हम जानते हैं कि ब्रह्माण्ड की आयु 13.8 बिलियन वर्ष है, लेकिन प्रेक्षित ब्रह्माण्ड का आकार 46 बिलियन प्रकाश वर्ष है। यह कैसे संभव है?

प्रकृति को आवश्यकता है कि हम प्रकाश की गति से अधिक न हों। बाकी सब कुछ वैकल्पिक है।
- रॉबर्ट ब्रोल्ट

20 वीं शताब्दी की सबसे आश्चर्यजनक खोजों में से एक विशाल सर्पिल नेबुला के अध्ययन के कारण था जो रात के आकाश में बिखरे हुए थे।

यह जल्दी से स्पष्ट हो गया कि ये वस्तुएं हमारे मिल्की वे के समान आकाशगंगाएं हैं, जो हमसे हजारों प्रकाश वर्ष की दूरी पर स्थित हैं। इसके अलावा, उनमें से ज्यादातर हम से दिशा में आगे बढ़ रहे हैं। इससे भी अधिक रोचक बात यह है कि एक आकाशगंगा हमसे बहुत दूर है, (औसतन) यह तेजी से दूर जाती है। कुछ साल बाद, इस घटना को नियंत्रित करने वाले तंत्र और कानून दोनों की खोज की गई।

कानून के साथ कोई कठिनाई नहीं थी: आप वर्णक्रमीय बदलाव के आधार पर आकाशगंगा की गति को मापते हैं और मानक मोमबत्तियों सहित विभिन्न तरीकों का उपयोग करते हुए इसकी दूरी का अनुमान लगाते हैं। परिणामस्वरूप - यद्यपि आपके पास अभी भी त्रुटियां हैं - आप आकाशगंगाओं को हटाने और उनके भागने की गति पर डेटा प्राप्त करेंगे। इन दोनों मापदंडों के बीच संबंध को हबल कानून के रूप में जाना जाता है और यह निर्धारित करता है कि दूर की आकाशगंगाएं हमारे सापेक्ष कैसे चलती हैं।

होने वाली घटना का तंत्र अधिक दिलचस्प निकला।

यह मानने के लिए एक मजबूत प्रलोभन है कि मनाया घटना का कारण - अधिक दूर की वस्तुएं तेजी से दूर जाती हैं - किसी प्रकार का विस्फोट होता है जो अतीत में हुआ था। यदि ऐसा होता, तो "प्रारंभिक विस्फोट ऊर्जा" से कम प्राप्त होने वाली आकाशगंगाएं एक-दूसरे के करीब होंगी और अधिक धीरे-धीरे उड़ेंगी, और हम से दूर की आकाशगंगाओं को इतनी तेज़ी से उड़ान भरने के लिए अधिक ऊर्जा प्राप्त होगी।

यदि ऐसा होता, तो हम विस्फोट के केंद्र के बहुत करीब होते, और हमारे बगल की आकाशगंगाओं का घनत्व हमसे बहुत अधिक दूर होता। इस मामले में, अंतरिक्ष स्थिर होगा - जैसे कि एक निश्चित तीन-आयामी जाली। लेकिन यह एकमात्र अवसर नहीं है।

यह भी संभव है कि विस्फोट से उत्पन्न होने वाले स्थिर ब्रह्मांड के बजाय, यह जीआर के अधिक शक्तिशाली निर्णय का पालन कर सकता है: इसका विस्तार हो सकता है! एक स्थिर ब्रह्मांड में एक भयावह विस्फोट के कारण शुरू होने के बजाय, ब्रह्मांड के कपड़े में निहित ऊर्जा की मात्रा के अनुपात में समय के साथ विस्तार हो सकता है।

इस स्थिति में, आकाशगंगाओं की संख्या औसतन समान मात्रा में अंतरिक्ष में होनी चाहिए, विस्तार की गति दूरी पर एक अनुमानित निर्भरता में बढ़नी चाहिए, ब्रह्मांड अतीत में अधिक गर्म होना चाहिए था, और आकाशगंगाओं के क्लस्टर को एक वेब जैसी संरचना का गठन करना चाहिए, जिसमें अंतरिक्ष के सभी क्षेत्र एक जैसे दिखते हैं बड़े पैमाने पर।

पहले विकल्प के मामले में, एक विस्फोट और स्थिर स्थान के साथ, और ब्रह्मांड की परिमित आयु के मामले में, हम इस आयु द्वारा निर्धारित दूरी पर दूरी देख सकते हैं। 5 वर्ष की स्थिर यूनिवर्स आयु में, हम उन वस्तुओं से आने वाले प्रकाश को देख सकते हैं जो हमसे 5 प्रकाश वर्ष आगे नहीं हैं। 13.8 बिलियन वर्ष पुराने एक स्थिर ब्रह्मांड में, हम प्रकाश को उन वस्तुओं से आते हुए देख सकते हैं जो हमसे 13.8 बिलियन प्रकाश वर्ष आगे नहीं हैं।

लेकिन हमारे सभी अवलोकन इस संभावना का खंडन करते हैं और हमें एक विस्तारित स्थान के विचार के लिए निर्देशित करते हैं जिसमें ब्रह्मांड में ऊर्जा सामग्री विस्तार की गति को निर्धारित करती है और इसलिए, वस्तुएं हमसे कितनी दूर हैं।

क्या कम सहज है कि एक विस्तारित ब्रह्मांड में, हम आगे देख सकते हैं कि यह इसकी सरल आयु निर्धारित करता है! यह बस एक चाहिए। ऊपर दिए गए आरेख पर विचार करें, जिसमें ब्रह्मांड के विस्तार के कारण आकाशगंगाओं के कई समूह एक दूसरे से दूर चले जाते हैं। कल्पना करें कि हम एक केंद्रीय क्लस्टर में हैं और निचले बाएं कोने में एक क्लस्टर का निरीक्षण करते हैं।

जब प्रकाश निचले बाएँ कोने (बाएँ) में क्लस्टर छोड़ता है, तो यह क्लस्टर हमसे 87 प्रकाश वर्ष दूर है। प्रकाश हमारी ओर अपनी यात्रा शुरू करता है, लेकिन ब्रह्मांड का विस्तार हो रहा है। यही है, इस क्लस्टर और हमारे बीच की जगह बढ़ रही है, जैसे आटा का एक टुकड़ा, भविष्य की रोटी। प्रकाश हमारे पास आता रहता है, लेकिन बढ़ती दूरी के साथ, हमें तक पहुँचने के लिए 87 प्रकाश वर्ष से अधिक तक जाना पड़ता है। लेकिन जब प्रकाश अपने गंतव्य (दाईं ओर) पर पहुंचता है, तो यह क्लस्टर पहले से ही हमसे 173 प्रकाश वर्ष दूर है।

अहम सवाल यह है कि वास्तव में प्रकाश कितनी दूर गया था? उत्तर 87 प्रकाश वर्ष से अधिक है, लेकिन 173 प्रकाश वर्ष से कम है!

इस सिद्धांत को पूरे ब्रह्मांड में लागू करें।

13.8 बिलियन साल पहले, यूनिवर्स अविवेकी रूप से गर्म और घना था और ऊर्जा स्रोतों की एक विशाल विविधता से भरा था: विकिरण (फोटॉन), द्रव्य (प्रोटॉन, न्यूट्रॉन, इलेक्ट्रॉन) और अंतरिक्ष की अंतर्निहित ऊर्जा (डार्क एनर्जी)। यदि विस्तार ब्रह्मांड इन तीन प्रकार की ऊर्जाओं में से केवल एक से भरा था, और आप पूछेंगे कि वस्तु कितनी दूर है, जिस प्रकाश से अभी-अभी हम तक पहुंचे हैं, तो आपको तीन अलग-अलग उत्तर प्राप्त होंगे। क्यों?

क्योंकि इतिहास में किसी भी क्षण ऊर्जा घनत्व ब्रह्मांड के विस्तार के इतिहास को निर्धारित करता है, और विकिरण, पदार्थ और अंतरिक्ष की अंतर्निहित ऊर्जा अलग-अलग विकसित होती है! और यहाँ ब्रह्मांड के लिए अंतिम परिणाम 13.8 बिलियन वर्ष है:

यदि ब्रह्मांड केवल विकिरण से भरा होता, तो एक ऐसी वस्तु जिसका प्रकाश केवल 13.8 बिलियन वर्ष की यात्रा के बाद हम तक पहुँचता, वह हमसे 27.6 बिलियन प्रकाश वर्ष दूर होगी।
यदि ब्रह्मांड केवल द्रव्य से भरा होता, तो एक ऐसी वस्तु जिसका प्रकाश केवल 13.8 बिलियन वर्ष की यात्रा के बाद हम तक पहुंचता, वह हमसे 41.4 बिलियन प्रकाश वर्ष दूर होगी।
यदि ब्रह्मांड केवल अंधेरे ऊर्जा से भरा होता, तो कोई प्रकाश हम तक नहीं पहुंचता, क्योंकि विस्तार घातीय होगा और ऐसे समय के बाद हम बस कुछ भी नहीं देखेंगे।

लेकिन इनमें से कोई भी उदाहरण वास्तविक ब्रह्मांड से मेल नहीं खाता है, जिसमें ये ऊर्जा मिश्रित होती है और यह मिश्रण समय के साथ बदल जाता है।

पहले कुछ हज़ार वर्षों में ब्रह्मांड के शुरुआती चरणों में, विकिरण का प्रभुत्व था, मुख्य रूप से फोटॉन और न्यूट्रिनो के रूप में। फिर एक चरण संक्रमण हुआ और पदार्थ (सामान्य और अंधेरा) अरबों वर्षों के लिए प्रमुख घटक बन गया। और हाल ही में, सौर प्रणाली और पृथ्वी के गठन के बाद, अंधेरे ऊर्जा प्रमुख बन गई है। चूंकि ब्रह्मांड के लिए ऊर्जा का एकमात्र स्रोत (और नहीं होगा) ऊर्जा थी, हम कभी भी खुद को उस स्थिति में नहीं पाएंगे जिसमें प्रकाश हम तक नहीं पहुंचता है। लेकिन यह अकेले मामले में संस्करण की तुलना में ब्रह्मांड की सीमाओं को आगे बढ़ाने के लिए पर्याप्त है: 46.1 बिलियन प्रकाश वर्ष तक।

यह उल्टा है, लेकिन आपको याद रखने की जरूरत है: 13.8 बिलियन साल पहले, संपूर्ण अवलोकन ब्रह्मांड हमारे सौर मंडल से छोटा था!

ब्रह्मांड का विस्तार बहुत जल्दी शुरू हुआ और समय के साथ धीमा हो गया। यह धीमी गति से जारी है, लेकिन यह asymptotically शून्य नहीं, बल्कि एक परिमित, हालांकि बड़े, मूल्य के लिए जाता है। इसका मतलब यह है कि एक बहुत दूर की वस्तु से प्रकाश, ब्रह्मांड के 40 बिलियन से अधिक प्रकाश-वर्ष हमसे दूर होकर, आज हमारे पास पहुंच सकता है, जो ब्रह्मांड के माध्यम से अपने अस्तित्व के पूरे इतिहास के लिए एक यात्रा बनाता है।

और जब यह हमारे पास पहुँचता है, तो हम उस समय प्रकाश को उत्सर्जित देखेंगे जब ब्रह्मांड बेहद युवा था।

एकमात्र अंतर वर्णक्रमीय रेडशिफ्ट है, जो हमें इस वस्तु की आयु और दूरस्थता निर्धारित करने की अनुमति देता है।

यही कारण है कि १३. years बिलियन वर्ष पुराने एक ब्रह्मांड में, दृश्यमान वस्तुओं में सबसे अधिक दूरी हमसे ४६ बिलियन प्रकाश वर्ष की दूरी पर है!

यह कैसे है कि ब्रह्मांड का आकार उसकी आयु से अधिक है?

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