Vaadeldav universum

Vaadeldav universum on  Universumi kerakujuline piirkond, mis koosneb kogu ainest, mida on võimalik Maalt vaadelda. Nende taevakehade elektromagnetilisel kiirgusel on olnud aega jõuda Päikesesüsteemi ja Maale alates Universumi paisumise algusest. Selle piirkonna raadius on umbes 14,26 gigaparsekit (Gpc) (ehk umbes 46,5 miljardit valgusaastat ehk 4,40×1026 m).

Sõnaga "vaadeldav" ei peeta siin silmas mitte tänapäeva tehnika võimet registreerida taevakehalt pärinevat valgust või muud informatsiooni ega seda, kas seal üldse midagi registreerida on, vaid füüsikalist piiri, mille seab valguse kiirus ise. Ükski signaal ei saa levida valgusest kiiremini ja universum on eksisteerinud ainult umbes 13,8 miljardit aastat. Taevakehad, mis kiirgavad valgust, kuid asuvad nii kaugel, et nende valgus ei ole veel Maale jõudnud, paiknevad osakeste horisondi taga, seega väljaspool vaadeldavat universumit. Igal asukohal universumis on oma vaadeldav universum, mis võib, aga ei pruugi osaliselt kattuda Maa-keskse vaadeldava universumiga.

Vaadeldav universum on piirkond, kust valgus on jõudnud meieni Universumi algusest (Suurest Paugust) saadik. See tuleneb 
Universumi vanusest (umbes 13,8 miljardit aastat) ja Universumi paisumisest, mille tõttu on selle praegune raadius (osakeste horisont) umbes 46,5 miljardit valgusaastat. See erineb Hubble'i sfäärist, mille raadius (umbes 14 miljardit valgusaastat) on kaugus, millel taevakehad eemalduvad Universumi paisumise tõttu meist valguse kiirusega. Me näeme Hubble'i sfäärist kaugemaid taevakehi sellepärast, et valgus, mille nad kunagi kiirgasid, jõudis meieni enne, kui paisumine muutis nad nii kaugeks. Sündmuste horisont on maksimaalne kaugus, millelt tulevikus saadetud valgus kunagi meieni jõuda saab.

Arvutuste järgi on praegune kaasaliikuv kaugus osakesteni, millelt on kiirgunud kosmiline mikrolaine-taustkiirgus ehk reliktkiirgus, umbes 14,0 miljardit parsekit (umbes 45,7 miljardit valgusaastat). See pärineb ajast umbes 380 000 aastat pärast Suurt Pauku, mil Universum muutus läbipaistvaks. Sellepärast on see nähtava universumi raadius. Kaasaliikuv kaugus vaadeldava universumi ääreni on umbes 14,3 miljardit parsekit (umbes 46,6 miljardit valgusaastat),J. Richard Gott III, Mario Jurić, David Schlegel, Fiona Hoyle, Michael Vogeley, Max Tegmark, Neta Bahcall, Jon Brinkmann. A Map of the Universe. – The Astrophysical Journal, 2005, 624 (2): 463–484. Täistekst. mis on umbes 2% suurem. Sellepärast hinnatakse vaadeldava universumi raadiuseks ümardatult 46,5 miljardit valgusaastat.Frequently Asked Questions in Cosmology, astro.ucla.edu. Charles Lineweaver, Tamara M.  Davis. Misconceptions about the Big Bang. – Scientific American 2005, 292 (3): 36–45. Kasutades kriitilist tihedust ja vaadeldava universumi läbimõõtu, saab  tavaaine kogumassiks vaadeldavas universumis  arvutada umbes 1,5×1053 kg. 2018. aasta novembris teatasid astronoomid, et galaktikaväline taustvalgus moodustab umbes 4×1084 footonit.Dennis Overbye. All the Light There Is to See? 4 x 1084 Photons, nytimes.com, 3.12.2018.Abdollahi, S.; Ackermann, M.; Ajello, M.; et al.  A gamma-ray determination of the Universe's star formation history. – Science, 2018, 362 (6418): 1031–1034. Täistekst.

Ülevaade
pisi|Vaadeldav universum aja ja kauguse funktsioonina  paisuva universumi kontekstis
Universumi mõõtmed ei ole teada ja ta on võib-olla lõpmatu.Andrew Liddle. An Introduction to Modern Cosmology, John Wiley 2015, ISBN 978-1118502143, lk 33. Mõned universumi piirkonnad on liiga kaugel, et alates Suurest Paugust kiiratud valgus oleks jõudnud Maale või kosmoses paiknevatesse mõõteseadmetesse, ja  sellepärast jäävad need väljapoole vaadeldavat universumit. Tulevikus on kaugete galaktikate valgusel olnud meieni jõudmiseks rohkem aega, mistõttu võib eeldada, et veel piirkondi saab vaadeldavaks. Vaatlejatest (nagu näiteks meist) kaugel paiknevad piirkonnad asetuvad universumi paisumise käigus Hubble'i seaduse järgi meist kaugemale valguse kiirusest kiiremini.Erirelatiivsusteooria ei luba lähestikku paiknevatel kehadel liikuda teineteise suhtes valguse kiirusest kiiremini, kuid seda piirangut ei ole üksteisest kaugel paiknevate kehade puhul, kui nendevaheline ruum paisub. Vt kaasaliikuv kaugus ja füüsikaline kaugus. Paistab, et universumi paisumine kiireneb. Seda on püütud seletada tumeenergia olemasoluga.

Eeldusel, et tumeenergia jääb konstantseks (muutumatuks kosmoloogiliseks konstandiks), nii et universumi paisumine kiireneb edasi, on olemas "tulevase nähtavuse piir", mille taga paiknevad kehad ei saa mitte kunagi kuuluda vaadeldavasse universumisse, sest nende valgus ei jõua kunagi Maani. Et Hubble'i parameeterväheneb, võib siiski juhtuda, et mõni galaktika, mis eemaldub Maast valguse kiirusest veidi kiiremini, kiirgab signaali, mis jõuab lõpuks Maani.Charles Lineweaver, Tamara M. Davis. Misconceptions about the Big Bang. – Scientific American, 2005, 292 (3): 36–45. Arvutuste järgi on tulevase nähtavuse piiri kaasaliikuv kaugus umbes 19 miljardit parsekit (62 miljardit valgusaastat) eeldusel, et universum paisub igavesti. Sellest tuleneb, et teoreetiliselt vaadeldavate galaktikate arv lõpmatus tulevikus on ainult umbes 2,36 korda suurem kui praegu vaadeldavate galaktikate arv (arvestamata punanihke tagajärgi).Tulevase nähtavuse piiri kaasaliikuvaks kauguseks on Gotti jt artiklis "A Map of the Universe" (lk 8) arvutatud 4,50 Hubble'i raadiust, mis vastab 4,220 miljardile parsekile (13,76 miljardile valgusaastale), ja praeguseks vaadeldava universumi kaasaliikuvaks raadiuseks on lk 7 arvutatud 3,38 Hubble'i raadiust. Galaktikate arv antud kaasaliikuva raadiusega sfääris on võrdeline raadiuse kuubiga, seega on, nagu näidatud lk 8, tulevase nähtavuse piiri sees vaadeldavate galaktikate arvu ja praegu vaadeldavate galaktikate arvu suhe (4,50/3,38)³ = 2,36.

Põhimõtteliselt saab tulevikus vaadeldavaks rohkem galaktikaid. Tegelikult aga muutub universumi jätkuva paisumise tõttu üha rohkem galaktikaid äärmiselt punanihkunuks, nii et nad kaovad vaateväljast ja muutuvad nähtamatuks. Antud kaasaliikuval kaugusel olevat galaktikat loetakse vaadeldavasse universumisse kuuluvaks, kui me saame vastu võtta signaale, mis sellest galaktikast on millalgi kiiratud, näiteks signaali, mis saadeti sealt välja ainult 500 miljonit aastat pärast Suurt Pauku. Universumi paisumise tõttu võib olla mõni hilisem aeg, mil sellestsamast galaktikast saadetud signaal ei jõua lõpmatus tulevikus mitte kunagi Maale, nii et me näiteks ei näe mitte kunagi, kuidas see galaktika välja nägi 10 miljardit aastat pärast Suurt Pauku, kuigi ta jääb samale kaasaliikuvale kaugusele, mis on väiksem kui vaadeldava universumi kaasaliikuv raadius.

Vaata ka
Kosmos
Loodus
Universum

Viited

 Kirjandus 
 "Aegruum", autor Piret Kuusk. 2019, Tartu, Kirjastus Ilmamaa. Sarjast "Eesti Mõttelugu". ISBN 9789985777091 (lk 229 universumi vaadeldavuse horisondist)

Galerii

Kategooria:Astronoomia