Vi ved at vores univers udvider sig. Det kan vi konkludere ud fra observationer af andre galakser omkring os og deres bevægelse i forhold til os.

I følgende artikel kan du læse lidt om hvordan vi er kommet frem til denne konklusion og i mellemtiden kan du tænke lidt over denne:

 Hvis universet er uendeligt, hvordan kan det så samtidig udvide sig?
Og hvad udvider det sig i?

Hubbles lov: galaksers afstand og hastighed

I 1929 opdagede astronomen Edwin Hubble, at de fleste galakser, som han observerede, bevægede sig mod forventning væk fra os. Jo længere galakserne var, jo større hastighed fjernede de sig med. Den linæere sammenhæng mellem afstanden og hastigheden kaldes for “Hubbles lov”, og siger at den målte hastighed af en galakses bevægelse i forhold til os er lig med afstanden til galaksen ganget med en konstant (Hubbles konstant):

v = H₀ · r

Men hvordan kan vi i det hele taget måle en hastighed af en galakses bevægelse?

Rødforskydning

Måden en hastighed af en galakses bevægelse væk eller i mod os kan måles på, er ved at måle rødforskydningen af lyset fra den den. Rødforskydning betyder at lysets bølgelængde bliver strukket, hvis galaksen som udsender lyset, bevæger sig væk fra os. Det kaldes dopplereffekt og er det samme som sker, når lyder af en ambulance lyder til at have længere lydtoner, når den bevæger sig væk, og kortere når den bevæger sig hen mod os. Bølgelængden “strækkes” altså, og en længere bølgelængde af synligt lys, betyder at lyset bliver mere rødt, som det ses på spektrumet på billedet. Jo større hastighed galaksen bevæger sig væk med, jo større lysforskydning.

På den måde kan man måle hvorvidt en galakse bevæger sig væk fra os eller i mod os og med hvilken hastighed og det var ved hjælp af denne metode, at Hubble gjorde sin skelsættende opdagelse.

Figur: Lysets farve afhænger af bølgelængden/energien af det udsendte lys. Det synlige lys varierer mellem lilla og rød. Vi kan ikke se lys der har kortere bølgelængde end lilla eller længere bølgelængde end rød, men det kan stadig måles.

Hvordan kan et uendeligt univers udvide sig?

Hvis vi betragter vores univers som et uendeligt koordinatsystem, svarer universets udvidelse til, at koordinatsystemet var helt mast sammen i tiden omkring Big Bang og afstanden mellem punkterne udvider sig med tiden. Et koordinatsystem mast sammen er altså stadig den samme mængde koordinatsystem, som en udvidet version, men med lavere densitet i feltområderne. Den faktor som forholdet vores nuværende univers er udvidet med i forhold til en tidligere alder, kalder vi for skala-faktoren a.

Figur: Universets udvidelse kan ses som en udvidelse af et koordinatsystem, hvor alt bliver strukket fra hinanden, men mængden er stadig den samme.

Det kosmologiske princip

Vi kan kun se et begrænset område af vores univers, afgrænset af at det vi ser, er lys der bevæger sig hen mod os og at lyset har en bestemt hastighed, samtidig med . Det observerbare univers er 93 billioner lysår i diameter. Alligevel arbejder man ud fra den formodning, at vores univers er uendeligt. Det skyldes det kosmologiske princip, som siger at universet er homogent og isotropt, når vi ser på meget store skala, dvs. universet er “det samme” alle steder når vi zoomer nok ud, og der er ingen foretrukken retning (i modsætning til lille skala, hvor vi bestemt har en forskel på op og ned på jorden, hvor jorden er tiltrukket af solen, solen mod galaksens centrum osv).

Hvis det kosmologiske princip er sandt, vil det altså sige at der ikke kan være en “kant” af universet, hvor det slutter, fordi det dermed ville stride i mod det kosmologiske princip. En kant ville indikere et anderledes sted og en forskel i retningen ud af universet og ind i det fra kanten af.

Det kosmologiske princip behøver ikke at være den ultimative sandhed … det er dog hvad vi kan observere indtil videre, når vi kortlægger universet på stor skala.

Men kan universet så ikke være uendeligt i 4D, på samme måde, som jordens overflade er uendeligt i 3D, men alligevel afsluttet? Dvs. kan universet ikke i virkeligheden krumme i en eller anden fjerde dimension og hvis man fortsætter længe nok i en retning, ville man komme tilbage til samme sted? Umiddelbart ikke. Man regner med at universet er fladt (på den store skala), da et krumt univers (som både kan krumme positivt eller negativt) ville give andre resultater på udregningerne på udvidelseshastigheden. Teorien er godt understøttet af udregninger, men der er stadig meget vi ikke ved.

Hvad udvider universet sig i?

Nu begynder det at blive abstrakt. For at universet er uendeligt, betyder at det er alt – dvs. der er intet udover, hvis man betragter det på den måde. Vores univers består af tid og rum og alt tid og rum findes i vores univers. Derfor giver det ikke ret meget mening i fysikken, at snakke om hvad der er rum-mæssigt udover rum – og tilsvarende, hvad der var tidsmæssigt inden tid – inden universets begyndelse.

Dog er der kommet mere fokus på teorier om multiverset. At det univers vi lever i, blot er en del af utallelige universer, med hver deres love.

Men det er her vi når til grænsen af videnskaben og sci-fi kan slå sig løs.

Hvad tænker du? Skriv gerne en kommentar nedenfor!