Saako valo koskaan kiinni

Seuraa 
Viestejä1068
Liittynyt2.3.2009

Alkuräjähdysteorioissa on esitetty maailman alkulaajenemis nopeus yli valon nopeus.
Nyt kysynkin teoreetikoilta tilannetta jossa kohde etenee 2* valonopeudella lähtöpisteestä. Kohde kytketään kuminauhaomaisesti lähtöpisteeseen (siis ei mitään kitkaa ja voimia huomioida kuminauhalla). Valo etenee kuminauhassa. Kohteen edetessä kauemmaksi niin kuminauhan puolenvälin nopeus on 1*valon nopeus lähtöpisteeseen nähden. Valo kulkee kuminauhassa aina valonnopeudella kyseisessä pisteessä. Saako valo koskaan kiinni kohdetta jos lähtevät 1s viiveellä (kohde edellä)?

Kommentit (13)

Vierailija
jeremia2
Alkuräjähdysteorioissa on esitetty maailman alkulaajenemis nopeus yli valon nopeus.
Viitannet inflaatioon. Se usein populaaristi esitetään harhaanjohtavasti ikään kuin maailmankaikkeus olisi laajennut valoa nopeammin vain ja ainoastaan muinoin inflaation aikana. Näin ei ole. Maailmankaikkeus laajenee edelleenkin valoa nopeammin. Kysymys on vain tarkasteltavasta etäisyydestä. Mitä kauempana kaksi kohdetta on toisistaan, sitä nopeammin ne etääntyvät. Kyllin kaukaiset kohteet etääntyvät toisistaan valon nopeutta suuremmalla nopeudella. Näin oli infaatiossa ja näin on nykyäänkin.

jeremia2
Nyt kysynkin teoreetikoilta tilannetta jossa kohde etenee 2* valonopeudella lähtöpisteestä. Kohde kytketään kuminauhaomaisesti lähtöpisteeseen (siis ei mitään kitkaa ja voimia huomioida kuminauhalla). Valo etenee kuminauhassa. Kohteen edetessä kauemmaksi niin kuminauhan puolenvälin nopeus on 1*valon nopeus lähtöpisteeseen nähden. Valo kulkee kuminauhassa aina valonnopeudella kyseisessä pisteessä. Saako valo koskaan kiinni kohdetta jos lähtevät 1s viiveellä (kohde edellä)?
En ymmärtänyt kysymystä, mutta jos se koskee avaruuden valoa nopeampaa laajenemista ja sitä voimmeko nähdä laajenemisen myötä meistä valoa nopeammin etääntyviä kohteita, niin vastaus on että kyllä voimme. Ja niiden valo ei punasiirry äärettömyyteen. Itse asiassa jo näkemämme punasiirtymän z<2 (muistaakseni 1,5?) kohteet etääntyvät meistä valoa nopeammin. Ja ei, se ei riko suhtista - avaruuden laajeneminen kuuluu yleisen suhtiksen piiriin.

Vierailija

Siis tarkoititko "kuminauhaomaisella" sitä että kappale hidastuu alkunopeudestaan (2*valonnopeus) sitä mukaa kun "kuminauha" venyy mutta valo kulkee aina valonnopeudella "nauhassa"?

Jos et tarkoittanut niin alkuperäinen kysymys on täysin turha ja yksiselitteinen. Ei tietenkään tavoita jos kappale loittonee kaksinkertaisella nopeudella.

Jos taas tarkoitit tuota niin vastaus on luonnollisesti että kyllä tavoittaa.

KKHS
Seuraa 
Viestejä368
Liittynyt23.11.2005
spin0
Näin ei ole. Maailmankaikkeus laajenee edelleenkin valoa nopeammin. Kysymys on vain tarkasteltavasta etäisyydestä. Mitä kauempana kaksi kohdetta on toisistaan, sitä nopeammin ne etääntyvät. Kyllin kaukaiset kohteet etääntyvät toisistaan valon nopeutta suuremmalla nopeudella. Näin oli infaatiossa ja näin on nykyäänkin.



Eikös kaukaisempien kappaleiden nopeampi etääntyminen johdu laajenemisen hidastumisesta jossain vaiheessa?

Sitäpaitsi yli valonnopeutta pakenevia kappaleita ei voi nähdä nykyään (enkä jaksa laskea voiko tulevaisuudessa), sillä kaukaisimmat edes teoreettisesti nähtävät kappaleet pakenevat vähän vajaata valonnopeutta. Tämä siis ihan tiedoilla joihin ei liity pimeää energiaa. Se käsittääkseni on vaikuttanut merkittävästi laajenemisnopeuteen vasta suhteelliseen vähän aikaa, jota ennen painovoima on sitä hidastanut.

Voinhan toki olla väärässä, minkä osoittamiseksi olisi kiva saada muutamia yhtälöitä.

EDIT: Jätin huomioimatta Hubblen vakion virhemarginaalin ja sen suurimmassa ääripäässe kaukaisemmat kappaleet tosiaan etääntyvät ihan pikkuisen valoa nopeammin.

jeremia2
Seuraa 
Viestejä1068
Liittynyt2.3.2009
KBolt
Siis tarkoititko "kuminauhaomaisella" sitä että kappale hidastuu alkunopeudestaan (2*valonnopeus) sitä mukaa kun "kuminauha" venyy mutta valo kulkee aina valonnopeudella "nauhassa"?

Jos et tarkoittanut niin alkuperäinen kysymys on täysin turha ja yksiselitteinen. Ei tietenkään tavoita jos kappale loittonee kaksinkertaisella nopeudella.

Jos taas tarkoitit tuota niin vastaus on luonnollisesti että kyllä tavoittaa.

En tarkoittanut hidastumista.
Kohde kiinnitetään kuminauhalla (katkeamaton, eikä aiheuta vastusta). Kohteen edetessä se venyttää kuminauhaa jolloin esim. kuminauhan puolivälissä kuminauhan nopeus on 1 c ensimmäisellä kuminauhan vartilla 0,5c jne. Jolloin valon nopeus kuminauhan ensimmäisessä vartissa 1,5c (verrattuna lähtöpisteeseen), puolessavälissä 2c jne. jos sinne pääsee.
Tämä kuminauhailmiö on vain tässä apuväline ongelman esittämisessä.

Vierailija
KKHS
spin0
Näin ei ole. Maailmankaikkeus laajenee edelleenkin valoa nopeammin. Kysymys on vain tarkasteltavasta etäisyydestä. Mitä kauempana kaksi kohdetta on toisistaan, sitä nopeammin ne etääntyvät. Kyllin kaukaiset kohteet etääntyvät toisistaan valon nopeutta suuremmalla nopeudella. Näin oli infaatiossa ja näin on nykyäänkin.
Eikös kaukaisempien kappaleiden nopeampi etääntyminen johdu laajenemisen hidastumisesta jossain vaiheessa?
Kaukaisten kohteiden nopeampi etääntyminen riippuu ennen kaikkea etäisyydestä. Mitä kaukaisempi kohde, sitä nopeammin se etääntyy, sillä suuremmilla etäisyyksillä laajenemisen vaikutus on suurempi. Toki tässä vaikuttaa myös laajenemisnopeuskin. Mutta missään tapauksessa laajenemisen hidastuminen ei voisi aiheuttaa etääntymisen nopeutumista, mikäli sinut oikein ymmärsin.

KKHS
Sitäpaitsi yli valonnopeutta pakenevia kappaleita ei voi nähdä nykyään (enkä jaksa laskea voiko tulevaisuudessa), sillä kaukaisimmat edes teoreettisesti nähtävät kappaleet pakenevat vähän vajaata valonnopeutta. Tämä siis ihan tiedoilla joihin ei liity pimeää energiaa. Se käsittääkseni on vaikuttanut merkittävästi laajenemisnopeuteen vasta suhteelliseen vähän aikaa, jota ennen painovoima on sitä hidastanut.
Pimeä energia on nimitys toistaiseksi tuntemattomalle ilmiölle joka näyttäisi kiihdyttävän maailmankaikkeuden laajenemisnopeutta ja on oma laaja aiheensa (sillä laajenemisen kiihtyminen vaikuttaa kyllä eri havaintohorisonttien etäisyyksiin). Mutta ketjun kysymyksen aiheena oli avaruuden laajetessa tapahtuva kohteiden valoa nopeampi etääntyminen ja niiden havaittavuus (mikäli OP:n kysymyksen oikein ymmärsin). Siihen kysymykseen voi vastata sotkematta mukaan kiihtyvää laajenemista ja pimeää energiaa. Ja vastaus on yksinkertaisesti ja yksiselitteisesti kyllä. Kyllä voimme havaita kohteita, jotka laajenemisen mukana etääntyvät meistä valoa nopeammin.

KKHS
Voinhan toki olla väärässä, minkä osoittamiseksi olisi kiva saada muutamia yhtälöitä.
En tiedä mitä yhtälöitä olet johtopäätöksissäsi käyttänyt, joten on mahdoton sanoa mikä sinulla olisi mennyt väärin. Voisiko olla niin, että olet laskenut pelkällä Hubblen lailla? Ja mahdollisesti jättänyt huomioimatta etäisyyden eri käsitteet kosmologiassa?

KKHS
EDIT: Jätin huomioimatta Hubblen vakion virhemarginaalin ja sen suurimmassa ääripäässe kaukaisemmat kappaleet tosiaan etääntyvät ihan pikkuisen valoa nopeammin.
Minusta alkaa vaikuttaa siltä, että sekoitat havaittavan universumin rajan Hubblen tilavuuteen. Hubblen tilavuuden muodostavan rajan mukana liikkuva etäisyys voidaan laskea kaavalla D=c/H0 - se siis antaa sen (mukana liikkuvan) säteen meistä, jonka sisäpuolella kohteet etääntyvät alle valon nopeudella ja ulkopuolella yli valon nopeudella. Hubblen raja ei kuitenkaan ole sama asia kuin havaittavan maailmakaikkeuden raja. Me voimme aivan hyvin havaita kohteita, joiden mukana liikkuva etäisyys on Hubblen tilavuuden ulkopuolella ja jotka siis etääntyvät meistä valoa nopeammin (ja ovat aina etääntyneet).

KKHS
Seuraa 
Viestejä368
Liittynyt23.11.2005
spin0
Voisiko olla niin, että olet laskenut pelkällä Hubblen lailla?

Minusta alkaa vaikuttaa siltä, että sekoitat havaittavan universumin rajan Hubblen tilavuuteen.




LAskin sen alkujaan pelkällä Hubblen lailla (koska en varsinaisesti ole mikään kosmologian asiantuntija, niin Hubblen tilavuus oli täysin uusi käsite). Tein laskelmat uudelleen ja ottaen huomioon englannin kielisen wikipedian tarkemmat arvot kuin aiemmin käytössä olleet, tulokset menevät aivan samaan marginaaliin. Kaukaisimmat havaittavat kappaleet etääntyvät siis n. valonnopeutta edelleenkin, vaikka noepus voi olla vähän yli tai vähän ali (johtuen Hubblen vakion virhemarginaalista). Hubblen tilavuus ei siis muuttanut asiaa juuri mihinkään (tuoreempi tieto vakiosta muutti vähän). Enkä siis tosiaan sekoittanut asioita keskenään.

Vierailija

^ No paljonko sait laskuissa Hubblen voluumin säteeksi?
(ns. Hubblen pituus)

Kysyn sitä siksi, että sinulla menee väärin tässä kohdassa:

KKHS
Kaukaisimmat havaittavat kappaleet etääntyvät siis n. valonnopeutta edelleenkin, vaikka noepus voi olla vähän yli tai vähän ali (johtuen Hubblen vakion virhemarginaalista).
Minun ei kannattane aiempaa toistaa, joten keskustellaan laskemalla (yksinkertaisesti) niin selviää.

KKHS
Seuraa 
Viestejä368
Liittynyt23.11.2005
spin0
keskustellaan laskemalla



Sitähän jo alkujaan pyysin.

No paljonko sait laskuissa Hubblen voluumin säteeksi?



12,56800886008329 mrd. valovuotta eli 3853,373496143959
megaparsecia - 13,84973214326459 mrd. ly eli 4246,35209631728 Mpc. Näiden väliin jää se varsinainen arvio Hubblen vakiosta, jonka mukaan pituus olisi 13,17777748402264 mrd. ly eli 4040,329622641509.

jeremia2
Seuraa 
Viestejä1068
Liittynyt2.3.2009
KKHS

Sitäpaitsi yli valonnopeutta pakenevia kappaleita ei voi nähdä nykyään (enkä jaksa laskea voiko tulevaisuudessa), sillä kaukaisimmat edes teoreettisesti nähtävät kappaleet pakenevat vähän vajaata valonnopeutta.




Tämä on sama juttu (kuminauha) minkä esitin, mutta toisin päin. Tuleeko sieltä valo tänne? Taitaa tulla?

Vierailija
KKHS
spin0
keskustellaan laskemalla
Sitähän jo alkujaan pyysin.
Hienoa. Nyt kun tiedän miten olet laskenut, osaan myös sanoa missä kohtaa sinulla taisi klikata. Laskusi oli aivan oikein, mutta tulkintasi sen tuloksesta ei. Asiaa ei ole ihan helppo selittää lyhyesti, joten toivon sinulta kärsivällisyyttä, koska tulee pitkä juttu. Periaatteen selvittäminen ei vaadi monimutkaisia tai edes kovin tarkkoja laskutoimituksia. Siksi käytän yksinkertaisia nykyisten kosmologisten mallien mukaisia webbilaskureita, jotka antavat tulokset ihan riittävällä tarkkuudella. Jos haluat tarkempia kaavoja tms. niin kysy ihmeessä, niin laitan tarpeen mukaan. Heh, kunhan et pyydä minua johtamaan mitään kaavoja yleisestä suhtiksesta Friedmann–Lemaître–Robertson–Walkerin metriikassa - sellaista en osaa. Mutta tarvittaessa etsin kyllä niitä muiden johtamina.

KKHS
spin0
No paljonko sait laskuissa Hubblen voluumin säteeksi?
12,56800886008329 mrd. valovuotta eli 3853,373496143959
megaparsecia - 13,84973214326459 mrd. ly eli 4246,35209631728 Mpc. Näiden väliin jää se varsinainen arvio Hubblen vakiosta, jonka mukaan pituus olisi 13,17777748402264 mrd. ly eli 4040,329622641509.
Tuossa ei ole mitään virhettä - Hubblen alueen säde on juuri tuota suuruusluokkaa ja saamasi tulokset vaihtelevat valitun H0:n arvon mukaan. Pelkkää pohdintaa varten emme tarvitse kovinkaan tarkkoja arvoja. Tulevissa laskuissa käytän arvoa H0=70,5 ja vastaava mukana liikkuva etäisyys on noin 4250 megaparsekia eli noin 13,9 miljardia valovuotta. (muille lukijoille tiedoksi: Parsek on tähtitieteessä yleisesti käytetty yksikkö, jota käytetään populaarin valovuoden sijaan: 1 parsek,pc = 3,26 valovuotta,ly)

Nyt on tärkeätä pitää mielessä, että Hubblen vakion avulla laskemasi etäisyys on mukana liikkuva etäisyys (comoving distance, proper distance). Mukana liikkuva etäisyys tarkoittaa etäisyyttä nyt, tällä hetkellä - ei muinoin, eikä tulevaisuudessa. Nykyhetkeen viittaa sekin, että käytit laskuissasi Hubblen vakion arvoa H0 (hoo-nolla), joka on havainnoista saatu Hubblen vakion arvo nyt. Ajatusleikkinä mukana liikkuva etäisyys olisi se etäisyys, jonka voisi mitata pysäyttämällä avaruuden laajenemisen ja vetämällä kuvitteellinen mittanauha avaruuden geodeesiä pitkin havaittuun kaukaiseen kohteeseen. Silloin mittanauhasta voisi lukea mukana liikkuvan etäisyyden, eli etäisyyden kohteeseen nyt.

Toisin sanoen tulos merkitsee, että sellaiset kohteet, jotka juuri nyt ovat meistä noin 4250 megaparsekin (noin 13,9 mrd valovuotta) etäisyydellä etääntyvät meistä noin valon nopeudella. Sitä lähemmät kohteet etääntyvät alle valon nopeudella ja kaukaisemmat yli valon nopeudella. Kyseistä etäisyyttä/sädettä/aluetta/tilavuutta jne kutsutaan mm. Hubblen rajaksi, Hubblen matkaksi, Hubblen alueeksi, Hubblen volyymiksi jne. Sen voi kuvitella vaikkapa havaitsijaa ympäröiväksi pallon muotoiseksi avaruuden alueeksi, jonka säteenä on sille laskettu mukana liikkuva etäisyys. Annetaan sille nimeksi vaikka HD.

HD = c/H0 = c/70,5 ~= 4250 Mpc (13,9 Gly) (comoving distance)

Uskon meidän olevan tähän asti samaa mieltä. Jollemme ole, tarkista Hubblen volyymin määritelmä - siellä mainitaan kyseessä olevan nimenomaan mukana liikkuva etäisyys. Ja älä huoli desimaalien määrästä tai H0:n tarkasta arvosta, voit itse halutessasi laskea tarkemmin tai muilla arvoilla - vaikkei sillä oikeastaan ole merkitystä johtopäätösten suhteen. Seuraavissa esimerkeissä käytän laskemiseen kahta webbilaskuria. Molemmat laskevat erilaisia etäisyyksiä laajenevassa avaruudessa lambda-CDM-mallin mukaan. Ne eivät ole huipputarkkoja, mutta riittäviä:
[1] http://www.astro.ucla.edu/~wright/CosmoCalc.html
[2] http://www.uni.edu/morgans/ajjar/Cosmology/cosmos.html

Laskureihin voi syöttää kosmologisen mallin parametreja, käyttämäni parametrit (lähde:WMAP, 2009):
Hubblen vakio, H0: 70,5
Materiatiheys, OmegaM: 0,274
Kosmologinen vakio (Lambda): 0,726
(noitahan voi kokeilla erilaisia)

Lasketaan punasiirtymä Hubblen etäisyydelle HD.
Oletetaan, että havaitsemme siellä Hubblen alueen rajalla olevan galaksin. Laskurin [2] mukaan sellaisen galaksin punasiirtymä z olisi noin z=1,414. Se etääntyisi meistä suunnilleen valon nopeudella ja olisi siis suunnilleen Hubblen alueen rajalla. Katsotaan laskurien [1] ja [2] antamat tulokset:

Havaitsemamme galaksin mukana liikkuva etäisyys (comoving distance) on noin 4250 Mpc (13,9 mrd.valovuotta), se siis tarkoittaa etäisyyttä nyt.

Kun havaitsemamme valo lähti matkalle kohti meitä oli maailmankaikkeus noin 4,57 miljardin vuoden ikäinen. Valon äärellisen nopeuden vuoksi kauas universumiin katsominen on samalla menneisyyteen katsomista ja näemme galaksin sellaisena kuin se oli muinoin valon lähtiessä matkaan. Valo lähti liikkeelle kauan sitten, mutta myös kauan alkuräjähdyksen jälkeen. Tuolloinen 4,57 miljardin vuoden ikäinen maailmankaikkeus oli jo ehtinyt kehittyä ja laajeta, ja valon kulkeman matkan aikana se laajeni vielä lisää.

Kulmaetäisyys (angular distance) galaksiin on noin 1760 Mpc (5,75 mrd.valovuotta).
Kulmaetäisyys tarkoittaa etäisyyttä havaitsemaamme galaksiin silloin muinoin kun meidät nyt saavuttanut valo lähti kohteesta matkaan. Koska maailmankaikkeus laajenee, oli kohde muinoin lähempänä meitä kuin nykyään. Valon tehdessä matkaa meitä kohti maailmankaikkeus laajeni koko ajan. Siksi valon kulkema matka piteni. Ja siksi kulmaetäisyys on pienempi kuin mukana liikkuva etäisyys - ennen galaksi oli lähempänä kuin nyt.

Valolta kesti 9,14 miljardia vuotta saavuttaa meidät. Tämä ei tarkoita, että etäisyys havaittuun galaksiin olisi ollut 9,14 miljardia valovuotta (2800 Mpc). Etäisyyshän oli "vain" noin 5,75 mrd.valovuotta (1760 Mpc) valon lähtiessä matkaan. Mutta koska matkan aikana avaruus laajeni meidän ja valonsäteen välissä, kului matkaan paljon pidempi aika kuin 5,75 mrd. vuotta, sillä valon kulkema matka piteni. Ja samalla valo koki kosmologisen punasiirtymän "venyessään" matkalla. Ja matkan jälkeen valon vihdoin saavuttaessa meidät kuljettuaan 9,14 mrd. vuoden ajan, on sen lähtöpaikkana ollut galaksi laajenemisen vuoksi etääntynyt paljon kauemmaksi kuin muinoin - noin 13,9 mrd. valovuoden etäisyydelle meistä (4250 Mpc).

Siinä oleelliset tekijät seuraavaan pohdintaan - eri etäisyydet ja aika.

Voimmeko havaita kohteita, jotka ovat kauempana kuin Hubblen etäisyys?
Näemme Hubblen etäisyydellä havaitsemamme kohteet noin 4,57 miljardin vuoden ikäisessä universumissa. Toisaalta voimme havaita sitä paljon vanhempiakin menneitä asioita, esimerkiksi galakseja nuoressa 600-800 miljoonan vuoden ikäisessä universumissa tai vielä niitäkin nuoremman universumin kosmisen taustasäteilyn. Eli vastaus on kyllä, toki voimme havaita vanhempia kohteita kuin Hubblen etäisyys (HD).

Ja toisaalta Hubblen etäisyyden mukana liikkuva etäisyys HD on noin 4250 Mpc (13,9 mrd.valovuotta). Koko havaitsemamme maailmankaikkeuden säteen mukana liikkuva etäisyys on paljon suurempi - noin 14000 Mpc (46 mrd. valovuotta). Selvästikin voimme siis havaita paljon kaukaisempia kohteita kuin HD:n säteen sisällä olevat. Hubblen voluumi onkin vain murto-osa koko havaittavasta universumista.

Mutta Hubblen etäisyydellä galaksit etääntyvät meistä valon nopeudella, voimmeko havaita kohteita, jotka etääntyvät laajenemisen mukana valoa nopeammin?
Kaikki kohteet, joiden punasiirtymä on suurempi kuin Hubblen etäisyys etääntyvät meistä tosiaan valoa nopeammin. Tämä ei kuitenkaan ole mikään este niiden havaitsemiselle. Tästä ovat todisteena tuhannet havaitsemamme kvasaarit, galaksit, gammapurkaukset ja kosminen taustasäteilykin joiden punasiirtymät ovat suurempia kuin HD:n punasiirtymä. Ne ovat kaukaisempia kuin HD. Koska kohteen etääntyminen laajenemisen myötä on sitä nopeampaa, mitä kaukaisempi kohde on kyseessä, etääntyvät kaikki HD:tä kaukaisemmat kohteet meistä valoa nopeammin. Se ei ole mikään este niiden havaitsemiselle.

Ja toisaalta tässä on kysymys myös etäisyyden määritelmistäkin. Siksi sanoin aiemmin, että sinulla tuntui menneen eri etäisyyskäsitteet sekaisin. Saatoit ajatella, että koska HD:n mukana liikkuva etäisyys on noin 13,9 mrd. valovuotta olisi se suoraan vertailukelpoinen sen seikan kanssa, että havaitsemamme kosminen taustasäteily on peräisin noin 13,7 miljardin vuoden takaa, eli etäisyyskin siihen olisi noin 13,7 mrd valovuotta (4000 Mpc). Näinhän ei ole. Sen sijaan kosmisen taustasäteilyn mukana liikkuva etäisyys on noin 46 mrd. valovuotta (14000 Mpc). Jos siis HD olisi jonkinlaisena rajana havainnoille, emme voisi havaita kosmista taustasäteilyä.

Populaareissa esityksissä etäisyydet usein ilmaistaan harhaanjohtavasti tai jopa väärin, ja yksikkönä käytetty valovuosikin sotkee siinä käsitteenä. Jos uutisessa esimerkiksi kerrotaan havaitun uusi eksoplaneetta, jonka tähdeltä valo on matkannut meille 1000 vuotta ja johon etäisyys on 1000 valovuotta on tämä aivan oikein ilmaistu. Pienillä etäisyyksillä valon kulkema aika ja sen kulkema etäisyys ovat riittävällä tarkkuudella samat. Tämä pätee Linnunradan tähtien ja läheisten galaksienkin suhteen.

Mutta hyvin suurilla etäisyyksillä, kun aletaan puhua miljardeista valovuosista kehiin astuu avaruuden laajeneminen, joka ehtii vaikuttaa etäisyyteen valon kulkeman pitkän matkan ja siihen kuluneen ajan aikana. Jos uutisessa kerrotaan havaitun esimerkiksi kaukainen galaksi, josta valo matkannut meille 12 miljardia vuotta, ei etäisyys kohteeseen suinkaan ole 12 miljardia valovuotta. Galaksin punasiirtymä olisi noin z=4, joten kulmaetäisyys siihen olisi noin 4,8 mrd valovuotta ja mukana liikkuva etäisyys noin 23,9 mrd valovuotta. (jätin parsekit tarkoituksella pois)

Voimmeko havaita kohteita, jotka ovat aina etääntyneet meistä yli valon nopeudella?
Kyllä. Otetaan jokin kaukainen havaittu galaksi, vaikkapa IOK-1 jonka punasiirtymä on z=6,96 ja heitetään arvo laskureihin. Tulokset:
Maailmankaikkeuden ikä oli tuolloin 780 miljoonaa vuotta.
Etäisyys galaksiin oli silloin 1110 Mpc (3,61 mrd.vv).
Valon matka kesti 12,9 miljardia vuotta.
Nykyisin etäisyys galaksiin on 8820 Mpc (28,8 mrd.vv).
Tällä hetkellä galaksin etääntymisnopeus on noin 2 kertaa valon nopeus.
Silloin muinoin valon lähtiessä matkaan etääntymisnopeus oli noin 3 kertaa valon nopeus.
Galaksi on siis aina etääntynyt meistä valoa nopeammin ja silti voimme havaita sen.

Miten sellainen on mahdollista?
Koska HD ei pysy aina samana, vaan säde kasvaa ajan myötä ulospäin - eli kohti sitä kaukaa meillepäin tulevaa valoa. Siksi sen alueelle päätyy ajan myötä valoa, joka on peräisin valoa nopeammin etääntyneestä kohteesta ja siksi sen valon on mahdollista saavuttaa meidät. Vasta kyllin suuri maailmakaikkeuden kiihtyvä laajeneminen saisi HD:n pienenemään.

No minkälaisen rajan se HD muodostaa havainnoille?
Ei nykyään minkäänlaista. Voimme aivan yhtä hyvin havaita kohteita niin sen ulko- kuin sisäpuolellakin. Se varsinainen havaittavan maailmakaikkeuden rajan muodostava partikkelihorisontti on HD:tä valtavan paljon kauempana, kuten on nykyisin havaintojen käytännön rajana oleva kosminen taustasäteilykin (kunnes joku toivottavasti keksii neutriinoteleskoopin, jolloin voimme "nähdä" vieläkin kauemmaksi vieläkin nuorempaan universumiin).

No miksi jotkut sitten esittävät muuta?
En tiedä. Ovat siinä kuitenkin väärässä. Ehkä asia tosiaan on vaikeaselkoinen, sillä viisaatkin ovat siinä helposti haksahtaneet jopa mm. Feynman, Weinberg ja Hubblekin. Tai ehkä se on vaikeasti selitettävä - lätisinhän minäkin näin pitkästi ja silti jäi varmaan enemmän kysymyksiä kuin vastauksia.

Vierailija

Tällaisen sisällön vuoksi tätä palstaa jaksaa vielä seurata. Ei mulla asiaan ole muuta sanottavaa, kuin että mielenkiintoista.

Vierailija

^ Kiitos kiittämästä ja kiva kun maittoi.

Löysin muuten selkeän ja havainnollisen SciAmin artikkelin, jossa puhutaan juuri tuosta yllä selittämästäni asiasta - mutta lyhyemmin ja yksinkertaisemmin:
Misconceptions about the Big Bang
"Baffled by the expansion of the universe? You’re not alone.
Even astronomers frequently get it wrong."

Uusimmat

Suosituimmat