Jos olet koskaan haaveillut matkustamisen ajasta, katso vain yötaivaalle; näkemäsi kimaltelijat ovat todella kaappauksia kaukaisesta menneisyydestä. Tämä johtuu siitä, että nuo tähdet, planeetat ja galaksit ovat niin kaukana, että lähimpienkin valo saattaa kestää kymmeniä tuhansia vuosia päästäkseen Maahan.
Universumi on epäilemättä iso paikka. Mutta kuinka suuri se on?
"Se voi olla asia, jota emme oikeastaan koskaan tiedä", Kanadan Ontarion länsimaisen yliopiston astrofysiikko Sarah Gallagher kertoi Live Science: lle. Universumin koko on yksi astrofysiikan peruskysymyksistä. Se voi myös olla mahdotonta vastata. Mutta se ei estä tutkijoita yrittämästä.
Mitä lähempänä esine on maailmankaikkeudessa, sitä helpompaa on mitata sen etäisyys, Gallagher sanoi. Aurinko? Pala kakkua. Kuu? Vielä helpompaa. Kaikkien tiedemiesten on tehtävä paistaa valonsäde ylöspäin ja mitata aika, joka kuluu tuon säteen palautumiseen kuun pinnalta ja takaisin alas Maahan.
Mutta kaikkein kaukana olevat kohteet galaksissamme ovat vaikeampia, Gallagher sanoi. Loppujen lopuksi niiden saavuttaminen ottaisi erittäin voimakkaan valonsäteen. Ja vaikka meillä olisi teknisiä mahdollisuuksia loistaa valoa niin kauan, kenellä on tuhansia vuosia odottaa, että palkki poistuu maailmankaikkeuden kaukana eksoplaneetoista ja palaa takaisin meille?
Tutkijoilla on muutama temppu hihoihinsa maailmankaikkeuden pisimpien esineiden käsittelemiseksi. Tähdet muuttavat väriä vanhetessaan, ja värin perusteella tutkijat voivat arvioida, kuinka paljon energiaa ja valoa nämä tähdet lähettävät. Kaksi tähteä, joilla on sama energia ja kirkkaus, eivät tule näyttämään samalta maapallolta, jos toinen niistä on paljon kauempana. Kauempi näyttää luonnollisesti himmeämmältä. Tutkijat voivat verrata tähden todellista kirkkautta maapallon näkemään ja käyttää tätä eroa laskeakseen, kuinka kaukana tähti on, Gallagher sanoi.
Entä universumin ehdoton reuna? Kuinka tutkijat laskevat etäisyydet kaukana oleviin esineisiin? Siellä asiat tulevat todella hankaliksi.
Muista: mitä kauempana kohde on maasta, sitä kauemmin esineestä tuleva valo vie meihin. Kuvittele, että jotkut näistä esineistä ovat niin kaukana, että heidän valonsa on vienyt miljoonia tai jopa miljardeja vuosia päästäkseen meihin. Kuvittele nyt, että joidenkin esineiden valo vie niin kauan matkan suorittamiseen, että maailmankaikkeuden miljardien vuosien ajan se ei ole vieläkään saavuttanut maata. Juuri juuri tähtitieteilijöiden kohtaamassa ongelmassa New Yorkin osavaltion yliopiston fyysikko Will Kinney kertoi Live Sciencelle.
"Voimme nähdä vain pienen, pienen kuplan. Ja mitä sen ulkopuolella on? Emme oikeastaan tiedä", Kinney sanoi.
Mutta laskemalla pienen kuplan koon, tutkijat voivat arvioida, mikä sen ulkopuolella on.
Tutkijat tietävät, että maailmankaikkeus on 13,8 miljardia vuotta vanha, anna tai vie muutama sata miljoonaa vuotta. Tämä tarkoittaa, että esineen, jonka valolta on kulunut 13,8 miljardia vuotta päästä meihin, tulisi olla kaikkein kauimpana oleva esine, jonka voimme nähdä. Saatat olla houkutus ajatella, että se antaa meille helpon vastauksen maailmankaikkeuden kokoon: 13,8 miljardia valovuotta. Mutta muista, että maailmankaikkeus myös kasvaa jatkuvasti yhä nopeammin. Ajan kuluessa, jonka valo on kulkenut meihin, kuplan reuna on muuttunut. Onneksi tutkijat tietävät vain kuinka pitkälle se on siirtynyt: 46,5 miljardia valovuotta pois, perustuen laskelmiin maailmankaikkeuden laajenemisesta suuren iskun jälkeen.
Jotkut tutkijat ovat käyttäneet tätä numeroa yrittääkseen laskea, mikä on näkemämme rajan ulkopuolella. Perustuen oletukseen, että maailmankaikkeudella on kaareva muoto, tähtitieteilijät voivat tarkastella havaittavissa olevassa universumissa näkemiämme malleja ja käyttää malleja arvioidakseen kuinka paljon kauempana muu maailmankaikkeus ulottuu. Yhdessä tutkimuksessa todettiin, että todellinen maailmankaikkeus voisi olla vähintään 250-kertainen sen 46,5 miljardin valovuoden koon verran, jonka todellisuudessa voimme nähdä.
Mutta Kinneyllä on muita ideoita: "Ei ole todisteita siitä, että maailmankaikkeus olisi rajallinen", hän sanoi: "Se voi hyvinkin jatkaa ikuisesti."
Ei ole varmaa sanottavaa, onko maailmankaikkeus äärellinen vai ääretön, mutta tutkijat ovat yhtä mieltä siitä, että sen "todella freaking valtava", Gallagher sanoi. Valitettavasti se pieni osa, jota nyt voimme nähdä, on suurin, mitä koskaan pystymme tarkkailemaan. Koska maailmankaikkeus kasvaa yhä nopeammin, havaittavan maailmankaikkeuden ulkoreunat todella liikkuvat ulospäin nopeammin kuin valon nopeus. Tämä tarkoittaa, että maailmankaikkeuden reunat ovat siirtymässä meistä nopeammin kuin heidän valonsa pääsee meihin. Vähitellen nämä reunat (ja kaikki siellä olevat ravintolat, kuten brittiläinen kirjailija Douglas Adams kerran kirjoitti) katoavat näkymästä.
Universumin koko ja sen suuri määrä, jota emme näe - se on nöyrä, Gallagher sanoi. Mutta se ei estä häntä ja muita tutkijoita jatkamasta koettelemaan vastauksia.
"Ehkä emme pysty selvittämään sitä. Se voidaan pitää turhauttavana", Gallagher sanoi. "Mutta se tekee siitä myös todella jännittävän."
