Υπάρχει κάποια απόδειξη ότι ο χώρος διαστέλλεται πιο γρήγορα από την ταχύτητα του φωτός, όπως η ξαφνική εξαφάνιση μακρινών γαλαξιών; Κι αν αυτή η υπόθεση είναι αληθινή, δεν θα πρέπει να υπάρχουν κάποιοι γαλαξίες κοντά στο κοσμικό ορίζοντα που να εξαφανίζονται από τις παρατηρήσεις μας;
Διαστελλόμενο Σύμπαν με ταχύτητα 71 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο και ανά μεγαπαρσέκ απόστασης
Αυτή τη στιγμή, είμαστε βέβαιοι ότι ζούμε σε ένα σύμπαν που διαστέλλεται με ένα αυξανόμενο – επιταχυνόμενο ρυθμό. Όπως μπορείτε να διαβάσετε αλλού, το σύμπαν διαστέλλεται με περίπου 70 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο και ανά μεγαπαρσέκ απόστασης. Αυτό σημαίνει ότι ένας γαλαξίας σε απόσταση 1 μεγαπαρσέκ μακριά από εμάς (3.26 έτη φωτός ή 30 τρισ. km) υποχωρεί με ταχύτητα περίπου 70 km / s. Ένας άλλος γαλαξίας 2 μεγαπαρσέκ μακριά από εμάς υποχωρεί με 140 km /s, και ούτω καθεξής. Αυτό προκύπτει από το νόμο του Hubble v = Ho d.
Ακολουθώντας την ίδια λογική, θα μπορούσε κανείς να κάνει μαθηματικές πράξεις για να υπολογίσει πόσο μακριά πρέπει να βρίσκεται ένας γαλαξίας για να διαφεύγει από μας με την ταχύτητα του φωτός. Αποδεικνύεται λοιπόν, ότι οι γαλαξίες 4300 μεγαπαρσέκ μακριά από εμάς ή 14.000 έτη φωτός) υποχωρούν ταχύτερα από το φως. Η απόσταση αυτή ορίζει την “σφαίρα Hubble”, Μια φανταστική σφαίρα με κέντρο εμάς, έξω από την οποία τα πάντα υποχωρούν γρηγορότερα από την ταχύτητα του φωτός. Να σημειωθεί ότι, καθώς το σύμπαν διαστέλλεται με επιταχυνόμενο ρυθμό, η σφαίρα του Hubble αυξάνει συνεχώς την ακτίνα της, όσο περνάει ο καιρός.
Το παρατηρούμενο σύμπαν
Μπορούμε να δούμε το φως που προέρχεται από γαλαξίες έξω από τη σφαίρα του Hubble; Ναί!
Η λήψη του φωτός από μια πηγή που κινείται ταχύτερα από το φως, μπορεί να φαίνεται περίεργο, αλλά αυτό είναι πραγματικά δυνατό. Φανταστείτε ένα γαλαξία έξω από τη σφαίρα του Hubble, το οποίο εκπέμπει έναν παλμό φωτός προς τη Γη. Ο παλμός προσπαθεί να φτάσει προς εμάς, αλλά αυτός «σέρνεται» μακριά από τη Γη από μια περιοχή του διαστήματος που υποχωρεί ταχύτερα από το φως. Φαίνεται λοιπόν με μια πρώτη σκέψη, ότι ποτέ δεν θα λάβετε αυτόν τον παλμό – αλλά σταθείτε!
Καθώς το σύμπαν διαστέλλεται, και η σφαίρα Hubble μεγαλώνει πάρα πολύ. Τώρα, αν ο ρυθμός με τον οποίο διαστέλλεται η σφαίρα Hubble είναι μεγαλύτερη από την καθαρή ταχύτητα με την οποία το φωτόνιο υποχωρεί από εμάς, ο παλμός θα περάσει τελικά από μια υπερφωτεινή περιοχή σε μια περιοχή που υποχωρεί από εμάς βραδύτερα από την ταχύτητα του φωτός. Ρίξτε μια ματιά σε αυτό το επεξηγηματικό βίντεο,
Φυσικά, ‘όσο ο παλμός ταξιδεύει σε μια περιοχή που υποχωρεί από εμάς με ταχύτητα μικρότερη από την ταχύτητα του φωτός, θα φτάσει τελικά σε μας. Το συμπέρασμα είναι ότι μπορούμε ακόμα να παρατηρήσουμε γαλαξίες που υποχωρούν ταχύτερα από το φως! Με άλλα λόγια, η σφαίρα Hubble δεν είναι το όριο του παρατηρήσιμου σύμπαντος μας.
Καθώς ο χωροχρόνος διαστέλλεται το μήκος κύματος του φωτός που παράγεται από μια μακρινή πηγή προοδευτικά τεντώνεται καθώς διαδίδεται, με αποτέλεσμα την κοσμολογική ερυθρή μετατόπιση.
Πώς μπορούμε να πούμε ότι το σύμπαν διαστέλλεται πιο γρήγορα από την ταχύτητα του φωτός; Το μήκος κύματος του φωτός ενός παλμού που ταξιδεύει στο σύμπαν τεντώνεται (αυξάνει) καθώς ο χώρος διαστέλλεται, έτσι ώστε το φως να γίνεται πιο κόκκινο. (Δηλαδή, το μήκος κύματος του αυξάνει.) Αυτή η λεγόμενη κοσμολογική μετατόπιση προς το ερυθρό μετράται από τους αστρονόμους, έτσι σε μακρινούς γαλαξίες μπορούμε να υπολογίσουμε πόσο απομακρύνονται με τη μετατόπιση προς το ερυθρό τους. Όσο πιο υψηλή είναι η ερυθρή μετατόπιση ενός γαλαξία, τόσο πιο γρήγορα θα υποχωρεί από εμάς. Για κάθε εύλογο μοντέλο ενός διαστελλόμενου σύμπαντος, υπάρχει μια σχετικά απλή μετατροπή: Να μεταφράσουμε τη μετατόπιση προς το ερυθρό του φάσματος ενός γαλαξία σε ταχύτητα υποχώρησης του από μας.
Δεν προκαλεί λοιπόν έκπληξη που μέχρι τώρα, μερικοί από τους γαλαξίες που έχουμε παρατηρήσει παρουσιάζουν μετατόπιση προς το ερυθρό που φανερώνουν υπερφωτεινές ταχύτητες απομάκρυνσης από μας!
Τέλος, πρέπει να σημειωθεί ότι, στην πράξη, ένας γαλαξίας που υποχωρεί μπορεί να «εξαφανίζεται» από τις παρατηρήσεις μας λόγω της κοσμολογικής μετατόπισης προς το ερυθρό. Το φως που προέρχεται από αυτόν τον γαλαξία γίνεται ολοένα και πιο ερυθρός, έξω από το εύρος ανίχνευσης του οργάνου μας (τα μάτια μας, ή ακόμα και ένα ραδιοτηλεσκόπιο). Επιπλέον, ο χρόνος μεταξύ διαδοχικών παλμών θα αυξηθεί τόσο πολύ, ώστε ο γαλαξίας θα εξασθενίσει μέχρι να εξαφανιστεί.
