Kosmosas yra bent 250 kartų didesnis nei matoma visata, sako kosmologai

Kai žiūrime į Visatą, daiktai, kuriuos matome, turi būti pakankamai arti, kad šviesa mus pasiektų nuo pat Visatos atsiradimo. Visata yra maždaug 14 milijardų metų senumo, todėl iš pirmo žvilgsnio lengva pagalvoti, kad mes negalime pamatyti dalykų, esančių už daugiau nei 14 milijardų šviesmečių.

Tačiau tai nėra visiškai teisinga. Kadangi Visata plečiasi, tolimiausi matomi dalykai yra daug toliau. Tiesą sakant, fotonai kosminėje mikrobangų fone nukeliavo vėsius 45 milijardus šviesmečių, kad čia patektų. Dėl to matoma visata yra apie 90 milijardų šviesmečių.

Tai didelis, bet visata beveik neabejotinai yra daug didesnė. Klausimas, nei svarstė daugelis kosmologų, yra kiek didesnis. Šiandien turime atsakymą dėl įdomios statistinės analizės, kurią atliko Mihranas Vardanyanas iš Oksfordo universiteto ir keletas bičiulių.

Akivaizdu, kad mes negalime tiesiogiai išmatuoti visatos dydžio, tačiau kosmologai turi įvairių modelių, rodančių, kokia ji turėtų būti. Pavyzdžiui, viena mąstymo kryptis yra tokia, kad jei visata išsiplėtė šviesos greičiu, ji turėtų būti 10^23 kartus didesnė už matomą visatą.

Kiti vertinimai priklauso nuo daugelio veiksnių ir ypač nuo Visatos kreivumo: ar ji uždara, kaip rutulys, plokščia ar atvira. Pastaraisiais dviem atvejais Visata turi būti begalinė.

Jei galite išmatuoti Visatos kreivumą, tuomet galite nustatyti ribas, kokio dydžio ji turi būti.

Pasirodo, pastaraisiais metais astronomai turi įvairių išradingų būdų išmatuoti Visatos kreivumą. Vienas iš jų yra ieškoti tolimo žinomo dydžio objekto ir išmatuoti, koks jis atrodo. Jei ji didesnė nei turėtų būti, Visata uždaryta; jei jis yra tinkamo dydžio, visata yra plokščia, o jei ji mažesnė, visata yra atvira.

Astronomai žino vieną objektų tipą, kuris tinka: bangos ankstyvojoje visatoje, kurios sustingo kosminiame mikrobangų fone. Jie gali išmatuoti šių bangų, vadinamų barioniniais akustiniais virpesiais, dydį, naudodami kosmoso observatorijas, tokias kaip WMAP.

Taip pat yra ir kitų rodiklių, pavyzdžiui, 1A tipo supernovų šviesumas tolimose galaktikose.

Tačiau kai kosmologai išnagrinėja visus šiuos duomenis, skirtingi Visatos modeliai pateikia skirtingus atsakymus į jos kreivumo ir dydžio klausimą. Kurią rinktis?

Vardanjano ir jo draugų proveržis yra rasti būdą, kaip paprasčiausiu įmanomu būdu apskaičiuoti visų duomenų rezultatų vidurkį. Jų naudojama technika vadinama Bajeso modelio vidurkiu ir yra daug sudėtingesnė nei įprasta kreivės pritaikymas, kurią mokslininkai dažnai naudoja aiškindami savo duomenis.

Naudinga analogija yra su ankstyvaisiais Saulės sistemos modeliais. Kai Žemė yra Saulės sistemos centre, palaipsniui tapo sunkiau pritaikyti stebėjimo duomenis šiam modeliui. Tačiau astronomai rado būdų, kaip tai padaryti, pristatydami vis sudėtingesnes sistemas – Saulės sistemos ratai-ratuose modelį.

Dabar žinome, kad toks požiūris buvo visiškai neteisingas. Kosmologams rūpi tai, kad panašus procesas dabar vyksta su Visatos modeliais.

Bajeso modelio vidurkis automatiškai apsaugo nuo to. Užuot klausęs, kaip modelis atitinka duomenis, jis užduoda kitą klausimą: atsižvelgiant į duomenis, kiek tikėtina, kad modelis bus teisingas. Šis metodas automatiškai nukreiptas prieš sudėtingus modelius – tai savotiškas statistinis „Occam“ skustuvas.

Taikydami jį įvairiems kosmologiniams visatos modeliams, Vardanjanas ir bendradarbiai gali nustatyti svarbius Visatos kreivumo ir dydžio apribojimus. Tiesą sakant, paaiškėja, kad jų apribojimai yra daug griežtesni, nei tai įmanoma naudojant kitus metodus.

Jie sako, kad Visatos kreivumas yra griežtai apribotas maždaug 0. Kitaip tariant, labiausiai tikėtinas modelis yra tai, kad Visata yra plokščia. Plokščioji Visata taip pat būtų begalinė, ir jų skaičiavimai taip pat atitinka tai. Tai rodo, kad Visata yra bent 250 kartų didesnė už Hablo tūrį. (Hablo tūris yra panašus į stebimos visatos dydį.)

Tai didelis, bet iš tikrųjų labiau suvaržytas nei daugelis kitų modelių.

Ir tai, kad jis sukurtas naudojant tokį elegantišką statistinį metodą, reiškia, kad šis darbas greičiausiai bus patrauklus. Jei taip, jis gali būti panaudotas siekiant suderinti ir suvaržyti kitas kosmologijos sritis.

Nuoroda: arxiv.org/abs/1101.5476 : Bajeso modelio pritaikymas Visatos kreivumui ir dydžiui

paslėpti