกับผู้เขียนทฤษฎีนี้และเชิญฉันให้เข้าใจสาระสำคัญของความไม่เห็นด้วย ฉันไม่ได้ปฏิเสธปัญหาที่เสนอและผลงานของฉันเกี่ยวกับขอบฟ้าจักรวาลก็ปรากฏขึ้น
ตามที่ศาสตราจารย์ Rindler กล่าวว่า มีการตีความที่ชัดเจนมากเกี่ยวกับขอบเขตอันไกลโพ้นของโลกของเรา: “ ขอบฟ้าเหตุการณ์เกิดขึ้นจากด้านหน้าที่สว่างซึ่งจะมาบรรจบกันถึงขีด จำกัด ในกาแล็กซี่ของเราเมื่ออายุของจักรวาลเติบโตจนไม่มีที่สิ้นสุด ในทางตรงกันข้ามขอบฟ้าของอนุภาคจะสอดคล้องกับแสงด้านหน้าที่เปล่งออกมาในช่วงเวลาของบิ๊กแบง กล่าวโดยเปรียบเปรยขอบฟ้าของเหตุการณ์นั้นถูกสรุปโดยส่วนหน้าสุดท้ายของแสงที่จะมาถึงกาแล็กซี่ของเราและขอบฟ้าของอนุภาคเป็นสิ่งแรกสุด จากคำจำกัดความนี้จะเห็นได้ชัดเจนว่า
ขอบฟ้าของอนุภาคกำหนดระยะห่างสูงสุดซึ่งในยุคปัจจุบันของเราเป็นไปได้ที่จะสังเกตสิ่งที่เกิดขึ้นในอดีต ในทางกลับกันขอบฟ้าเหตุการณ์จะกำหนดระยะทางสูงสุดที่จะได้รับข้อมูลเกี่ยวกับอนาคตอันไกลโพ้น
นี่เป็นสองขอบฟ้าที่แตกต่างกันซึ่งจำเป็นสำหรับการอธิบายวิวัฒนาการของจักรวาลอย่างสมบูรณ์ "
ในตอนเช้าของจักรวาลวิทยา - วิทยาศาสตร์ของจักรวาล - เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่านักวิทยาศาสตร์มักเข้าใจผิดเกี่ยวกับสิ่งเล็กน้อย แต่ไม่เคยสงสัยในระดับโลก ในยุคของเราข้อผิดพลาดในการคำนวณลดลงเหลือน้อยที่สุด แต่ความสงสัยได้เพิ่มขึ้นถึงขนาดของวัตถุที่อยู่ระหว่างการศึกษา เป็นเวลาหลายทศวรรษที่นักจักรวาลวิทยาได้สร้างกล้องโทรทรรศน์ใหม่ประดิษฐ์เครื่องตรวจจับที่ชาญฉลาดโดยใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์และด้วยเหตุนี้จึงสามารถยืนยันได้อย่างมั่นใจว่าจักรวาลเริ่มต้นเมื่อ 13,820 ล้านปีที่แล้วจากฟองอากาศเล็ก ๆ ในอวกาศที่มีขนาดเท่ากับอะตอม เป็นครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์ที่มีความแม่นยำถึงหนึ่งในสิบเปอร์เซ็นต์ได้สร้างแผนที่พื้นหลังไมโครเวฟของจักรวาล - การแผ่รังสีที่ระลึกซึ่งเกิดขึ้น 380 พันปีหลังจากบิ๊กแบง
ยังไม่ทราบว่าสสารมืดคืออะไร พลังงานมืดเป็นความลึกลับที่ยิ่งใหญ่กว่านักจักรวาลวิทยายังสรุปว่าดวงดาวและกาแลคซีที่เราเห็นประกอบขึ้นเป็นเพียง 5% ขององค์ประกอบของจักรวาลที่สังเกตได้ ส่วนใหญ่เป็นสสารมืดที่มองไม่เห็น (27%) และพลังงานมืด (68%) ตามที่นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าสสารมืดก่อตัวเป็นโครงสร้างของจักรวาลโดยเชื่อมโยงกลุ่มก้อนของสสารที่กระจัดกระจายไปตามมุมต่างๆแม้ว่าจะยังไม่ทราบว่าสสารที่มืดที่สุดนี้คืออะไร พลังงานมืดเป็นปริศนาที่ยิ่งใหญ่กว่าปกติคำนี้ใช้เพื่อกำหนดพลังที่ไม่รู้จักซึ่งรับผิดชอบต่อการขยายตัวของจักรวาลที่เร่งอย่างต่อเนื่อง คำใบ้แรกของการมีอยู่ของสสารมืดที่แผ่ซ่านไปทั่วคือการวิจัยของ Fritz Zwicky นักดาราศาสตร์ชาวสวิส ในช่วงทศวรรษที่ 1930 ที่หอดูดาว Mount Wilson ทางตอนใต้ของแคลิฟอร์เนีย Zwicky ได้วัดความเร็วของกาแลคซีในกระจุกดาว Coma ซึ่งโคจรรอบศูนย์กลางของกระจุกดาว เขาได้ข้อสรุปว่ากาแลคซีน่าจะกระจัดกระจายไปนานแล้วในอวกาศหากพวกมันไม่ได้ถูกกักไว้ด้วยสสารบางชนิดที่มองไม่เห็นด้วยตามนุษย์ Hair of Veronica Cluster มีอยู่โดยรวมเป็นเวลาหลายพันล้านปีซึ่ง Zwicky สรุปว่า "สสารมืดที่ไม่รู้จักเติมเต็มจักรวาลด้วยความหนาแน่นมากกว่าที่มองเห็นได้หลายเท่า" การศึกษาเพิ่มเติมแสดงให้เห็นว่าสนามโน้มถ่วงของสสารมืดมีบทบาทสำคัญในการก่อตัวของกาแลคซีในช่วงแรกของการดำรงอยู่ของเอกภพซึ่งเป็นแรงโน้มถ่วงที่ทำให้เมฆ "วัสดุก่อสร้าง" มารวมกันซึ่งมีความสำคัญต่อการเกิด ดวงดาวดวงแรก สสารมืดไม่ได้เป็นเพียงการปลอมตัวของแบริออนธรรมดา (ประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอน) สสารเพียงอย่างเดียวในอวกาศมีน้อยเกินไป แน่นอนว่ามีวัตถุท้องฟ้ามากมายที่ไม่ปล่อยอะไรเลย: หลุมดำดาวแคระสลัวกลุ่มก๊าซเย็นและดาวเคราะห์กำพร้าด้วยเหตุผลบางประการที่ผลักออกจากระบบดาวพื้นเมืองของพวกมัน อย่างไรก็ตามมวลรวมของพวกมันไม่สามารถเกินมวลของสสารธรรมดาที่มองเห็นได้มากกว่าห้าเท่า สิ่งนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์มีเหตุผลที่จะเชื่อว่าสสารมืดประกอบด้วยอนุภาคแปลกใหม่บางอย่างที่ยังไม่เคยสังเกตเห็นในการทดลอง นักวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับการสร้างทฤษฎีควอนตัมแบบซูเปอร์ซิมเมทริกได้เสนอแนะการมีอยู่ของอนุภาคต่างๆที่อาจเหมาะสมกับบทบาทของสสารมืดที่หวงแหน การยืนยันว่าสสารมืดที่อ่อนแอมีปฏิสัมพันธ์อย่างไรไม่เพียง แต่กับสสารแบริโอนิกเท่านั้น แต่ยังรวมถึงตัวมันเองด้วยนักจักรวาลวิทยาพบว่าอยู่ห่างจากโลกสามพันล้านปีแสงในกระจุกดาวซึ่งเป็นกระจุกกาแลคซีสองแห่งที่ชนกัน นักดาราศาสตร์ได้ระบุกลุ่มก๊าซร้อนขนาดใหญ่ที่ใจกลางกระจุกดาวซึ่งโดยปกติจะเกิดขึ้นเมื่อกลุ่มเมฆของสสารแบริโอนิกชนกัน สำหรับการศึกษาเพิ่มเติมนักวิจัยได้ทำแผนที่สนามโน้มถ่วงของ Bullet Cluster และระบุบริเวณที่มีความเข้มข้นของมวลสูงสองแห่งซึ่งอยู่ห่างจากเขตการชนกันหนึ่งแห่งในกระจุกกาแลคซีที่ชนกัน การสังเกตแสดงให้เห็นว่าแตกต่างจากสสารแบริโอนิกซึ่งทำปฏิกิริยาอย่างรุนแรงในช่วงเวลาที่สัมผัสโดยตรงสสารมืดที่หนักกว่าของพวกมันจะผ่านสถานที่แห่งหายนะอย่างสงบและปลอดภัยโดยไม่โต้ตอบกับความวุ่นวายที่เกิดขึ้นในพื้นที่ เครื่องตรวจจับที่ออกแบบโดยนักวิทยาศาสตร์สำหรับการค้นหาสสารมืดนั้นมีความสง่างามอย่างไม่น่าเชื่อจากมุมมองทางวิศวกรรมที่นี่พวกมันค่อนข้างชวนให้นึกถึงไข่ฟาแบร์จจากการมองเพียงครั้งเดียวที่แม้แต่นักอัญมณีระดับปรมาจารย์ก็ยังทึ่ง หนึ่งในเครื่องตรวจจับดังกล่าวคือสเปกโตรมิเตอร์แม่เหล็กอัลฟ่ามูลค่า 2 พันล้านดอลลาร์บนสถานีอวกาศนานาชาติรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับการชนกันของอนุภาคสสารมืดที่อาจเกิดขึ้นซึ่งกันและกัน เครื่องตรวจจับส่วนใหญ่มุ่งเป้าไปที่การค้นหาร่องรอยของปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคของสสารมืดและแบริออนิกและความพยายามที่จะแก้ไขนั้นกำลังเกิดขึ้นแล้วบนโลกหรือมากกว่านั้นก็คือใต้ดิน: เพื่อลดการรบกวนจากอนุภาคพลังงานสูงของรังสีคอสมิกที่มาจาก นอกโลกต้องวางคอมเพล็กซ์การวิจัยไว้ลึกลงไปใต้พื้นผิวโลก เครื่องตรวจจับเป็นอาร์เรย์ของคริสตัลที่ทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิที่ต่ำเป็นพิเศษในขณะที่อื่น ๆ ดูเหมือนภาชนะขนาดใหญ่ที่เต็มไปด้วยซีนอนเหลวหรืออาร์กอนล้อมรอบด้วยเซ็นเซอร์และบรรจุใน "หัวหอม" หลายชั้นห่อด้วยวัสดุป้องกันหลายชนิด (ตั้งแต่โพลีเอทิลีนไปจนถึงตะกั่วและ ทองแดง). ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจ: ตะกั่วที่หลอมเมื่อเร็ว ๆ นี้มีกัมมันตภาพรังสีต่ำซึ่งเป็นที่ยอมรับไม่ได้ในการสร้างเครื่องตรวจจับที่มีความไวสูง การทดลองใช้บัลลาสต์ตะกั่วหลอมใหม่ซึ่งยกขึ้นจากเรือจมของอาณาจักรโรมัน กว่าสองพันปีที่โลหะทิ้งอยู่ก้นทะเลกัมมันตภาพรังสีลดลงอย่างเห็นได้ชัด คุณคิดว่ามีคำถามมากมายเกี่ยวกับสสารมืดหรือไม่? มโนสาเร่ที่ชัดเจนเมื่อเทียบกับความคิดของเราเกี่ยวกับพลังงานมืดลึกลับ! ผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ปี 1979 Steven Weinberg มองว่า "ปัญหาหลักของฟิสิกส์สมัยใหม่" ไมเคิลเทอร์เนอร์นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์เป็นผู้บัญญัติศัพท์คำว่า "พลังงานมืด" หลังจากนักดาราศาสตร์ 2 กลุ่มในปี 2541 ประกาศการค้นพบการขยายตัวของเอกภพอย่างรวดเร็ว พวกเขาได้ข้อสรุปนี้ขณะศึกษาซูเปอร์โนวา Type Ia ซึ่งมีความส่องสว่างสูงสุดเท่ากันเพื่อให้สามารถใช้วัดระยะทางไปยังกาแลคซีที่อยู่ห่างไกลได้ ปฏิสัมพันธ์ความโน้มถ่วงระหว่างกาแลคซีในกระจุกดาวควร จำกัด การขยายตัวของเอกภพและนักดาราศาสตร์คาดว่าจะเห็นการชะลอตัวของอัตราการเปลี่ยนแปลงในระยะทางระหว่างกระจุกดาว ลองนึกภาพความประหลาดใจของพวกเขาเมื่อพวกเขาพบว่าสิ่งที่ตรงกันข้ามคือความจริงจักรวาลกำลังขยายตัวและอัตราการขยายตัวเพิ่มขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป และกระบวนการนี้เริ่มขึ้นตามที่นักวิทยาศาสตร์แนะนำเมื่อห้าถึงหกพันล้านปีก่อน ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมานักดาราศาสตร์กำลังยุ่งอยู่กับการทำแผนที่จักรวาลด้วยความแม่นยำที่ไม่เคยมีมาก่อน สิ่งนี้จะช่วยให้คุณได้รับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับช่วงเวลาที่แน่นอนเมื่อพลังงานมืดปรากฏขึ้นและตรวจสอบว่ามันคงที่หรือเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา แต่ความเป็นไปได้ของกล้องโทรทรรศน์และเครื่องตรวจจับดิจิตอลนั้นไม่ จำกัด ซึ่งหมายความว่าเพื่อให้ได้มาซึ่งทฤษฎีจักรวาลวิทยาที่แม่นยำยิ่งขึ้นจำเป็นต้องพัฒนาและสร้างเครื่องมือใหม่ - หลักการนี้ยังคงไม่เปลี่ยนแปลงตั้งแต่เริ่มก่อตั้งดาราศาสตร์ ในการสร้างแผนที่ดังกล่าวได้มีการเปิดตัวโครงการหลายโครงการเช่น Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS) ซึ่งมีการวัดระยะทางในอวกาศด้วยความแม่นยำสูงพิเศษ (มากถึงร้อยละ) โครงการสำรวจพลังงานมืด (DES) รวบรวมและศึกษาข้อมูลเกี่ยวกับกาแลคซี 300 ล้าน (!) การสังเกตการณ์ดำเนินการที่กล้องโทรทรรศน์วิกเตอร์บลังโก 4 เมตรซึ่งตั้งอยู่ในเทือกเขาแอนดีสของชิลี ในปี 2020 European Space Agency ESA มีแผนจะเปิดตัวกล้องโทรทรรศน์วงโคจรยุคลิดซึ่งจะช่วยให้เรามองเข้าไปในอดีตและเข้าใจว่าพลวัตของการขยายตัวของจักรวาลเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรในช่วงหลายพันล้านปี และด้วยการเปิดตัว Large Synoptic Survey Telescope (LSST) ซึ่งอยู่ระหว่างการก่อสร้างห่างจากกล้องโทรทรรศน์ Blanco เพียงไม่กี่กิโลเมตรนักจักรวาลวิทยาจะมีข้อมูลเฉพาะจำนวนมหาศาล ค่อนข้างเล็ก (เส้นผ่านศูนย์กลางกระจก - 8.4 เมตร) แต่เร็วพอสำหรับการถ่ายภาพ LSST มาพร้อมกับกล้องดิจิตอล 3.2 กิกะพิกเซลที่ล้ำสมัยทำให้สามารถจับภาพท้องฟ้าได้ในคราวเดียว ด้วยความช่วยเหลือของคลังแสงของเครื่องมือที่มีความซับซ้อนทางเทคนิคนักวิทยาศาสตร์หวังว่าจะวัดอัตราการขยายตัวของเอกภพค้นหาว่ามีการเปลี่ยนแปลงหรือไม่นับตั้งแต่การเกิดขึ้นของพลังงานมืดและเข้าใจสถานที่ของยุคหลังในโครงสร้างของจักรวาล สิ่งนี้จะช่วยให้เราได้ข้อสรุปเกี่ยวกับสิ่งที่รอคอยจักรวาลในอนาคตและเราจะศึกษาต่อไปได้อย่างไร หากมันขยายตัวในอัตราที่เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ โดยอาศัยความเมตตาของพลังงานมืดกาแลคซีส่วนใหญ่จะถูกโยนออกจากมุมมองของกันและกันโดยไม่เหลือวัตถุใด ๆ ให้นักดาราศาสตร์ในอนาคตได้สังเกตยกเว้นเพื่อนบ้านที่ใกล้ที่สุดและการอ้าปากค้าง อเวจีจักรวาล เพื่อทำความเข้าใจธรรมชาติของพลังงานมืด เราจะต้องทบทวนแนวคิดพื้นฐานของอวกาศเสียใหม่ เป็นเวลานานที่ช่องว่างระหว่างดวงดาวและดาวเคราะห์ถือว่าว่างเปล่าอย่างสิ้นเชิงแม้ว่าไอแซกนิวตันจะบอกว่ามันเป็นเรื่องยากมากสำหรับเขาที่จะจินตนาการว่าแรงโน้มถ่วงจะทำให้โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ได้อย่างไรหากไม่มีอะไรกั้นระหว่างพวกเขานอกจากสุญญากาศ . ในศตวรรษที่ 20 ทฤษฎีสนามควอนตัมแสดงให้เห็นว่าที่จริงแล้วอวกาศไม่ได้ว่างเปล่า แต่ในทางกลับกันถูกแทรกซึมไปทุกหนทุกแห่งด้วยสนามควอนตัม ส่วนประกอบหลักที่ประกอบเป็นสสาร - โปรตอนอิเล็กตรอนและอนุภาคอื่น ๆ เป็นเพียงการรบกวนสนามควอนตัม เมื่อพลังงานสนามอยู่ในระดับต่ำสุดพื้นที่ว่างจะปรากฏขึ้น แต่ถ้าสนามถูกรบกวนทุกสิ่งรอบตัวจะมีชีวิตขึ้นมาเต็มไปด้วยสสารและพลังงานที่มองเห็นได้ ลูเซียโนบอยนักคณิตศาสตร์เปรียบเทียบอวกาศกับผิวน้ำในสระน้ำอัลไพน์: จะสังเกตเห็นได้ชัดเจนเมื่อมีลมพัดเข้ามาปกคลุมสระน้ำด้วยระลอกคลื่นสั่นสะเทือน "พื้นที่ว่างเปล่าไม่ได้ว่างเปล่าจริงๆ" John Archibald Wheeler นักฟิสิกส์ชาวอเมริกันกล่าว "มันมีฟิสิกส์จริงเต็มไปด้วยความประหลาดใจและความประหลาดใจ" พลังแห่งความมืดอาจยืนยันพลังแห่งการพยากรณ์อันลึกซึ้งของคำพูดของวีลเลอร์ได้เป็นอย่างดี นักวิทยาศาสตร์อาศัยทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์เมื่อหนึ่งศตวรรษที่แล้วเพื่อทำความเข้าใจกลไกที่รับผิดชอบต่อการขยายตัวของจักรวาลซึ่งตามที่ปรากฎจะยังคงเร่งความเร็ว มันใช้งานได้ดีกับวัตถุขนาดใหญ่ แต่สะดุดในระดับจุลภาคโดยที่ทฤษฎีควอนตัมจะควบคุมลูกบอลและเบาะแสของการขยายตัวของอวกาศที่เร่งขึ้นเรื่อย ๆ ในการอธิบายพลังงานมืดอาจจำเป็นต้องมีสิ่งใหม่ ๆ โดยพื้นฐานเช่นทฤษฎีควอนตัมของอวกาศและแรงโน้มถ่วง วิทยาศาสตร์สมัยใหม่กำลังต่อสู้กับปัญหาที่ดูเหมือนง่าย: พลังงาน - ความมืดหรืออื่น ๆ - มีอยู่ในพื้นที่ จำกัด เพียงใด หากคุณใช้ทฤษฎีควอนตัมในการคำนวณผลลัพธ์จะใหญ่มากอย่างไม่น่าเชื่อ และหากนักดาราศาสตร์มีส่วนเกี่ยวข้องกับปัญหานี้การคาดคะเนของพวกเขาจากการสังเกตพลังงานมืดจะกลายเป็นเรื่องเล็กน้อยไม่เท่ากัน ความแตกต่างระหว่างตัวเลขสองตัวนั้นส่าย: 10 ยกกำลัง 121! นี่คือหนึ่งที่มีศูนย์ 121 ซึ่งมากกว่าจำนวนดาวในจักรวาลที่สังเกตได้และเม็ดทรายทั้งหมดบนโลกของเรา นี่เป็นอคติที่สำคัญที่สุดในประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์ซึ่งเกิดจากความไม่สอดคล้องกันระหว่างทฤษฎีและการสังเกตข้อเท็จจริง เห็นได้ชัดว่าเรากำลังขาดคุณสมบัติที่สำคัญโดยพื้นฐานของอวกาศดังนั้นทุกสิ่งที่อยู่รอบตัวเราและเป็นส่วนหนึ่งของมัน - กาแลคซีดวงดาวดาวเคราะห์และตัวเราเอง นักวิทยาศาสตร์ยังไม่ทราบว่าช่องว่างในความรู้ของเรามีขนาดใหญ่เพียงใด
ในระบบสุริยะไม่มีดาวเคราะห์แม้แต่สิบดวงและมีดวงอาทิตย์ดวงเดียว กาแลคซีคือกลุ่มหนึ่งของระบบสุริยะ ในดาราจักรมีประมาณสองแสนล้านดวง ในเอกภพมีกาแล็กซีหลายพันล้านแห่ง คุณเข้าใจหรือไม่ว่าจักรวาลคืออะไร? ตัวเราเองไม่รู้ว่ามันคืออะไรและเราไม่น่าจะค้นพบในอีกพันล้านปีข้างหน้า และยิ่งความรู้ของเราเกี่ยวกับเอกภพทวีคูณมากขึ้น - เกี่ยวกับสิ่งที่อยู่รอบตัวเราและมีทั้งหมดนี้อยู่ในตัวเองผู้คนก็ยิ่งมีคำถาม
เมื่อเรามองไปที่จักรวาลที่ดาวเคราะห์และดวงดาวกาแลคซีและกระจุกทั้งหมดของมันก๊าซฝุ่นพลาสม่าเราจะเห็นลายเซ็นเดียวกันทุกที่ เราเห็นเส้นของการดูดซับและการปลดปล่อยอะตอมเราเห็นว่าสสารมีปฏิสัมพันธ์กับสสารในรูปแบบอื่น ๆ เราเห็นการก่อตัวของดาวและการตายของดวงดาวการชนกันรังสีเอกซ์และอื่น ๆ อีกมากมาย มีคำถามชัดเจนที่ต้องการคำอธิบาย: ทำไมเราถึงเห็นทั้งหมดนี้? หากกฎของฟิสิกส์กำหนดความสมมาตรระหว่างสสารและปฏิสสารที่เราสังเกตเห็นก็ไม่ควรมีอยู่จริง
เมื่อมองไปที่ท้องฟ้าที่เต็มไปด้วยดวงดาวในเวลากลางคืนคุณถามตัวเองโดยไม่ได้ตั้งใจว่าบนท้องฟ้ามีดาวอยู่กี่ดวง? มีชีวิตที่อื่นหรือไม่ทุกอย่างปรากฏขึ้นได้อย่างไรและมีจุดจบทั้งหมดหรือไม่?
นักดาราศาสตร์ทางวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่มั่นใจว่าเอกภพเกิดจากการระเบิดที่ทรงพลังเมื่อประมาณ 15 พันล้านปีก่อน การระเบิดครั้งใหญ่นี้เรียกโดยทั่วไปว่า "บิ๊กแบง" หรือ "ผลกระทบขนาดใหญ่" เกิดขึ้นจากการบีบอัดของสสารที่รุนแรงทำให้ก๊าซร้อนกระจายไปในทิศทางต่างๆกันและก่อให้เกิดกาแลคซีดวงดาวและดาวเคราะห์ แม้แต่อุปกรณ์ทางดาราศาสตร์ที่ทันสมัยและใหม่ที่สุดก็ไม่สามารถครอบคลุมทั้งจักรวาลได้ แต่เทคโนโลยีสมัยใหม่สามารถจับแสงจากดาวที่อยู่ห่างจากโลก 15 พันล้านปีแสงได้! บางทีดาวเหล่านี้อาจจะหายไปนานพวกมันเกิดแก่และตาย แต่แสงจากพวกมันเดินทางมายังโลกเป็นเวลา 15 พันล้านปีและกล้องโทรทรรศน์ยังสามารถมองเห็นได้
นักวิทยาศาสตร์หลายชั่วอายุคนและหลายประเทศพยายามเสนอแนะคำนวณขนาดของจักรวาลของเรากำหนดจุดศูนย์กลาง เคยเชื่อกันว่าศูนย์กลางของจักรวาลคือโลกของเรา โคเปอร์นิคัสพิสูจน์แล้วว่านี่คือดวงอาทิตย์ แต่ด้วยการพัฒนาความรู้และการค้นพบกาแลคซีทางช้างเผือกของเราจึงเห็นได้ชัดว่าทั้งโลกของเราหรือแม้แต่ดวงอาทิตย์ก็ไม่ได้เป็นศูนย์กลางของจักรวาล คิดกันมานานแล้วว่าไม่มีกาแลคซีอีกแล้วนอกจากทางช้างเผือก แต่สิ่งนี้ถูกปฏิเสธ
ข้อเท็จจริงทางวิทยาศาสตร์ที่รู้จักกันดีชี้ให้เห็นว่าจักรวาลกำลังขยายตัวอย่างต่อเนื่องและท้องฟ้าที่เต็มไปด้วยดวงดาวที่เราสังเกตเห็นโครงสร้างของดาวเคราะห์ที่เราเห็นในตอนนี้นั้นแตกต่างอย่างสิ้นเชิงกับเมื่อหลายล้านปีก่อน ถ้าจักรวาลกำลังเติบโตแสดงว่ามีขอบ อีกทฤษฎีหนึ่งกล่าวว่ามีจักรวาลและโลกอื่นที่อยู่นอกเหนือขอบเขตของอวกาศของเรา
คนแรกที่ตัดสินใจยืนยันความไม่มีที่สิ้นสุดของจักรวาลคือ Issac Newton หลังจากค้นพบกฎแห่งความโน้มถ่วงสากลเขาเชื่อว่าหากอวกาศมีขอบเขต จำกัด ไม่ช้าก็เร็วร่างกายของเธอทั้งหมดจะถูกดึงดูดและรวมเข้าเป็นหนึ่งเดียว และเนื่องจากสิ่งนี้ไม่เกิดขึ้นจักรวาลจึงไม่มีขอบเขต
ดูเหมือนว่าทั้งหมดนี้เป็นตรรกะและชัดเจน แต่ Albert Einstein ก็ยังสามารถทำลายแบบแผนเหล่านี้ได้ เขาสร้างแบบจำลองของจักรวาลโดยอาศัยทฤษฎีสัมพัทธภาพของเขาเองตามที่จักรวาลนั้นไม่มีที่สิ้นสุดในเวลา แต่ จำกัด อยู่ในอวกาศ เขาเปรียบมันเป็นทรงกลมสามมิติหรือพูดง่ายๆคือกับโลกของเรา ไม่ว่านักเดินทางจะเดินทางรอบโลกมากแค่ไหนเขาก็ไม่มีวันไปถึงขอบโลกได้ อย่างไรก็ตามนี่ไม่ได้หมายความว่าโลกไม่มีที่สิ้นสุด นักเดินทางก็จะกลับไปยังสถานที่ที่เขาเริ่มต้นการเดินทาง
ในทำนองเดียวกันผู้พเนจรในอวกาศที่เริ่มต้นจากโลกของเราและเอาชนะจักรวาลบนยานเอ็นเตอร์ไพรส์สามารถกลับสู่โลกได้ คราวนี้ผู้พเนจรจะไม่เคลื่อนที่ไปตามพื้นผิวสองมิติของทรงกลม แต่ไปตามพื้นผิวสามมิติของไฮเปอร์สเฟียร์ ซึ่งหมายความว่าเอกภพมีปริมาตร จำกัด ดังนั้นจึงมีดาวและมวลจำนวน จำกัด อย่างไรก็ตามจักรวาลไม่มีขอบเขตหรือศูนย์กลางใด ๆ ไอน์สไตน์เชื่อว่าเอกภพหยุดนิ่งและขนาดของมันไม่เคยเปลี่ยนแปลง
อย่างไรก็ตามจิตใจที่ยิ่งใหญ่ที่สุดไม่ใช่เรื่องแปลกสำหรับความหลงผิด ในปีพ. ศ. 2470 Alexander Fridman นักฟิสิกส์ชาวโซเวียตของเราได้ขยายโมเดลนี้อย่างมีนัยสำคัญ จากการคำนวณของเขาจักรวาลไม่ได้หยุดนิ่งเลย สามารถขยายหรือหดตัวเมื่อเวลาผ่านไป ไอน์สไตน์ไม่ยอมรับการแก้ไขดังกล่าวในทันที แต่ด้วยการค้นพบกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลความจริงของการขยายตัวของจักรวาลได้รับการพิสูจน์เนื่องจาก กาแลคซีกระจัดกระจายเช่น ย้ายออกจากกัน
ตอนนี้ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเอกภพกำลังขยายตัวด้วยความเร่งซึ่งเต็มไปด้วยสสารมืดที่หนาวเย็นและอายุของมันคือ 13.75 พันล้านปี เมื่อทราบอายุของจักรวาลคุณสามารถกำหนดขนาดของพื้นที่ที่สังเกตได้ แต่อย่าลืมเกี่ยวกับการขยายตัวอย่างต่อเนื่อง
ดังนั้นขนาดของเอกภพที่สังเกตได้จึงแบ่งออกเป็นสองประเภท ขนาดที่มองเห็นได้เรียกอีกอย่างว่ารัศมีฮับเบิล (13.75 พันล้านปีแสง) ที่เราพูดถึงข้างต้น และขนาดจริงเรียกว่าขอบฟ้าของอนุภาค (45,700 ล้านปีแสง) ตอนนี้ฉันจะอธิบาย: แน่นอนคุณเคยได้ยินว่าเมื่อเรามองไปบนท้องฟ้าเราเห็นอดีตของดวงดาวอื่น ๆ ดาวเคราะห์ไม่ใช่สิ่งที่เกิดขึ้นในตอนนี้ ตัวอย่างเช่นเมื่อมองไปที่ดวงจันทร์เราจะเห็นว่ามันเป็นอะไรเมื่อไม่กี่วินาทีที่ผ่านมาดวงอาทิตย์เมื่อแปดนาทีที่แล้วดวงดาวที่ใกล้ที่สุด - ปีกาแลคซี - ล้านปีก่อน ฯลฯ นั่นคือตั้งแต่ช่วงเวลาของการกำเนิดของจักรวาลไม่มีโฟตอนนั่นคือ แสงจะไม่มีเวลาเดินทางมากกว่า 13.75 พันล้านปีแสง แต่! อย่าลืมเกี่ยวกับข้อเท็จจริงของการขยายตัวของจักรวาล ดังนั้นในขณะที่มันไปถึงผู้สังเกตการณ์วัตถุของจักรวาลตั้งไข่ซึ่งเปล่งแสงนี้จะอยู่ห่างจากเรา 45,700 ล้านวินาที ปี. ขนาดนี้เป็นขอบฟ้าของอนุภาคและเป็นขอบเขตของจักรวาลที่สังเกตได้
อย่างไรก็ตามขอบเขตทั้งสองนี้ไม่ได้บ่งบอกถึงขนาดที่แท้จริงของจักรวาลเลย มันกำลังขยายตัวและหากแนวโน้มนี้ดำเนินต่อไปวัตถุทั้งหมดที่เราสามารถสังเกตได้ในตอนนี้จะหายไปจากมุมมองของเราไม่ช้าก็เร็ว
ในขณะนี้แสงที่อยู่ไกลที่สุดที่นักดาราศาสตร์สังเกตเห็นคือการแผ่รังสีพื้นหลัง นี่คือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าโบราณที่เกิดขึ้นที่จุดกำเนิดของจักรวาล คลื่นเหล่านี้ตรวจพบโดยใช้เสาอากาศที่มีความไวสูงและอยู่ในอวกาศโดยตรง เมื่อมองเข้าไปในการแผ่รังสีของที่ระลึกนักวิทยาศาสตร์มองว่าจักรวาลมีอายุ 380 พันปีหลังจากบิกแบง ในขณะนี้เอกภพเย็นตัวลงมากจนสามารถปล่อยโฟตอนอิสระซึ่งถูกจับได้ในวันนี้ด้วยความช่วยเหลือของกล้องโทรทรรศน์วิทยุ ในสมัยนั้นไม่มีดวงดาวหรือกาแลคซีในเอกภพมีเพียงเมฆทึบของไฮโดรเจนฮีเลียมและองค์ประกอบอื่น ๆ จำนวนเล็กน้อย จากความไม่เป็นธรรมชาติที่สังเกตได้ในเมฆนี้กระจุกกาแลคซีจะก่อตัวขึ้นในเวลาต่อมา
นักวิทยาศาสตร์ยังคงถกเถียงกันว่ามีขอบเขตที่แท้จริงและไม่สามารถสังเกตเห็นได้ในจักรวาลหรือไม่ ไม่ทางใดก็ทางหนึ่งทุกคนมาบรรจบกันที่อินฟินิตี้ของจักรวาล แต่พวกเขาตีความอินฟินิตี้นี้ในรูปแบบที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง บางคนคิดว่าเอกภพมีหลายมิติโดยที่จักรวาลสามมิติ“ ท้องถิ่น” ของเราเป็นเพียงหนึ่งในชั้นของมัน บางคนบอกว่าเอกภพเป็นเศษส่วน - ซึ่งหมายความว่าจักรวาลในท้องถิ่นของเราอาจเป็นอนุภาคของอีกอันหนึ่ง อย่าลืมเกี่ยวกับ Multiverse รุ่นต่างๆเช่น การมีอยู่ของจักรวาลอื่น ๆ จำนวนไม่ จำกัด นอกเรา และยังมีอีกมากมายหลายเวอร์ชั่นซึ่งถูก จำกัด ด้วยจินตนาการของมนุษย์
