Sigbare heelal

Die sigbare heelal of waarneembare heelal is ’n sferiese streek van die heelal wat alle materie bevat wat tans waargeneem kan word van die Aarde af of met sy ruimtetuie en -teleskope, omdat elektromagnetiese straling van hierdie voorwerpe genoeg tyd gehad het om die Sonnestelsel en Aarde te bereik sedert die begin van die kosmiese uitdying. Daar is minstens 2 biljoen (2 x 1012) sterrestelsels in die sigbare ruimte.[6][7] As aangeneem word die heelal is isotropies (met dieselfde fisiese eienskappe in alle rigtings), is die afstand na die kant van die sigbare heelal oral rofweg dieselfde. Dus het die sigbare heelal ’n sferiese (ronde) volume, wat om die waarnemer gesentreer is. Elke plek in die heelal kan sy eie sigbare heelal hê (wat miskien of miskien nie oorvleuel met die een wat om die Aarde gesentreer is nie).

Sigbare heelal
’n Kunstenaarsvoorstelling van die sigbare heelal, met die sonnestelsel as middelpunt. Ook aangedui is die binneste en buitenste planete, Kuipergordel, Oortwolk, Alpha Centauri, Perseus-arm, Melkweg, Andromeda-sterrestelsel, nabygeleë sterrestelsels, kosmiese mikrogolfagtergrond en die Oerknal se onsigbare plasma aan die kant. Hemelliggame is vergroot om hulle vorm te wys.
’n Kunstenaarsvoorstelling van die sigbare heelal, met die sonnestelsel as middelpunt. Ook aangedui is die binneste en buitenste planete, Kuipergordel, Oortwolk, Alpha Centauri, Perseus-arm, Melkweg, Andromeda-sterrestelsel, nabygeleë sterrestelsels, kosmiese mikrogolfagtergrond en die Oerknal se onsigbare plasma aan die kant. Hemelliggame is vergroot om hulle vorm te wys.
Deursnee 93 miljard ligjare (28,5 gigaparsek of 8,8 × 1026 m)[1]
Volume 3,566 × 1080 m3[2]
Massa (gewone materie) 1,5 × 1053 kg
Digtheid (van totale energie) 9,9 × 10−27 kg/m3 (gelyk aan ses protone per kubiekmeter se ruimte)[3]
Ouderdom 13,787 ± 0,020 miljard jare
Gemiddelde temperatuur 2,725 48 ± 0,000 57 K[4]
Bevat Ordinêre (barione) materie (4,9%)
Donker materie (26,8%)
Donker energie (68,3%)[5]

Die woord "waarneembaar" in hierdie sin verwys nie na die vermoë van moderne tegnologie om lig of ander inligting van ’n voorwerp te bespeur en of daar enigiets is om te bespeur nie. Dit verwys na die fisiese perk wat deur die ligsnelheid self geskep word. Omdat geen sein vinniger as lig kan beweeg nie, kan enige voorwerp wat verder van ons af weg is as wat lig kon beweeg in die bestaan van die heelal (geraam as sowat 13,799±0,021 miljard jaar)[8] eenvoudig nie bespeur word nie omdat die seine ons nog nie sou kon bereik nie. Soms onderskei astrofisici tussen die "sigbare" heelal, wat net seine insluit wat uitgestuur is sedert herkombinasie (toe waterstofatome gevorm het uit elektrone en protone, en fotone vrygestel is), en die "sigbare " heelal, wat seine insluit sedert die begin van die kosmiese uitdying (die Oerknal in tradisionele fisiese kosmologie, of die einde van die inflasie-epog in moderne kosmologie).

Die radius van die sigbare heelal word tans geraam op sowat 46,5 miljard ligjare[9][10] en sy deursnee op sowat 93 miljard ligjare (28,5 gigaparsek of 8,8 × 1026 m.[11] Die totale massa van gewone materie in die heelal kan bereken word deur die gebruik van die kritieke digtheid en die deursnee van die sigbare heelal, en is sowat 1,5 × 1053 kg. In November 2018 het sterrekundiges aangekondig die ekstragalaktiese agtergrondlig is 4 × 1084 fotone.[12][13]

Aangesien die heelal al hoe vinniger uitdy, sal alle voorwerpe wat tans sigbaar is, eindelik lyk of hulle in tyd gevries is terwyl hulle lig al hoe rooier en dowwer sal word. Voorwerpe met ’n huidige rooiverskuiwing z van 5 tot 10 sal byvoorbeeld nie vir langer as 4-6 miljard jaar sigbaar wees nie. En lig wat uitgestraal word deur voorwerpe wat ver genoeg van ons af is, sal nooit die Aarde bereik nie.[14]

Heelal versus sigbare heelal

Sommige dele van die heelal is te ver weg dat die lig wat dit sedert die Oerknal uitgestraal het, die Aarde of sy ruimte-instrumente kon bereik. Dit lê dus buite die sigbare heelal. In die toekoms sal die lig van verafgeleë sterrestelsels meer tyd gehad het om nader te beweeg, en dus sal meer streke van die heelal waarneembaar word. Vanweë die Wet van Hubble beweeg streke wat ver genoeg van die Aarde af is, egter vinniger as die ligsnelheid van ons af weg (spesiale relatiwiteit voorkom dat nabygeleë voorwerpe in dieselfde streek vinniger as lig kan beweeg met betrekking tot mekaar, maar daar is geen perk vir verafgeleë voorwerpe as die ruimte tussen hulle uitdy nie). Verder lyk dit of die heelal al hoe vinniger uitdy vanweë donker energie.

Nog ’n voorstelling van die sigbare heelal. Die skaal is sodanig dat die fyn kolletjies groot getalle superswerms verteenwoordig. Die Virgo-superswerm, waarin die Melkweg geleë is, word in die middel aangedui, maar is te klein om te sien.

As ’n mens aanneem donker energie bly konstant (’n onveranderlike kosmologiese konstante) sodat die heelal al hoe vinniger bly uitdy, is daar ’n "toekomstige sigbaarheidsperk" waarbuite voorwerpe nooit binne ons sigbare horison sal kom nie omdat lig buite daardie perk nooit die Aarde sal bereik nie. Dié toekomstige sigbaarheidsperk word bereken op ’n afstand van 62 miljard ligjare (19 miljard parsek), as die heelal vir ewig bly uitdy. Dit beteken die getal sterrestelsels wat ons ooit teoreties sal kan sien, is net met ’n faktor van 2,36 groter as die getal wat ons tans kan sien.

Hoewel meer sterrestelsels teoreties in die toekoms waarneembaar sal word, sal al hoe meer sterrestelsels dus uiterse rooiverskuiwing ondergaan weens die uitdying van die heelal – in so ’n mate dat dit sal lyk asof hulle uit sig verdwyn en onsigbaar word.[15][16] ’n Klein uitsondering is dat ’n sterrestelsel op ’n gegewe afstand beskou word as binne die sigbare heelal as ons seine kan ontvang wat die sterrestelsel op enige tydstip in sy verlede (sê byvoorbeeld 500 miljoen jaar ná die Oerknal) uitgestuur het, maar enige seine daarna weens die uitdying van die heelal nooit weer die Aarde sal bereik nie. Ons sal dus net kan sien hoe die sterrestelsel toe gelyk het en nie soos dit byvoorbeeld 10 miljard jaar ná die Oerknal gelyk het nie.[17]

Daar is geen bewyse dat die grens van die sigbare heelal ooreenstem met dié van die heelal as ’n geheel nie, of selfs dat die heelal enigsins ’n fisiese grens het nie. Daar is egter modelle wat voorstel dat dit eindig, maar onbegrens is, soos ’n hoërdimensie-analoog van die 2D-oppervlak van ’n sirkel wat eindig is, maar nie ’n eindpunt het nie.

Dit is moontlik dat die sterrestelsels in die sigbare heelal net ’n baie klein deel is van die stelsels in die heelal. Die teorie van kosmiese inflasie[18] stel voor as ’n mens aanneem inflasie het sowat 10-37 sekondes ná die Oerknal begin en dat die grootte van die heelal voor die inflasie min of meer gelyk was aan die ligsnelheid gemaal met sy ouderdom, beteken dit die hele heelal se radius is tans minstens 3x1023 keer dié van die sigbare heelal (109543 ligjare).[19] Daar is ook kleiner ramings, soos dat die hele heelal se volume 250 keer dié van die sigbare heelal is (3 440 miljard ligjare),[20] én groter ramings, soos dat die heelal minstens 101010122 megaparsek is.[21]

As die heelal eindig maar onbegrens is, is dit ook moontlik dat dit kleiner as die sigbare heelal is. In so ’n geval kan sterrestelsels wat ons as baie verafgeleë waarneem, eintlik duplikaatbeelde wees van nabygeleë stelsels wat gevorm is deur lig wat rondom die heelal beweeg het. Dit is moeilik om dié hipotese eksperimenteel te toets, want verskillende beelde van ’n sterrestelsel sal verskillende tydperke in sy geskiedenis wys, en dus kan die beelde baie verskillend lyk.

Grootte
Die Hubble-ultradiepveld, ’n foto van ’n klein streek van die sigbare heelal naby die sterrebeeld Oond (die luggrootte-ekwivalent word links onder in rooi aangedui, met die Maan se grootte in vergelyking). Elke ligpunt is ’n sterrestelsel, elk met miljarde sterre. Die lig van die kleinste sterrestelsels met die grootste rooiverskuiwing het amper 14 miljard jaar gelede ontstaan.

Die afstand van die Aarde na die kant van die sigbare heelal is sowat 46,5 miljard ligjare (14,26 miljard persek of 4,4 x 1026 m) in enige rigting. Die sigbare heelal is dus ’n sfeer met ’n deursnee van sowat 93 miljard ligjare (28,5 miljard parsek[22] of 8,8 x 1026 m).[23] As ’n mens aanneem dat die ruimte rofweg plat is (in die sin van ’n Euklidiese ruimte), stem dit ooreen met ’n volume van sowat 4,22 × 105 gigaligjare3 (1,22 × 104 gigaparsek3 of 3,57 × 1080 m3).[24]

Die syfers hier bo is afstande nou (in kosmologiese tyd), nie afstande op die tyd toe die lig uitgestraal is nie. Die kosmiese mikrogolfagtergrond (KMA) wat ons vandag sien, is byvoorbeeld met die fotonontkoppeling uitgestraal, sowat 380 000 jaar ná die Oerknal[25][26] of amper 13,8 miljard jaar gelede. Die KMA is uitgestraal deur materie wat intussen meestal sterrestelsels gevorm het, en die afstand van hierdie sterrestelsels word nou geraam op 46 miljard ligjare van ons af.[27][10] Om die afstand van daardie materie te meet op die tyd toe die lig uitgestraal is, moet ons eers kennis neem dat as lig met ’n rooiverskuiwing van z ons tans bereik, die skaalfaktor op die tyd toe die lig aanvanklik uitgestraal is, bereken word deur:[28][29]

.

Die rooiverskuiwing van fotonontkoppeling was na raming z = 1 091,64±0,47,[30] wat impliseer die skaalfaktor op die tyd van fotonontkoppeling was 1⁄1092,64. As die materie wat die oudste KMA-fotone uitgestraal het ’n huidige afstand van 46 miljard ligjare het, sou die afstand op die tyd van ontkoppeling, toe die fotone aanvanklik uitgestraal is, dus net sowat 42 miljoen ligjare gewees het.

Wanopvattings oor die grootte
’n Voorbeeld van die wanopvatting dat die radius van die sigbare heelal 13 miljard ligjare is. Hierdie teken is by die Rose Center for Earth and Space in New York.

Baie sekondêre bronne het al ’n verskeidenheid verkeerde groottes van die sigbare ruimte aangegee. Sommige syfers word hier onder genoem, met verduidelikings van waar die moontlike fout met die berekenings ingesluip het.

13,8 miljard ligjare
Die ouderdom van die heelal word op 13,8 miljard jaar geraam. Omdat algemeen geglo word niks kan vinniger as die ligsnelheid beweeg nie, is dit ’n algemene wanopvatting dat die radius van die sigbare heelal daarom 13,8 miljard ligjare moet wees. Dit sou net reg gewees het as die plat, statiese Minkowski-ruimtetyd-beskouing onder spesiale relatiwiteit korrek was. In die regte heelal is ruimtetyd op ’n manier gebuig wat ooreenstem met die uitdying van die ruimte, soos bepaal deur die Wet van Hubble. Afstande wat verkry word deur die ligsnelheid met ’n kosmologiese tydinterval te vermenigvuldig, het geen direkte fisiese betekenis nie.[31]
15,8 miljard ligjare
Dit word op dieselfde manier verkry as hier bo, maar gebruik ’n verkeerde ouderdom van die heelal soos in middel 2006 deur sekere publikasies berig is.[32][33]
78 miljard ligjare
In 2003 het Cornish et al.[34] hierdie laagste grens aangegee vir die deursnee van hele heelal (nie net die sigbare deel nie). Hulle het hierdie laagste grens gebaseer op die geraamde huidige afstand tussen punte wat gesien kan word op teenoorgestelde kante van die kosmiese mikrogolfagtergrond (KMA). As die hele heelal kleiner as hierdie sfeer was, sou lig sedert die Oerknal tyd gehad het om rondom die heelal te beweeg en veelvuldige beelde van verafgeleë punte in die KMA te skep, en dit sou as patrone van herhalende sirkels vertoon het.[35] Cornish et al. het vir so ’n effek gesoek tot op ’n grootte van 24 gigaparsek (78 miljard ligjare) en kon dit nie kry nie. Hulle het voorgestel dat as hulle hulle soektog na alle moontlike oriëntasies kon uitbrei, hulle "in staat sou wees om die moontlikheid uit te sluit dat ons in ’n heelal van kleiner as 24 gigaparsek in deursnee woon". Hulle het ook bereken dat hulle met KMA-kaarte met "minder geruis en ’n hoër resolusie in staat sal wees om na kleiner sirkels te soek en die grens te vergroot tot ~28 gigaparsek."[34] Hierdie raming wat met toekomstige waarnemings bepaal kan word, lei tot ’n radius van 14 gigaparsek, of sowat 46 miljard ligjare, omtrent dieselfde as die radius van die sigbare ruimte wat in die inleiding gegee word (waarvan die radius deur die KMA-sfeer gededinieer word). In ’n herdruk in 2012 deur feitlik dieselfde skrywers is die huidige laagste grens verander na ’n deursnee van 98,5% van dié van die KMA-sfeer, of sowat 26 gigaparsek.[36]
156 miljard ligjare
Hierdie syfer vir die deursnee is gekry deur die 78 miljard ligjare hier bo te verdubbel omdat geglo is dit is ’n radius.[37] Maar 78 miljard ligjare is reeds ’n deursnee, soos Cornish et al. in hulle oorspronklike geskrif gesê het. Dié verdubbeling is dus verkeerd, maar dit is algemeen herhaal.[37][38][39]
180 miljard ligjare
Dié raming kombineer die verkeerde syfer 156 miljard ligjare met bewyse dat die sterrestelsel M33 eintlik 15% verder is as vorige ramings en dat die Hubble-konstante dus 15% kleiner is;[40] dus is 15% by die 156 miljard ligjare gevoeg.

Grootskaalse struktuur
Sterrestelselswerms soos RXC J0142.9+4438 is die knooppunte van die kosmiese web, wat deur die hele heelal strek.[41]

Lugopnames en karterings van die verskeie golflengtebande van elektromagnetiese straling het baie inligting verskaf oor die inhoud en eienskappe van die heelal se struktuur. Die organisering van die struktuur volg oënskynlik ’n hiërargiese model, tot by die skaal van superswerms en filamente. Op groter skale, tussen sowat 100 en 600 miljoen ligjare (30 en 200 miljoen parsek),[42] is daar blykbaar geen struktuur nie, ’n verskynsel wat al die "einde van grootheid" genoem is.[43]

Mure, filamente, knooppunte en superholtes
’n Herkonstruksie van die binneste dele van die 2dF-sterrestelsel-rooiverskuiwingsopname.

Die organisering van strukture begin waarskynlik by sterre, hoewel die meeste kosmoloë selde op daardie vlak na astrofisika kyk. Sterre word georganiseer in sterrestelsels, wat weer sterrestelselswerms, superswerms, mure en filamente vorm. Hulle word verbind deur enorme leemtes, of superholtes, en dit vorm ’n groot skuimagtige struktuur[44] wat soms die "kosmiese web" genoem word. Voor 1989 is algemeen aanvaar dat sterrestelselswerms die grootste strukture is wat bestaan, en dat hulle min of meer egalig in alle rigtings versprei is. Sedert die vroeë 1980's is egter al hoe meer strukture ontdek. In 1983 het Adrian Webster die Webster-GKG, ’n groot kwasargroep, geïdentifiseer wat uit vyf kwasars bestaan. Dit was die eerste ontdekking van ’n grootskaalse struktuur en het ons kennis van die groepering van materie in die heelal geweldig uitgebrei.

In 1987 het Robert Brent Tully die Pisces-Cetus-superswermkompleks geïdentifiseer; dit is die galaktiese filament waarin die Melkweg geleë is en is sowat ’n miljard ligjare breed. In dieselfde jaar is ’n buitengewoon groot streek ontdek met ’n heelwat minder digte verspreiding van sterrestelsels as gewoonlik: die Reusesuperholte van 1,3 miljard ligjare breed. Gebaseer op data van rooiverskuiwingsopnames, het Margaret Geller en John Huchra in 1989 die Groot Muur ontdek;[45] dit is ’n plaat sterrestelsels van meer as 500 miljoen ligjare lank en 200 miljoen ligjare breed, maar net 15 miljoen ligjare dik. Die bestaan van dié struktuur het so lank onontdek gebly omdat dit die bepaling van die posisie van sterrestelsels in drie dimensies verg, en dit verg weer die kombinasie van dié inligting met afstandsinligting van rooiverskuiwings.

’n Rekenaargesimuleerde beeld van ’n streek van meer as 50 miljoen ligjare breed wat ’n moontlike grootskaalse verspreiding van ligbronne in die heelal verteenwoordig.

Twee jaar later het die sterrekundiges Roger G. Clowes en Luis E. Campusano die Clowes-Campusano-GKG ontdek – ’n groot kwasargroep wat by sy breedste punt 2 miljard ligjare is. Dit was in dié tyd die grootste bekende struktuur in die heelal. In April 2003 is nog ’n grootskaalse struktuur ontdek: die Groot Muur van Sloan.

In Augustus 2007 is ’n moontlike superholte waargeneem in die sterrebeeld Eridanus.[46] Dit stem ooreen met die "KMA- koue kol", ’n koue streek in die mikrogolflug wat hoogs onwaarskynlik is in die kosmologiese model wat tans verkies word. Dié superholte kan die koue kol veroorsaak, maar dan sou dit onmoontlik groot moes wees – moontlik ’n miljard ligjare breed, amper so groot soos die Reusesuperholte wat hier bo genoem is.

In 2011 is ’n groot kwasargroep, U1.11, ontdek wat sowat 2,5 miljard ligjare breed is. Op 11 Januarie 2013 is nog ’n groot kwasargroep, U1.27, ontdek wat 4 miljard ligjare breed is. Dit was toe die grootste bekende struktuur in die heelal.[47] In November 2013 het sterrekundiges die Groot Muur in Hercules-Corona Borealis ontdek.[48][49] Dit is amper twee keer so groot as die vorige muur en is gedefinieer deur die kartering van gammaflitse.[48][50]

Waarnemings
’n Panoramiese beeld van die hele naby-infrarooilug toon die verspreiding van sterrestelsels buite die Melkweg. Die beeld is verkry van die 2MASS-katalogus – meer as 1,5 miljoen sterrestelsels – en die Point Source-katalogus – amper 0,5 miljard Melkweg-sterre. Die sterrestelsels is kleurgekodeer volgens rooiverskuiwing (z) wat verkry is van verskeie katalogusse en opnames. Blou is die naaste ligbronne (z < 0,01); groen is op ’n gemiddelde afstand (0,01 < z < 0,04) en rooi is die verste bronne volgens 2MASS (0,04 < z < 0,1). Die Melkweg is in die middel.[51]

Nog ’n aanduiding van grootskaalse strukture is die Lyman-alfawoud. Dit is ’n versameling absorpsielyne wat voorkom in die spektra van die lig van kwasars, wat vertolk word as ’n aanduiding van die bestaan van groot, dun plate intergalaktiese gas (hoofsaaklik waterstof). Dit lyk of hierdie plate verband hou met die vorming van sterrestelsels.

Versigtigheid moet aan die dag gelê word in die beskrywing van strukture op ’n kosmiese skaal, want dinge is dikwels anders as wat hulle lyk. Gravitasielense (die buig van lig deur swaartekrag) kan ’n voorwerp laat lyk of dit in ’n ander rigting lê as wat werklik die geval is. Dit gebeur wanneer voorwerpe op die voorgrond (soos sterrestelsels) die omringende ruimtetyd vervorm (soos voorspel deur algemene relatiwiteit) en verbygaande ligstrale wegbuig. Dit is soms nuttig, want sterk gravitasielense kan soms verafgeleë sterrestelsels vergoot en makliker maak om op te spoor. Die vorming van swak lense deur die heelal in die algemeen verander ook die waargenome grootskaalse strukture effens.

Die grootskaalse struktuur van die heelal lyk ook anders as ’n mens net rooiverskuiwing gebruik om afstande na sterrestelsels te meet. So word sterrestelsels agter ’n sterrestelselswerm daardeur aangetrek, en dit beweeg dus in die rigting daarvan – daarom het dit ’n effense blouverskuiwing (in vergelyking met hoe hulle sou gelyk het as daar geen swerm naby was nie). Aan die naaste kant is ’n effense rooiverskuiwing. Die omgewing van die swerm lyk dus effens inmekaargedruk as rooiverskuiwing gebruik word om die afstand te meet. Die teenoorgestelde effek word verkry van sterrestelsels wat reeds in die swerm is: Die sterrestelsels beweeg effens lukraak om die middel van die swerm en wanneer hierdie lukrake bewegings in rooiverskuiwings omgeskakel word, lyk die swerm uitgerek: Dit veroorsaak ’n lang ketting sterrestelsels wat in die rigting van die Aarde wys.

Kosmografie van die Aarde se omgewing

In die middel van die Hydra-Centaurus-superswerm beïnvloed ’n gravitasieafwyking, wat die Groot Aantrekker genoem word, die beweging van sterrestelsels in ’n streek van honderdmiljoene ligjare breed. Hierdie sterrestelsels het almal ’n rooiverskuiwing, in ooreenstemming met die Wet van Hubble. Dit beteken hulle beweeg weg van ons en van mekaar, maar die wisselings in hulle rooiverskuiwing is groot genoeg om op die bestaan te dui van ’n konsentrasie massa gelyk aan tienduisende sterrestelsels.

Die Groot Aantrekker, wat in 1986 ontdek is, lê tussen 150 miljoen en 250 miljoen ligjare in die rigting van die sterrebeelde Noordelike Waterslang en Sentour. In die omgewing daarvan is ’n oormag van groot, ou sterrestelsels, waarvan baie teen hulle bure bots of groot hoeveelhede radiogolwe uitstraal.

Toe R. Brent Tully in 1987 die Pisces-Cetus-superswermkompleks identifiseer, het hy beweer die Plaaslike Superswerm lê daarin.[52][53]

Massa van gewone materie

Die massa van die sigbare heelal word dikwels aangegee as 1050 ton of 1053 kg.[54] In dié sin verwys massa na gewone materie en sluit dit die intergallaktiese en interstellêre medium in. Dit sluit egter donker materie en donker energie uit. Hierdie waarde vir die massa van gewone materie in die heelal kan bereken word gebaseer op kritieke digtheid. Dit geld net vir die sigbare heelal, want die volume van die hele heelal is onbekend en kan oneindig wees.

Ramings gebaseer op kritieke digtheid

Kritieke digtheid is die energiedigtheid waarvoor die heelal plat is. As daar geen donker energie is nie, is dit ook die digtheid waarvoor die uitdying van die heelal gebalanseerd is tussen voortdurende uitdying en verval.[55] Volgens die Friedmann-vergelykings is die waarde vir , kritieke digtheid:[56]

waar G die swaartekragkonstante is en H = H0 die huidige waarde van die Hubble-konstante. Die waarde vir H0 volgens die Europese Ruimteagentskap se Planck-teleskoop is H0 = 67,15 kilometer per sekonde per megaparsek. Dit gee ’n kritieke digtheid van 0,85×10−26 kg/m3 (algemeen genoem 5 waterstofatome per kubieke meter). Hierdie digtheid sluit vier belangrike soorte energie/massa in: gewone materie (4,8%), neutrino's (0,1%), koue donker materie (26,8%) en donker energie (68,3%).[57] Hoewel neutrino's Standaardmodeldeeltjies is, word hulle apart gelys omdat hulle ultrarelativisties is en dus soos straling optree eerder as materie. Die digtheid van gewone materie, soos deur Planck gemeet, is 4,8% van die totale kritieke digtheid, of 4,08×10−28 kg/m3. Om hierdie dightheid in massa om te reken, moet ’n mens vermenigvuldig met volume, ’n waarde gebaseer op die radius van die sigbare heelal. Omdat die heelal 13,8 miljard jaar lank uitgedy het, is die radius nou sowat 46,6 miljard ligjare. Volume (4/3πr3) is dus gelyk aan 3,58×1080 m3 en die massa van gewone materie is gelyk aan dightheid (4,08×10−28 kg/m3) vermenigvuldig met volume (3,58×1080 m3) of 1,46×1053 kg.

Materie-inhoud – getal atome

As ’n mens aanneem dat die massa van gewone materie sowat 1,45×1053 kg is, soos hier bo bespreek, en dat alle atome waterstofatome is (wat sowat 74% van alle atome in die Melkweg volgens massa uitmaak) kan die geraamde totaal van atome in die sigbare heelal bereken word deur die massa van gewone materie te deel deur die massa van ’n waterstofatoom (1,45×1053 kg gedeel deur 1,67×10−27 kg). Die resultaat is sowat 1080 waterstofatome, wat ook bekend is as die Eddington-getal.

Verste voorwerpe

In 2016 was die verste ruimtevoorwerp wat al ontdek is ’n sterrestelsel wat as GN-z11 geklassifiseer word. In 2009 is bevind ’n gammaflits, GRB 090423, het ’n rooiverskuiwing van 8,2, wat daarop dui dat die ster wat dit veroorsaak het, ontplof het toe die heelal net 630 miljoen jaar oud was.[58] Die flits het sowat 13 miljard jaar gelede plaasgevind,[59] en ’n afstand van 13 miljard ligjare is algemeen in die media genoem (of soms die meer presiese syfer 13,035 miljard ligjare),[58] hoewel dit die "ligbewegingsafstand" is eerder as die "werklike afstand" wat gebruik word in beide die Wet van Hubble en om die grootte van die sigbare heelal te bereken. (Die kosmoloog Ned Wright het in nuusvrystellings wat op dié blad gepubliseer is, gemaan teen die gebruik van ligbewegingsafstand; hy het onderaan die blad aanlyn sakrekenaars geplaas wat gebruik kan word om die korrekte afstand na ’n verafgeleë voorwerp te bereken in ’n plat heelal, gebaseer op óf die rooiverskuiwing z óf die ligbewegingstyd). Die regte afstand vir ’n rooiverskuiwing van 8,2 is sowat 9,2 gigaparsek,[60] of 30 miljard ligjare. Nog ’n rekordhouer vir verafgeleë voorwerp is ’n sterrestelsel wat deur Abell 2218 gesien is en daaragter lê. Uit waarnemings met die Hubble-ruimteteleskoop is sy rooiverskuiwing vasgestel op tussen 6,6 en 7,1. Volgens die Keck-teleskope is dit sowat 7.[61] Die stelsel se lig wat nou op die Aarde waargeneem word, het omtrent 750 miljoen jaar ná die Oerknal begin skyn.[62]

Horisonne

Die mate waarin ons voorwerpe in die heelal kan sien, word beperk deur ’n stel kosmologiese horisonne, gebaseer op verskeie fisieke perke. Die bekendste horison is die deeltjiehorison, wat die presiese waarnemingsafstand beperk vanweë die vasgestelde ouderdom van die heelal. Ander horisonne word verbind met die moontlike toekomstige omvang van waarneming (groter as die deeltjiehorison vanweë die uitdying van die heelal), ’n "optiese horison" by die oppervlak van laaste verstrooiing en verwante horisonne by die oppervlak van laaste verstrooiing vir neutrino's en swaartekraggolwe.

’n Logaritmiese kaart van die sigbare heelal. Ruimtetuie en hemelliggame is van links na regs volgens hulle afstand van die Aarde af.
’n Logaritmiese kaart van die sigbare heelal. Ruimtetuie en hemelliggame is van links na regs volgens hulle afstand van die Aarde af.

Verwysings
  1. Itzhak Bars; John Terning (2009). Extra Dimensions in Space and Time. Springer. pp. 27–. ISBN 978-0-387-77637-8. Besoek op 1 Mei 2011.
  2. "volume universe - Wolfram|Alpha". www.wolframalpha.com.
  3. "What is the Universe Made Of?". Nasa. Besoek op 1 Junie 2022.
  4. Fixsen, D. J. (Desember 2009). "The Temperature of the Cosmic Microwave Background". The Astrophysical Journal. 707 (2): 916–920. arXiv:0911.1955. Bibcode:2009ApJ...707..916F. doi:10.1088/0004-637X/707/2/916. S2CID 119217397.
  5. "Planck cosmic recipe". Esa.
  6. Conselice, Christopher J.; et al. (2016). "The Evolution of Galaxy Number Density at z < 8 and Its Implications". The Astrophysical Journal. 830 (2): 83. arXiv:1607.03909v2. Bibcode:2016ApJ...830...83C. doi:10.3847/0004-637X/830/2/83.
  7. Fountain, Henry (17 Oktober 2016). "Two Trillion Galaxies, at the Very Least". New York Times (in Engels). Geargiveer vanaf die oorspronklike op 31 Desember 2019. Besoek op 17 Oktober 2016.
  8. Planck Collaboration (2016). "Planck 2015 results. XIII. Cosmological parameters (pdf)". Astronomy & Astrophysics. 594: A13. arXiv:1502.01589. Bibcode:2016A&A...594A..13P. doi:10.1051/0004-6361/201525830.
  9. Frequently Asked Questions in Cosmology. Astro.ucla.edu. Besoek op 2011-05-01.
  10. Lineweaver, Charles; Davis, Tamara M. (2005). "Misconceptions about the Big Bang". Scientific American. 292 (3): 36–45. Bibcode:2005SciAm.292c..36L. doi:10.1038/scientificamerican0305-36.
  11. Bars, Itzhak; Terning, John (November 2009). Extra Dimensions in Space and Time. Springer. pp. 27–. ISBN 978-0-387-77637-8. Besoek op 1 Mei 2011.
  12. Overbye, Dennis (3 Desember 2018). "All the Light There Is to See? 4 x 10⁸⁴ Photons". The New York Times (in Engels). Geargiveer vanaf die oorspronklike op 28 November 2019. Besoek op 4 Desember 2018.
  13. The Fermi-LAT Collaboration (30 November 2018). "A gamma-ray determination of the Universe's star formation history". Science. 362 (6418): 1031–1034. arXiv:1812.01031. Bibcode:2018Sci...362.1031F. doi:10.1126/science.aat8123. PMID 30498122.
  14. Loeb, Abraham (2002). "Long-term future of extragalactic astronomy". Physical Review D. 65 (4): 047301. arXiv:astro-ph/0107568. Bibcode:2002PhRvD..65d7301L. doi:10.1103/PhysRevD.65.047301.
  15. Krauss, Lawrence M.; Scherrer, Robert J. (2007). "The Return of a Static Universe and the End of Cosmology". General Relativity and Gravitation. 39 (10): 1545–1550. arXiv:0704.0221. Bibcode:2007GReGr..39.1545K. doi:10.1007/s10714-007-0472-9.
  16. Using Tiny Particles To Answer Giant Questions. Science Friday, 3 April 2009
  17. Loeb, Abraham (2002). "The Long-Term Future of Extragalactic Astronomy". Physical Review D. 65 (4). arXiv:astro-ph/0107568. Bibcode:2002PhRvD..65d7301L. doi:10.1103/PhysRevD.65.047301.
  18. Kazanas, D. (1980). "Dynamics of the universe and spontaneous symmetry breaking". The Astrophysical Journal. 241: L59–L63. Bibcode:1980ApJ...241L..59K. doi:10.1086/183361.
  19. Alan H. Guth (17 Maart 1998). The inflationary universe: the quest for a new theory of cosmic origins. Basic Books. pp. 186–. ISBN 978-0-201-32840-0. Besoek op 1 Mei 2011.
  20. "Universe Could be 250 Times Bigger Than What is Observable" – deur Vanessa D'Amico, 8 Februarie 2011 http://www.universetoday.com/83167/universe-could-be-250-times-bigger-than-what-is-observable/
  21. Page, Don N. (2007). "Susskind's Challenge to the Hartle–Hawking No-Boundary Proposal and Possible Resolutions". Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. 2007 (1): 004. arXiv:hep-th/0610199. Bibcode:2007JCAP...01..004P. doi:10.1088/1475-7516/2007/01/004.
  22. "WolframAlpha". Besoek op 29 November 2011.
  23. "WolframAlpha". Besoek op 29 November 2011.
  24. "WolframAlpha". Besoek op 15 Februarie 2016.
  25. "Seven-Year Wilson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Sky Maps, Systematic Errors, and Basic Results" (PDF). nasa.gov. Besoek op 2 Desember 2010.
  26. Abbott, Brian (30 Mei 2007). "Microwave (WMAP) All-Sky Survey" (in Engels). Hayden Planetarium. Geargiveer vanaf die oorspronklike op 13 Februarie 2013. Besoek op 13 Januarie 2008.
  27. Gott III, J. Richard (2005). "A Map of the Universe" (PDF). The Astrophysical Journal. 624 (2): 463–484. arXiv:astro-ph/0310571. Bibcode:2005ApJ...624..463G. doi:10.1086/428890.
  28. Paul Davies (28 Augustus 1992). The new physics. Cambridge University Press. pp. 187–. ISBN 978-0-521-43831-5. Besoek op 1 Mei 2011.
  29. V. F. Mukhanov (2005). Physical foundations of cosmology. Cambridge University Press. pp. 58–. ISBN 978-0-521-56398-7. Besoek op 1 Mei 2011.
  30. Bennett, C. L.; Larson, D.; Weiland, J. L.; Jarosik, N.; et al. (1 Oktober 2013). "Nine-year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Final Maps and Results". The Astrophysical Journal Supplement Series. 208 (2): 20. arXiv:1212.5225. Bibcode:2013ApJS..208...20B. doi:10.1088/0067-0049/208/2/20.
  31. Ned Wright, "Why the Light Travel Time Distance should not be used in Press Releases".
  32. Universe Might be Bigger and Older than Expected. Space.com (2006-08-07). Besoek op 2011-05-01.
  33. Big bang pushed back two billion years – space – 04 Augusts 2006 – New Scientist. Space.newscientist.com. Besoek op 2011-05-01.
  34. Cornish; Spergel; Starkman; Eiichiro Komatsu (Mei 2004) [Oktober 2003 (arXiv)]. "Constraining the Topology of the Universe". Phys. Rev. Lett. 92 (20): 201302. arXiv:astro-ph/0310233. Bibcode:2004PhRvL..92t1302C. doi:10.1103/PhysRevLett.92.201302. PMID 15169334. 201302.
  35. Bob Gardner's "Topology, Cosmology and Shape of Space" Talk, Seksie 7 Geargiveer 2 Augustus 2012 op Wayback Machine. Etsu.edu. Besoek op 2011-05-01.
  36. Vaudrevange; Starkmanl; Cornish; Spergel (2012). "Constraints on the Topology of the Universe: Extension to General Geometries". Physical Review D. 86 (8): 083526. arXiv:1206.2939. Bibcode:2012PhRvD..86h3526V. doi:10.1103/PhysRevD.86.083526.
  37. SPACE.com – Universe Measured: We're 156 Billion Light-years Wide!
  38. Roy, Robert. (2004-05-24) New study super-sizes the universe – Technology & science – Space – Space.com – nbcnews.com. NBC News. Besoek op 2011-05-01.
  39. "Astronomers size up the Universe". BBC News (in Engels). 28 Mei 2004. Geargiveer vanaf die oorspronklike op 15 Oktober 2019. Besoek op 20 Mei 2010.
  40. Space.com – Universe Might be Bigger and Older than Expected
  41. "Galactic treasure chest". www.spacetelescope.org (in Engels). Geargiveer vanaf die oorspronklike op 7 Mei 2020. Besoek op 13 Augustus 2018.
  42. Carroll, Bradley W.; Ostlie, Dale A. (23 Julie 2013). An Introduction to Modern Astrophysics (in Engels) (Internasionaal uitg.). Pearson. p. 1178. ISBN 978-1-292-02293-2.
  43. Kirshner, Robert P. (2002). The Extravagant Universe: Exploding Stars, Dark Energy and the Accelerating Cosmos. Princeton University Press. p. 71. ISBN 978-0-691-05862-7.
  44. Carroll, Bradley W.; Ostlie, Dale A. (23 Julie 2013). An Introduction to Modern Astrophysics (in Engels) (Internasionaal uitg.). Pearson. pp. 1173–1174. ISBN 978-1-292-02293-2.
  45. M. J. Geller; J. P. Huchra (1989). "Mapping the universe". Science. 246 (4932): 897–903. Bibcode:1989Sci...246..897G. doi:10.1126/science.246.4932.897. PMID 17812575.
  46. Biggest void in space is 1 billion light years across – space – 24 Augustus 2007 – New Scientist. Space.newscientist.com. Besoek op 2011-05-01.
  47. Wall, Mike (11 Januarie 2013). "Largest structure in universe discovered" (in Engels). Fox News. Geargiveer vanaf die oorspronklike op 24 September 2015.
  48. Horváth, I; Hakkila, Jon; Bagoly, Z. (2014). "Possible structure in the GRB sky distribution at redshift two". Astronomy & Astrophysics. 561: L12. arXiv:1401.0533. Bibcode:2014A&A...561L..12H. doi:10.1051/0004-6361/201323020.
  49. Horvath, I.; Hakkila, J.; Bagoly, Z. (2013). "The largest structure of the Universe, defined by Gamma-Ray Bursts". [astro-ph.CO].
  50. Klotz, Irene (19 November 2013). "Universe's Largest Structure is a Cosmic Conundrum". Discovery (in Engels). Geargiveer vanaf die oorspronklike op 16 Mei 2016. Besoek op 5 Mei 2020.
  51. 1Jarrett, T. H. (2004). "Large Scale Structure in the Local Universe: The 2MASS Galaxy Catalog". Publications of the Astronomical Society of Australia. 21 (4): 396–403. arXiv:astro-ph/0405069. Bibcode:2004PASA...21..396J. doi:10.1071/AS04050.
  52. Massive Clusters of Galaxies Defy Concepts of the Universe N.Y. Times Tue. 10 November 1987
  53. Map of the Pisces-Cetus Supercluster Complex
  54. Paul Davies (2006). The Goldilocks Enigma. First Mariner Books. p. 43–. ISBN 978-0-618-59226-5.
  55. Michio Kaku (2006). Parallel Worlds: A Journey Through Creation, Higher Dimensions, and the Future of the Cosmos. Knopf Doubleday Publishing Group. p. 385. ISBN 978-0-307-27698-8.
  56. Bernard F. Schutz (2003). Gravity from the ground up. Cambridge University Press. pp. 361–. ISBN 978-0-521-45506-0.
  57. Planck collaboration (2013). "Planck 2013 results. XVI. Cosmological parameters". Astronomy & Astrophysics. 571: A16. arXiv:1303.5076. Bibcode:2014A&A...571A..16P. doi:10.1051/0004-6361/201321591.
  58. New Gamma-Ray Burst Smashes Cosmic Distance Record – NASA Science Geargiveer 10 Maart 2011 op Wayback Machine. Science.nasa.gov. Besoek op 2011-05-01.
  59. More Observations of GRB 090423, the Most Distant Known Object in the Universe. Universetoday.com (2009-10-28). Besoek op 2011-05-01.
  60. Meszaros, Attila; et al. (2009). "Impact on cosmology of the celestial anisotropy of the short gamma-ray bursts". Baltic Astronomy. 18: 293–296. arXiv:1005.1558. Bibcode:2009BaltA..18..293M.
  61. Hubble and Keck team up to find farthest known galaxy in the Universe|Press Releases|ESA/Hubble. Spacetelescope.org (2004-02-15). Besoek op 2011-05-01.
  62. NBC News: "Galaxy ranks as most distant object in cosmos"

Nog leesstof

Skakels
Die Aarde se posisie in die heelal
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.