Kaikkeuden laajeneminen/galaksien pakonopeus

[mistral]

... tässä artikkelissa käsittääkseni asiaa selitetään (vaikka se onkin vuodelta 2006)...

Lukaisin läpi tuon artikkelin (sanakirjan kanssa). Ääni, ikäänkuin valtava kirkonkello, soi tiheässä ja nestemäisessä kaikkeudessa. Tähän saakka selvää, mutta kuinka tämä ääni saadaan selville taustasäteilystä?

[Kaizu]

Yksi mieleen tuleva mekanismi voisi olla seuraavanlainen. Ääni on painealltoja eli paikallisia painevaihteluita jotka liikkuvat kun kaasun atomit (ytimet) tönivät toisiaan. Kun inflaatio yhtäkkiä laajentaa avaruutta eivät atomit enää olekkaan riittävän lähellä toisiaan ääniallon etenemiseksi, eli avaruuden laajenemisnopeus ylittää äänennopeuden. Silloin ääniaallot "jäätyvät" lähes paikoilleen avaruuteen ja näkyvät tiheyden vaihteluina joka puolestaan näkyy taustasäteilyn voimakkuuden vaihteluna eri suunnissa.

Kaizu

[Kauko Putki]

Mitä tulee alkeishiukkasten ikään suhteessa ihmisen "rakennuspalikoihin", pakkohan tässä on uskoa itseään tietävämpien kommentteja, eli että meidän kehomme ja kaikki mitä näemme rakentuvat protoneista ja neutroneista, jotka koostuvat niistä samoista n. 13,7 miljardia vuotta sitten syntyneistä kvarkeista, jotka siis ovat erittäin pitkäikäisiä.

Mutta tuo edellä luettu Kaizun järkeily siitä, että avaruus laajenee "ääntä nopeammin" ei ole mielekäs jo senkään vuoksi, että ääni etenee vain väliaineessa (esim. Maa-planeetan ilmakehässä) kun avaruus kaikkinensa on jokseenkin tyhjiö, jossa äänellä ei ole mitään roolia. Koko käsite "alkuräjähdys" tai "The Big Bang" on myös harhaanjohtava siinä mielessä, koska kysymys ei ole räjähdyksestä siinä merkityksessä, kuin verbaalinen kielemme sen tuntee.

[Kaizu]

Mutta tuo edellä luettu Kaizun järkeily siitä, että avaruus laajenee "ääntä nopeammin" ei ole mielekäs jo senkään vuoksi, että ääni etenee vain väliaineessa (esim. Maa-planeetan ilmakehässä) kun avaruus kaikkinensa on jokseenkin tyhjiö, jossa äänellä ei ole mitään roolia. Koko käsite "alkuräjähdys" tai "The Big Bang" on myös harhaanjohtava siinä mielessä, koska kysymys ei ole räjähdyksestä siinä merkityksessä, kuin verbaalinen kielemme sen tuntee.

Se on mielekäs juuri niinkuin perustelit. Varhainen kaikkeus oli kaikkea muuta kuin tyhjiö. Ihan niin kuin maassakin, äänen nopeus laskee paineen pienentyessä. Inflaatio aikaansai nykyisen kaltaisen, lähes tyhjän avaruuden jossa ääni ei kuulu muutoin kuin Lucas filmin elokuvissa. "Jäätyminen" kuvaa sitä  hetkeä jolloin inflaation aiheuttama avaruuden laajenemisnopeus ylitti äänen nopeuden. Kaasuatomeille jäi se liiketila mikä niillä "jäätymishetkellä oli koska ne eivät enää tavoittaneet muita lajitovereitaan joiden kanssa voisivat törmäillä.

Fred Hoyle, joka keksi ko. termin, uskoi itse jatkuvan luomisen malliin ja "Big Bang" oli ehkä tarkoituksella huonosti aihetta kuvaava termi jotta muutkin ymmärtäisivät kuinka järjetön alkuräjähdysteoria on.

Kaizu

[Mare Nectaris]

Lukaisin läpi tuon artikkelin (sanakirjan kanssa). Ääni, ikäänkuin valtava kirkonkello, soi tiheässä ja nestemäisessä kaikkeudessa. Tähän saakka selvää, mutta kuinka tämä ääni saadaan selville taustasäteilystä?

Tässä tekemäni käännös artikkelista. Lisätietoa voi lukea Ursan julkaisemasta uudistetusta "Tähtitieteen perusteet" -kirjasta, s. 548-549, 567-573.

"WMAP kolmannen vuoden aineisto hienosäätää kosmologiaa

Alec MacAndrew (2006)

Käännös sivusta: http://www.evolutionpages.com/third_year_wmap.htm

Universumin valtavuus

Universumi on suunnattoman valtava; niin valtava, että sitä on mielen vaikeaa käsittää. Havaittavissa olevalla taivaalla on sata miljardia galaksia. Jokainen niistä sisältää sata miljardia aurinkoa, ja jokainen aurinko on keskimäärin yhtä massiivinen kuin omamme, joka painaa 1 400 miljardia miljardia miljardia tonnia. Valo, jonka voimme havaita kaikkein etäisimmistä galakseista, on ylittänyt universumia yli 12 miljardia vuotta. Kaksi viikkoa sitten makasin selälläni pimeänä, selkeänä yönä, lumoutuneena tähtiä ja tähtigalakseja tulvivasta taivaasta, innoissani siitä upeasta näyttämöstä, jolla elämme elämäämme. Tällä suunnattomalla kosmoksella oli alku, ja ihmeellisellä tavalla – vaikka kaikki tapahtui yli 13 miljardia vuotta sitten – universumi on tulvillaan Big Bangin kirjaimellista kaikua. Miten Big Bang voi olla äänen kirjaimellinen kaiku? – Lue seuraavasta.

Kosminen mikroaaltotaustasäteily ja WMAP

Kosminen mikroaaltotaustasäteily (cosmic microwave background, CMB) on hehkua, joka täyttää universumin ja on Big Bangin jäänne. Heti Big Bangin jälkeen universumi oli suunnattoman tiheä ja kuuma. Näissä lämpötiloissa energia ja aine ovat yhdistyneitä, eikä valo voi levitä vapaasti. Toisin sanoen universumi oli valolle läpinäkymätön. Kun universumi jäähtyi, se saavutti lämpötilan, jossa elektronit, protonit ja neutronit yhdistyivät muodostaakseen neutraaleja atomeja; pääasiassa vetyä ja heliumia. Tällä ajanhetkellä (jota kutsutaan irtikytkeytymiseksi), universumista tuli läpinäkyvä ja fotonien (eli valon) oli mahdollista liikkua vapaasti halki universumin. Nämä fotonit, jotka ovat olleet liikkeessä yli 13,5 miljardia vuotta, ovat sitä, mitä nyt havaitsemme kun mittaamme kosmista mikroaaltotaustasäteilyä.

Kosmisella mikroaaltotaustasäteilyllä (CMB) on monta tärkeää piirrettä, mutta yksi on äärimmäisen tärkeä: säteily on hyvin yhtenäistä. Mihin tahansa suuntaan katsomme, CMB näyttää intensiteetiltään samalta mittausyksikön 10 000 osaan saakka. Säteily ei kuitenkaan ole täydellisen yhtenäistä. CMB:ssä on hienoisia epäyhtenäisyyksiä (anisotropioita), jotka kantavat mukanaan valtavan määrän tietoa universumista: sekä irtikytkeytymisen ajasta, että myöhemmästä ajasta. CMB:n anisotropiat saivat alkunsa varhaisen universumin satunnaisista tiheysvaihteluista, jotka painovoiman vaikutuksesta lopulta johtivat siihen rakenteeseen, jonka nyt näemme universumissa: tähtiin, galakseihin, galaksijoukkoihin ja superjoukkoihin.

Aineen ja energian tila viimeisessä sironnassa, eli ajanhetkenä, jolloin energia kytkeytyi irti aineesta ja valo vapautui virtaamaan halki universumin, oli baryoni-fotoni (materia-valo) - plasmaa, joka käyttäytyi kuten neste. Akustiset värähtelyt (oskillaatiot), jotka käytännössä sananmukaisesti olivat universumin valtavaa, kellomaista sointia, täyttivät materia-valo plasman. Universumi soi kuin kello. Kosmisen mikroaaltotaustasäteilyn (CMB:n) lämpötehospektrin (temperature power spectrum) taajuuden huippuarvo (greatest amplitude) vastaa juuri tiettyä irtikytkeytymisvaiheen tlaskaalaa (spatial scale), joka ilmeni, kun alkuperäisen kellonuotin perussävelen taajuus (frequency of the primordial fundamental bell-note) vastasi täsmälleen yksittäistä plasman tiivistymisjaksoa (single compression cycle) Big Bangin ajankohdan ja viimeisen sironnan välillä. Tämä aiheuttaa ensimmäisen (ja merkittävimmän) piikin CMB:n lämpötehospektrissä. Sen on teorian nojalla ennakoitu (predicted) olevan juuri siinä, missä sen näemmekin kosmisen mikroaaltotaustasäteilyn (CMB) spektrissä. Toisin sanoen universumin perussävelen nuotti tallentui kosmiseen mikroaaltotaustasäteilyyn, ja voimme nyt havaita sen. Tämä kaikki ennakoitiin teoreettisesti, ennen kuin kosmisen mikroaaltotaustasäteilyn spektriä mitattiin.  

WMAP -satelliitin (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) työnä on mitata kosmisen mikroaaltotaustasäteilyn (CMB) anisotropioita. Satelliitti on kerännyt dataa CMB:stä useita vuosia. Johtopäätökset, jotka tehtiin yhden vuoden dataan perustuen, julkaistiin 2003 (1), (2), (3), ja nämä johtopäätökset tukivat hyvin vahvasti kosmologian standardimallia (concordance model of cosmology). Analysoitu data tuki sitä, että universumi on 13,7 miljardia vuotta vanha, ja että irtikytkeytyminen tapahtui punasiirtymällä (z) = 1089 tai 379 000 vuotta Big Bangin jälkeen. On ehdotettu, että galaktisen väliaineen (galactic medium) reionisaatio tapahtui ensimmäisten tähtien muodostuessa punasiirtymällä z ~ 17, eli 400 miljoonaa vuotta Big Bangin jälkeen, mikä on yllättävän varhain. Havainto tuki CMB:n spektri-indeksiä n_s = 1, joka vastaa täydellistä CMB:n anisotropioiden skaalainvarianssia (perfect scale invariance in the CMB anisotropies). Toisin sanoen se oli yhtäpitävä havainto sen kanssa, että alkuperäiset fluktuaatiot CMB:ssä olivat fraktaalisia eli samantehoisia kaikissa mittakaavoissa (consistent with the primordial fluctuations in the CMB geing fractal – the same power at all scales). Varhainen kosmologinen teoretisointi antoi spektri-indeksin arvoksi 1. Inflaatioteoria, joka esiteltiin selittämään laakeutta ja horisonttiongelmia, johtaa teoreettiseksi spektri-indeksin arvoksi hieman alle yhden.

Kolmannen vuoden tuloksia  

WMAP:n kolmannen vuoden tulokset on juuri julkistettu (suom.huom. vuonna 2006). Kolmannen vuoden data perustuu paljon suurempaan kokonaishavaintojen joukkoon. Se poistaa aineistosta satunnaisvirhettä, ja parantaa johtopäätösten tarkkuutta. Merkittävin ero ensimmäisen ja kolmannen vuoden aineiston välillä on, että nyt ollaan saatu tarkka kokotaivaan polarisaatiokartta, joka antaa kosmoksesta lisätietoa. Uusi data tukee kosmologian standardimallia. Aineisto myös tukee parametrien hienovaraista säätämistä verrattuna ensimmäisen vuoden löydöksiin, jolloin ne vastaavat teoreettista asetelmaa ylesesti paremmin.

Esimerkiksi universumin optinen syvyys oli huomattavasti matalampi kuin ensimmäisen vuoden aineiston nojalla arvioitiin, ja tämä merkitsee, että paras estimaatti n_s on nyt noin 0,95, mikä sopii paremmin inflaatioon. Galaktisen väliaineen reionisaatio ensimmäisten tähtien syntyessä saa nyt tukea punasiirtymällä z = 10, eli noin miljardi vuotta Big Bangin jälkeen. Tämä yhdessä tarkistetun ns arvon kanssa antaa paljon tarkemman yhteyden teoriasta johdettuun arvoon, eikä ajankohta enää ole niin yllättävän varhainen kuin ensimmäisen vuoden data antoi olettaa.

Kolmannen vuoden aineisto sopii yhteen sellaisen universumin mallin kanssa, joka täsmää myös moniin muihin astronomisiin havaintoihin, kuten syvägalaktisiin laskentoihin (deep galactic surveys). Aineisto tukee mallia universumista, joka on homogeeninen (sama kaikkialla tilassa), isotrooppinen (sama kaikkiin suuntiin), sekä muodoltaan laakea (spatially flat). Aine ja energia koostuvat tavallisesta aineesta, säteilystä ja pimeästä aineesta (dark matter). Varhaisessa universumissa fluktuaatiot ovat gaussin satunnaisjakauman mukaisia  (tietyn tiheyden löytämisen todennäköisyys varhaisessa maailmankaikkeudessa noudattaa gaussin satunnaisjakaumaa), adiabaattisia (eli aine ja energiafluktuaatiot ovat keskenään samanvaiheisia (in phase) eikä entropiafluktuaatiota ilmene), sekä skaalainvariantteja (fluktuaatioita ilmenee yhtäläisesti kaikissa mittakaavoissa – ne ovat fraktaalisia). Aineisto tukee pimeän eneregian komponentin olemassaoloa (dark energy component), joka aiheuttaa universumin kiihtyvän laajenemisen, ja saa universumin kriittisen tiheyden lähelle yhtä. Pimeällä energialla tasapainotila w (equation of state w) on lähellä arvoa – 1. Pimeä aine on ei-baryonista ja n_s on alle yhden.

Aineisto ei tue eikä myöskään sulje pois painovoima-aaltojen olemassaoloa. Polarisaatioaineisto ei velä lopullisesti tue tensorimalleja, joita on johdettu painovoimamallien häiriöistä (tensor models, which are the signature of perturbations resulting from gravity models).

Muutoin standardimallin ja WMAP –havaintojen yhteensopivuus on hämmästyttävä. Olemme yhä luottavaisempia, että standardi Big Bang – malli yhdistettynä inflaatiomalliin on oikea.  
________________________________________
1. Bennett et al, First Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe(WMAP) Observations: Preliminary Maps and Basic Results, accepted by the Astrophysical Journal, available on line here:
http://lambda.gsfc.nasa.gov/product/map/dr1/pub_papers/firstyear/basic/wmap_basic_results.pdf
2. Spergel et al, First Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Determination of Cosmological Parameters, accepted by the Astrophysical Journal, available on line here:
http://lambda.gsfc.nasa.gov/product/map/dr1/pub_papers/firstyear/parameters/wmap_parameters.pdf
3. Komatsu et al, First Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Tests of Gaussianity, accepted by the Astrophysical Journal, available on line here:
http://lambda.gsfc.nasa.gov/product/map/dr1/pub_papers/firstyear/gaussianity/wmap_nongaussianity.pdf
4. Spergel et al, Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Three Year Results: Implications for Cosmology, draft available on-line here:
http://lambda.gsfc.nasa.gov/product/map/dr2/pub_papers/threeyear/parameters/wmap_3yr_param.pdf
5. Page et al, THREE YEAR WILKINSON MICROWAVE ANISOTROPY PROBE (WMAP ) OBSERVATIONS:POLARIZATION ANALYSIS, draft available on-line here:
http://lambda.gsfc.nasa.gov/product/map/dr2/pub_papers/threeyear/polarization/wmap_3yr_pol.pdf
"

[Kaizu]

Kiitoksia hienosta käännöksestä. Teksti vaikutti kovin runolliselta ja vilisee toinen toistaan hienompia ja käsittämättömiä termejä mutta ne tulevat suoraan alkutekstistä. Käännös on ehkä liiankin tarkka.

Säteilyn kerrotaan vapautuneen baryoni-energiakeitoksesta. Aiemmin kuitenkin kerrotaan että universumi tuli läpinäkyväksi kun atomien osaset yhdistyivät neutraaleiksi atomeiksi. Baryonien lisäksi touhuun osallistui leptoneita.
Taustasäteilyyn "jäätyi" kiinni kuva sen hetkisestä maailmankaikkeudesta. Se ei tarkoita että rakenne syntyi silloin, se vain tuli näkyväksi.
Kyseinen tapaus sattui kun kaikkeudella oli ikää joitain satoja tuhansia vuosia. Hadronit kuitenkin syntyivät n.1/10000 sek ikäiseen kaikkeuteen ja leptonitkin olivat jo olemassa yhden sekunnin ikäisessä kaikkeudessa. Samoihin aikoihin kaikkeus tuli läpinäkyväksi neutriinoille. Sekunnin ikäisen kaikkeuden tiheys on ollut samaa luokkaa kuin vedellä ja 300 000 vuoden ikäisenä enää 10E-20g/cm3.
Jälkimmäinen tuskin enää käyttäytyy kuin neste eli äänijäljet lienevät syntyneet joskus 1s-300 000v välillä vaikka tulivatkin näkyviin jälkimmäisellä hetkellä. Syynä pieneen tiheyteen on ollut inflaatio joka on laajentanut alle sekunnin ikäistä kaikkeutta huomattavan paljon.
MAP:in kuvassa en näe jälkeä yhtenäisestä kellomaisesta soundista, ennemminkin matalaa kohinaa.

Kaizu

[Mare Nectaris]

Kiitoksia hienosta käännöksestä. Teksti vaikutti kovin runolliselta ja vilisee toinen toistaan hienompia ja käsittämättömiä termejä mutta ne tulevat suoraan alkutekstistä. Käännös on ehkä liiankin tarkka.

Oli hauska eilisen ukkospäivän illan hikijumppa

Tosiaan kirjoittaja ei ole oikein onnistunut asian selittämisessä suurelle yleisölle, ja runollinen kieliasu on ilmeisesti hänelle tyypillinen (ja ylisanat). Kääntämisessä olisi pitänyt huomata katsoa enemmän noita suomenkieleen vakiintuneita termejä, mutta kirjoittajan yleisajatus tulee selväksi.

Uusimpia uutisia alalta löytyy tästä T+A:n kosmologian ja teoreettisen fysiikan alan uutisten kategoriasta (ks. mm. 10.2.2010 WMAP -uutinen)

Tästä voiivat katsoa wikipedian suomenkielisen koosteen alan terminologiasta ja alkuräjähdysteoriasta ne, joille termit eivät ole aivan tuttuja.

[mistral]

Aineen ja energian tila viimeisessä sironnassa, eli ajanhetkenä, jolloin energia kytkeytyi irti aineesta ja valo vapautui virtaamaan halki universumin, oli baryoni-fotoni (materia-valo) - plasmaa, joka käyttäytyi kuten neste. Akustiset värähtelyt (oskillaatiot), jotka käytännössä sananmukaisesti olivat universumin valtavaa, kellomaista sointia, täyttivät materia-valo plasman. Universumi soi kuin kello. Kosmisen mikroaaltotaustasäteilyn (CMB:n) lämpötehospektrin (temperature power spectrum) taajuuden huippuarvo (greatest amplitude) vastaa juuri tiettyä irtikytkeytymisvaiheen tlaskaalaa (spatial scale), joka ilmeni, kun alkuperäisen kellonuotin perussävelen taajuus (frequency of the primordial fundamental bell-note) vastasi täsmälleen yksittäistä plasman tiivistymisjaksoa (single compression cycle) Big Bangin ajankohdan ja viimeisen sironnan välillä. Tämä aiheuttaa ensimmäisen (ja merkittävimmän) piikin CMB:n lämpötehospektrissä. Sen on teorian nojalla ennakoitu (predicted) olevan juuri siinä, missä sen näemmekin kosmisen mikroaaltotaustasäteilyn (CMB) spektrissä. Toisin sanoen universumin perussävelen nuotti tallentui kosmiseen mikroaaltotaustasäteilyyn, ja voimme nyt havaita sen. Tämä kaikki ennakoitiin teoreettisesti, ennen kuin kosmisen mikroaaltotaustasäteilyn spektriä mitattiin.  

Kiitos suuritöisestä suomennoksesta.
Tähän lainaukseen ilmeisesti sisältyy se mekanismi, kuinka ääni voidaan lukea CMB:stä. Sitä, kuinka ääni voi aiheuttaa terävän piikin sähkömagneettiseen säteilyyn en kuitenkaan ymmärrä, mutta uskon, että se on mahdollista

[JuLa]

Ylläolevasta olen eri mieltä. Alkuräjähdys tapahtui kaikkialla. Se materiaali (alkeishiukkaset) josta kehomme koostuu syntyi samassa yhteydessä. Siispä etäoisyys alkuräjähdykseen on olematon (=0).
Ajallisesti etäisyys lienee 13.7mrd vuotta. Myöskin 300 000v myöhemmin liikenteeseen lähteneen fotonin lähtöpaikan ja nykyisen havaitsijan väliin on keriinnyt muodostua uutta avaruutta eli siltä osin tuo isompikin luku lienee totta mutta alkuräjähdyksen etäisyyttä havaitsijasta se ei kerro.

Kaizu 

Kaizun näkemys läsnäolostamme edelleen jatkuvassa alkuräjähdyksessä on hauska. Asian saa nähdä hiukkastason näkökulmasta näinkin. Luulen kuitenkin, että suuri osa harrastajista pitää tila-aika yhtälön tilamuuttujien nollaamista kyseenalaisena ja näkevät mieluummin FLRW – mallin kehittäjien tapaan alkuräjähdyksen kertatapahtumana, jonka etäisyyden arviointi itsestämme on älyllisesti haastava harjoitus. -JuLa

[JuLa]

Kiitos JuLa:lle ja Mare Nectaris`elle ansiokkaista vastauksista. Erityisesti M.N:n "Big Freeze"-teoria oli kiinnostava, koska oma "pähkäilyni" noudattaa juuri tuota samaa logiikkaa, vaikka itse tuota linkkiä en aiemmin ole lukenut.

Juhani Laurilan kommentti oli myös vahvaa faktaa, mutta kaltaiseni "tavallisen tallaajan" näkökulmasta sitä oli kaikilta osiltaan vaikeata ymmärtää, koska fysiikan ja tähtitieteen termit ja/tai niiden merkitys ei avaudu maallikolle samalla tavoin kuin ammattilaisille.

Esimerkiksi JuLa kirjoitti:
"Alkuräjähdys on meistä 13,7 miljardin valovuoden päässä, eli Rt = 13,7 mrd valovuotta. Jos otamme huomioon 13,7 mrd. vuoden aikana tapahtuneen koordinaatiston (universumin) laajenemisen, saamme alkuräjähdyksen "oikeaksi etäisyydeksi" Ro = 46,5 miljardia valovuotta. Mitatut punasiirtymäarvot z näyttäisivät tukevan tällaista metriikkaa."

Tuota logiikkaa aivoni eivät (vielä) suostu ymmärtämään, koska muistelen esim. hiukkasfyysikko Syksy Räsäsen kirjoittaneen, että kaikkeuden laajenemisen kiihtyminen olisi alkanut vasta "äskettäin", eli vasta n. 10 mrd vuotta "Big Bangin" jälkeen. (Miten tämä on saatu selville, minulla ei ole aavistustakaan!)

JuLa kirjoitti myös:
"Perimmäisen havainnoinnin raja jossain äärettömän kaukaisessa tulevaisuudessa on laskettavissa tältä pohjalta 62 miljardiksi valovuodeksi."

Kari Enqvist kirjoitti jossain blogissaan, että "perimmäisen havainnoinnin raja", eli ihmisen mahdollisuus tehdä optisia huomioita Universumista, on luokkaa 20 mrd valovuotta. (Enqvist käytti muistaakseni termiä "havainnointihäkki".)
Mahdollisesti puhun Juha Laurilan kanssa eri asiasta, koska ymmärrykseni näistä asioista on hyvin rajallinen. (Mikäli Juha luet tämän, selvitätkö hieman väärinkäsitystäni.)

Olen pitänyt taukoa Astronetin seuraamisessa. Saanen palata Kauko Putken kysymyksiin pienellä viipeellä.

Referoin artikkelia, joka mielestäni näppärällä tavalla avaa FLRW – mallin ideaa. Jutussa kysymys on avaruuden venähtämisen sisältämän etäisyyslisän arvioimisesta ja lisäämisestä kosmisen mittaluokan etäisyysarvioihin. Aivoitukset eivät siis ole omiani, omiani ovat ainoastaan referaattiini sisältyvät ymmärrykset ja mahdolliset väärinymmärrykset. Itsekin lukeudun Kauko Putken tavoin "tavallisiin tallaajiin".
Valo fotonit jatkavat vaellustaan vakionopeudellaan kaikkiin suuntiin venyvässä universumissa.

"Alkuräjähdys on meistä 13,7 miljardin valovuoden päässä, eli Rt = 13,7 mrd valovuotta. Tänä 13,7 mrd. vuoden aikana, jonka valo tarvitsi vaeltaakseen nykyhetkeen, myös avaruus on laajentunut. tapahtuneen koordinaatiston (universumin) laajenemisen, saamme alkuräjähdyksen "oikeaksi etäisyydeksi" Ro = 46,5 miljardia valovuotta. Mitatut punasiirtymäarvot z näyttäisivät tukevan tällaista metriikkaa."

Eli valo on taivaltanut aikojen alusta vakionopeudellaan 300000 km sekunnissa 13,7 miljardia kilometriä, johon sitten lisätään 32,8 miljardin avaruuden laajeneminen saadaan tuo tosiasiallinen etäisyys (proper distance, D) 46,5 miljardia valovuotta. Alkuräjähdyksen ottaminen esiin esimerkkinä saattaa johtaa hiukan hakoteille (tosin laskelma on lainattu artikkelista), mutta kaavaa voi soveltaa vaikkapa Linnunradassa tapahtuneen supernovan (mittakaavatekijä Ro, niin lähellä, ettei avaruus ole ehtinyt merkittävästi laajeta) ja kaukaisessa galaksissa samanaikaisesti havaitun supernovaleimahduksen (mittakaavatekijä Rt, niin etäällä, että universumi on valon matkatessa merkittävästi venähtää) välisen tosiasiallisen (Proper Distance, D) etäisyyden laskemiseen. Tämä D on sama kuin Hubblen lain kaavan D (etäisyys galaksista) jossa Hubblen vakio Ho määrittää galaksin loittonemisnopeuden ja galaksin etäisyyden välisen suhteen eli v=HoD, jossa v=km/sek, D=etäisyys galaksiin megaparsekkeina ja Hubblen vakio Ho=suunnilleen 71 kilometriä sekunnissa jokaista miljoonaa parsekia kohti. Tosiasialliseen etäisyyteen D sisältyvä avaruuden laajeneminen eli ajan mukana muuttuva etäisyys (co-moving distance eli tuo 32,8 miljardia ylhäällä laskuesimerkissä) saadaan jakamalla D mittakaavatekijän suhdeluvalla 1/(1+z), jossa z=havaittu punasiirtymän arvo. Laskelman tulosten validiteettia voi sitten tarkastella vertaamalla laskelmassa käytetyn z arvoa käytännön havainnoista saatuihin punasiirtymän arvoihin.


En ole tullut seuranneeksi Kari Enqvistin blogeja, mutta hänen perimmäisen optisen arvioinnin rajansa 20 mrd valovuotta lienee verrannollinen lähinnä referoimani artikkelin 46,5 miljardiin vuoteen. Artikkelin viittaus 62 miljardista valovuodesta liittyy niin mahdottoman etäiseen tulevaisuuteen, että sikäli kuin ihmisiä on enää havainnoimassa, universumin laajeneminen on etäännyttänyt galaksit jo niin etäälle toisistaan, että niistä lähteneet fotonit eivät ehtisi saavuttaa (oletettuja) havaitsijoita.

Huomaan näin toisella lukemisella, että referaatissani ajan mukana muuttuva etäisyys (co-moving distance) oli tullut harhaanjohtavasti määritettyä ja mahdollisesti Ro ja Rt vaihtaneet paikkaa, mikä ei varmaankaan edistänyt asian ymmärtämistä! Yritän tässä korjata asian. Sorry!
-JuLa

[mistral]

En ole tullut seuranneeksi Kari Enqvistin blogeja, mutta hänen perimmäisen optisen arvioinnin rajansa 20 mrd valovuotta lienee verrannollinen lähinnä referoimani artikkelin 46,5 miljardiin vuoteen. Artikkelin viittaus 62 miljardista valovuodesta liittyy niin mahdottoman etäiseen tulevaisuuteen, että sikäli kuin ihmisiä on enää havainnoimassa, universumin laajeneminen on etäännyttänyt galaksit jo niin etäälle toisistaan, että niistä lähteneet fotonit eivät ehtisi saavuttaa (oletettuja) havaitsijoita.

Mietiskeltyäni näitä olen näkevinäni kolme eri etäisyyttä: jos lähtöä nimitetään A:ksi ja maalia B:ksi

1)  A:n ja B:n välinen etäisyys kun fotoni lähtee A:sta (avaruus ei ole vielä laajentunut)

2)  fotonin matkustama matka A:sta B:hen (sisältää avaruuden laajenemisen matkan varrella, siis fotonin etupuolella)

3)  A:n ja B:n välinen etäisyys kun fotoni tulee B:hen (sisältää avaruuden laajenemisen matkan varrella myös fotonin takapuolella)

Luulisin, että Enqvist tarkoittaa  2) etäisyyttä puhuessaan 20mrd valovuodesta, tämä on juuri se etäisyys, jolla laajeneminen ylittää valon nopeuden (ja tällöin A:n ja B:n välinen (3) etäisyys on 62mrd valovuotta?)

[jussi_k_kojootti]

Kaizun näkemys läsnäolostamme edelleen jatkuvassa alkuräjähdyksessä on hauska.

Minusta se on suorastaan niin viisas/syvällinen ettei edes naurata.

[vesa k]

Tässä yksi artikkeli
http://www.stumbleupon.com/su/1iSZC9/www.dailygalaxy.com/my_weblog/2010/07/could-our-universe-be-150-billion-years-old-a-weekend-feature.html/r:t

t vesa_k

[Pu1sar]

Sanotaan että maailmankaikkeuden sisältämän aineen määrä ratkaisee sen jatkuuko avaruuden laajeneminen ikuisuuden vai kutistuuko se loppujen lopuksi kasaan. En oikein ymmärrä miten avaruus (tila) ja aine liittyvät toisiinsa. Voisin kuvitella että mikäli ainetta on riittävästi, painovoima vetäisi kaiken aineen yhteen pisteeseen. Mutta eikö se tila (avaruus) olisi edelleen olemassa. Jossain vain olisi musta aukko minne kaikki aine olisi romahtanut.

Mikä ajattelussa menee pieleen. Miten/miksi tilakin siinä tapauksessa häviäisi?

[mistral]

En oikein ymmärrä miten avaruus (tila) ja aine liittyvät toisiinsa. Voisin kuvitella että mikäli ainetta on riittävästi, painovoima vetäisi kaiken aineen yhteen pisteeseen. Mutta eikö se tila (avaruus) olisi edelleen olemassa.

Yksi puoli tilan ja aineen liittymisestä toisiinsa on tieteessä tehty "sopimus". Eli ollaan sovittu siitä että suora linja tarkoittaa valon kulkemaa rataa. Tarkoittaa sitä että absoluuttisen suora viivoitin olisi vielä suorempi kuin valon rata. Avaruuden mittakaavassa tällä on iso merkitys. Jos suora viivotin olisi äärettömän pitkä, niin sen "toinen pää" olisi universumin ulkopuolella. Kun valolla yrittää samaa, se tahtoo kaartaa gravitaation vaikutuksesta ja jos universumimme on tyyppiä 'suljettu', onnistuu gravitaatio kaartamaan valon aina takaisin. Tästä siis ollaan rakennettu malli jossa kaikki tila minne valo ei pääse, on olematonta tilaa eli sitä ei olisi olemassakaan (vaikka äärettömän pitkä viivotin pääseekin).

Tämä on vain yksi puoli asiaa, tyhjiöenergia ja luonnonlakien nopeus laajeta on muita puolia, niistä en osaa sanoa mitään.

edit
Muistelisin että 'suljetussa maailmankaikkeudessa' riittää kun kun massan laajeneminen pysähtyy, valohan jatkaa vielä matkaa siitäkin eteenpäin. Näin ulin osa fotoneista saattaisi päästä ikuiselle karkumatkalle universumista, kun sisäosien fotonit kaartaisivat loppurysäykseen.

Mutta nykytiedon perusteella universumi näyttäisi 'avoimelta' koska laajeneminen kiihtyy eikä loppurysäystä koskaan tulisi.