Скільки років видно з Землі найдавніше світло?

Оскільки світло може подорожувати лише так швидко, все світло, яке ми бачимо на небі, випромінювалося в попередній момент часу. Тож якщо, наприклад, ми бачимо наднову чи якусь іншу велику зоряну подію, до того моменту, як ми її побачимо, це може задовго закінчитися. Мені це стало цікаво, що це найдавніше світло, яке ми можемо побачити із землі?

Всесвіту нібито ~ 13 + мільярд років, але ми, мабуть, не на самій грані відомого Всесвіту, тому все світло, яке ми бачимо, вірогідно менше 13 мільярдів років. То яке найдавніше світло ми можемо побачити? і як необов'язкове подальше запитання, як ми можемо знати вік цього світла?

Я думаю, що саме світло може не бути буквально «старим», але, мабуть, очевидно, про що я тут прошу, по-іншому: яка найдовша відстань, яку тепер випромінюване видиме світло Землі пройшло, щоб досягти Землі? Незважаючи на те, що реформування питання набуває свого роду сплетення з лінзовими ефектами.

Найдавніше світло у Всесвіті - це космічний мікрохвильовий фон . Приблизно через 380 000 років після Великого вибуху протони та електрони "рекомбінували" ¹ в атоми водню. До цього будь-які фотони розсіювали вільні електрони в плазмовому наповнювальному просторі, і Всесвіт була по суті непрозорою для світла. Однак, як тільки відбулася рекомбінація, фотони змогли «від’єднатися» від електронів і безперешкодно рухатися через простір. Це реліктове випромінювання спостерігається і сьогодні; воно було змінено червоним і охолодженим.

Ми можемо виявити світло з дуже віддалених предметів, і ми маємо. Більше сенсу говорити про відстань з точки зору червоного зміщення ; чим більше червоний зсув, тим далі знаходиться об'єкт. Існує ряд надзвичайно високих червоних змінних об'єктів, деякі з яких підтвердили свої вимірювання, а інші - ні. Кандидати включають

• MACS0647-JD (червоний зміщення ), дуже далека галактика.$z=10.7^{+0.6}_{-0.4}$
• UDFj-39546284 (червоний зміщення від до ), інша галактика або протогалакси (хоча відстань її невизначена, і точна її суперечливість).$z=10$$z=12$
• GN-z11 (червоне зміщення ), дуже світла далека галактика.$z=11.09^{+0.08}_{-0.12}$

Однак усі ці об'єкти формувалися б через сотні мільйонів років після Великого вибуху, тому світло, яке ми бачимо від них, набагато «молодше», ніж у космічного мікрохвильового фону.

^{1 Мені ніколи не подобалося використання в цьому контексті, оскільки це був перший раз, коли вони поєднувались; "повторно" - це введення в оману.}

Яке найдавніше світло, яке ми можемо побачити?

Космічний мікрохвильовий фон вважається найстарішим для нас випромінюванням ЕМ. Він знаходиться в мікрохвильовому спектрі, тому його не можна побачити неозброєним оком, але його підбирають "радіотелескопи". Ми називаємо це "світлом" у широкому розумінні.

Один чудовий аспект цього фонового випромінювання - його майже рівномірність у всіх напрямках. Астрономи пояснюють, що однаковість занадто сильна, щоб джерело було справді великою річчю, як величезна повітряна куля ... але це було б так, якби все було насправді настільки далеко, наскільки здається.

Якби вона була дійсно такою великою, як це виглядає, це зайняло б удвічі вік Всесвіту, щоб одна сторона вплинула на другу сторону! Натомість астрономи вважають, що те, що ми бачимо, було дуже маленьким тілом, яке стало більше; ось чому це виглядає однаково у кожному напрямку. Деяке зростання називається метричним розширенням простору і має інше значення, ніж звичайне зростання.

Як ми можемо знати вік цього світла?

Вік космічного фонового світла можна визначити лише опосередковано , спочатку дізнавшись, як давно стався Великий вибух, потім, зрозумівши, коли світло випромінюється в ході Великого вибуху.

Порівнюючи швидкість, з якою все здається, збільшується, наскільки все здається, таким же чином, як ви могли б оцінити, скільки часу знадобиться, щоб їхати до місця, враховуючи швидкість дороги та відстань, ми обчислюємо постійної Хаббла . Це допомагає нам підрахувати, як давно стався Великий вибух.

Крім того, є певні "звукові хвилі" ( баріонові акустичні коливання ), коли старі речі, які ми бачимо, включаючи космічний мікрохвильовий фон, стають яскравішими і тьмянішими з ритмом, як маятник годинника. Їх можна виміряти або зліва направо (для переміщення речей), або за допомогою моніторингу відео (для нерухомих речей). Вимірювання цих ритмів та порівняння їх із постійною Хабблом також допомагає підрахувати, як давно стався Великий вибух.

Нарешті, мікрохвильовий фон має фізичні якості (наприклад, температуру та щільність), які дозволяють нам визначити, коли він випромінювався під час розширення та охолодження Великого вибуху. Разом з використанням усіх цих розрахунків ми визначаємо вік космічного фонового світла СВЧ.

Астрономи вважають, що цей комбінований розрахунок (званий "LCDM", "Lambda-CDM" або "Cosmology Big Bang") є дуже хорошим, тому що різні числа здебільшого вирівнюються * . Вони із задоволенням повідомили про більше хороших висновків нещодавно у 2018 році, коли закінчилось дослідження під назвою «Темне обстеження енергії». Тим не менш, оскільки РКМ включає певні припущення, які ніколи не можуть бути підтверджені, і оскільки все ще є незрозумілі розбіжності, ми не знаємо, чи був би інший вид розрахунку кращим за умови, що він все-таки відповідає вимірам.

Як ми можемо знати, що це найдавніше світло?

Лише замислюючись про фізичні якості космічного мікрохвильового фону та роздумуючи про те, коли під час Великого вибуху воно повинно було випромінювати своє світло, астрономи визначили його як найдавніше можливе світло у Всесвіті, старше будь-яких зірок чи галактик. Це не говорить нам, скільки йому років; насправді астрономи завжди впевнені, що насправді це не просто шар пилу на телескопі!

Наскільки далеко фон космічний мікрохвильовий?

На це справді важке запитання. Згідно з космологією Великого вибуху, космічний мікрохвильовий фон не був "десь", а натомість був скрізь. А відстань, яку він пройшов з моменту Великого вибуху, відрізняється від часу, помноженого на швидкість світла, через метричне розширення простору. Це результат релятивістського скорочення довжини через швидкість, з якою все рухається.

Чи спостережуваний Всесвіт молодший, ніж більший Всесвіт, якщо припустити, що він існує?

Обчислення часу від Великого вибуху до тепер дає такий самий результат, чи вважаєте ви нашим спостережуваним Всесвітом або більшою всесвітою, яка може існувати. Ось чому вік "нашої" Всесвіту такий самий, як і вік "нашої" Всесвіту.

* Деякі різні дослідження для визначення константи Хаббла дали космологам паузу ( посилання 1 , посилання 2 ); залежно від того, на яку частину Всесвіту ви дивитесь, вона може бути близькою до 67 або може бути ближче до 73 у стандартних одиницях.

Вчені виявили галактику на ім'я GN-z11 (вже згадується HDE 226868 ), яка існувала всього 400 мільйонів років після Великого вибуху, або приблизно 13,3 мільярда років тому:

Найдальші галактики, все ж коси, космічні відстані

Відкриття 10-мільярдної зірки було оголошено лише минулого тижня:

Плями плями Хаббла - найдальша зірка, яку бачили

Ось список віддалених астрономічних об’єктів у Вікіпедії .

Ви склали два запитання за допомогою семантики:

• "Скільки років видно з Землі найдавніше світло?"

З відповіді @ Пела на: Чому існує різниця між горизонтом космічної події та віком Всесвіту? - Тож за ~ 100М років найвіддаленіше світло дістанеться нам, з більш ніж 116М світлових років.

16 Gly, що сьогодні відстань до горизонту подій, є свого роду збігом. Це не має нічого спільного з віком Всесвіту. Це залежить лише від майбутнього розширення Всесвіту, що в свою чергу залежить від щільності компонентів Всесвіту (Ωb, ΩDM, ΩΛ тощо). Якби у Всесвіті панувала матерія (або випромінювання), тоді не було б горизонту подій: жодна галактика, якась так далека, не була б нам видною, якби ми просто мали терпіння чекати. Галактика знаходиться на відстані 10 000 мільярдів світлових років? Просто чекайте досить довго (саме те, як довго залежить від фактичної щільності).

Однак у нашому Всесвіті панує темна енергія, яка прискорює розширення без меж. Це, на жаль, означає, що світло, що виходить сьогодні з галактики 17 Gly далеко, буде захоплюватися розширенням швидше, ніж воно може подорожувати до нас. На відміну від цього, світло, що випромінюється сьогодні від галактики на відстані 15 глі, буде рухатися в нашому напрямку, але, тим не менш, спочатку відійде від нас через розширення. Однак його подорож до нас робить цей коефіцієнт розширення все меншим і меншим (оскільки швидкість розширення збільшується в міру відстані від нас), і через деякий час він пройде так далеко, що подолав розширення і почне зменшувати відстань від нас і врешті-решт до нас дістається 100 Гр.

• "Я здогадуюсь, що саме світло може не бути буквально" старим ", але, мабуть, очевидно, про що я тут прошу, по-іншому: яка найдовша відстань, яку тепер випромінювало видиме світло Землі, щоб досягти Землі? питання набуває свого роду заплутаність з лінзовими ефектами? "

Так, це зовсім інше питання ...

Дивіться одну з найдавніших праць: " Розширюється плутанина: поширені неправильні уявлення про космологічні горизонти та надсвітлене розширення Всесвіту " Девіса та Лінеавера (2003).

Нові роботи:

" Спільні причинно-наслідкові минулі та майбутнє космологічних подій ", Фрідман, Кайзер та Галліккіо (2013).

" Висновок: ... Хоча, як вважають, що спостережувані просторові щільності галактик, кластерів і, таким чином, квазари відображають кореляції, створені під час інфляції, залишається відкритим питання, чи події інфляційної епохи в конкретних місцях заповнення - де згодом утворилися галактики квазара-господаря - може дати сигнал спостережуваного кореляції між парами можливих подій квазарної емісії в тих самих місцях замовлення через мільярди років після відбиття збурень інфляційної щільності.

На закінчення зауважимо, що всі наші висновки ґрунтуються на припущенні, що історія розширення нашого спостережуваного Всесвіту, принаймні з моменту закінчення інфляції, може бути точно описана канонічною загальною відносністю та просто підключеною, не компактною FLRW метрика. Ці припущення узгоджуються з останнім емпіричним пошуком нетривіальної топології, де не знайдено спостережуваних сигналів компактної топології для фундаментальних областей до розміру поверхні останнього розсіювання.

Фіг. 1. Конформна діаграма, що показує відстань котування, в Глірі проти конформованого часу, у Gyr, для випадку, коли події A і B з'являються на протилежних сторонах неба, як видно із Землі (α = 180 °). Спостерігач сидить на Землі при в даний момент конформного часу . Світло випромінюється від A at ( ) і від B at ( ); обидва сигнали досягають Землі вздовж нашого минулого світлового конуса при ( ). спрямовані на минуле, від подій випромінювання (червоний і синій для A і B відповідно) перетинаються при ( ) і перекриваються на (фіолетовий регіон). Для червоних$R_0χ$$R_0τ /c$$χ = 0$$τ = τ0$$χA, τA$$χB, τB$$0,_{τ0}$$χAB, τAB$$0 < τ < τAB$$z_A = 1$і і плоска космологія ΛCDM з параметрами, наведеними у рівнянні. (11), події розташовуються на відстані відставання Glyr та Glyr, з викидом у відповідні моменти Gyr та Gyr. Минулі світильники минулого часу перетинаються на події AB в Глір у часі Gyr, а теперішній час Gyr$z_B = 3$$R_{0χA} = 11.11$$R_{0χB} = 21.25$$R_{0τA}/c = 35.09$$R_{0τB}/c = 24.95$$R_{0χAB} = 10.14$$R_{0τAB}/c = 13.84$$R_{0τ0}/c = 46.20$. Також показані горизонт космічних подій (лінія, що розділяє жовту і сіру області), і спрямовані на майбутнє світлові коні від подій A і B (тонкі пунктирні лінії) та від початку (0,0) (товсті пунктирні лінії). У такій космології ΛCDM, як у нас, події в жовтому регіоні поза нашим поточним світловим космосом відокремлені від нас сьогодні, але будуть спостерігатися в майбутньому, тоді як події в сірій області поза горизонтом подій поділяються від космічних спостерігачів на Землі назавжди. Додаткові шкали показують червоне зміщення (верхня горизонтальна вісь) та час, виміряні коефіцієнтом масштабу, , і належним часом, , (права вертикальна вісь), виміряні спостерігачем у спокої у фіксованому місці переміщення.$a(τ)$$t$

Також дивіться: " Причинно-наслідкові горизонти у підстрибуючій Всесвіті ", Бхаттачарія, Барі та Чакраборті (2017):

" Висновок: Ця робота свідчить про те, що проблема причинності у підстрибуванні Всесвіту суттєво пов'язана з розумінням різних фаз Всесвіту під час фази стиснення. Оскільки наше розуміння фази скорочення є суто спекулятивною в даний час моделями, які ми використовуємо для визначення Природа природи горизонту частинок залишається надто спрощеною.Інші автори вважають, що хоча проблема причинності у підстрибуючих моделях Всесвіту далеко не вирішена, ця стаття показує якісні та кількісні труднощі, які треба мати у майбутньому, щоб отримати більш значущі результати . ".

Коротка відповідь: це 46,9B світлових років . Ще одна сторінка Вікіпедії говорить: 46,6B світлових років . Наведені вище експерти розраховують 46,2.

У цій статті 2 квітня 2018 року в статті CNN сказано:

Вчені виявили "відбиток пальців" першого світла у світі? "

Після Великого вибуху фізики вважають, що у Всесвіті існувала лише темрява протягом майже 180 мільйонів років, період, відомий вченими як космічне «Темне століття».

Тому я думаю, що ваша відповідь може бути, що Великий вибух + 180 мільйонів років - це найдавніше світло, яке ми можемо побачити.