الكون المتوسع يجعل قياس المسافة أكثر تعقيدًا لأن الفضاء لا يبقى ثابتًا أثناء مرور الضوء عبره. تستمر المجرات في إصدار الضوء، لكن هذا الضوء قد يقضي مليارات السنين في عبور الكون قبل أن يصل إلينا. خلال تلك الرحلة، يستمر الكون في التوسع، مما يزيد متوسط المسافة بين المجرات (نعم، نعلم أن المجرات يمكن أن تتصادم، لكن في المتوسط، على المقاييس الكبيرة، تتباعد عن بعضها).

هذا يعني أنه عندما يلتقط تلسكوب ضوء مجرة بعيدة، فإن الصورة لا تكشف أين توجد تلك المجرة اليوم. إنها تظهر المجرة كما كانت عندما بدأت رحلتها الضوئية. لتقدير مسافتها الحالية، يجب على علماء الفلك استخدام نموذج كوني يأخذ في الاعتبار كيف توسع الكون بمرور الوقت.

النموذج الرائد المستخدم اليوم يسمى LCDM. يتضمن المادة المظلمة (حلقة مختلفة) والطاقة المظلمة (حلقة مختلفة). نقاط القوة والقيود في LCDM تستحق المناقشة بشكل منفصل (حلقة مختلفة)، لكن النماذج البديلة لا تغير الصورة العامة الموصوفة هنا بشكل كبير.

عمر الكون حوالي 13.77 مليار سنة، لكن أبعد المناطق التي يمكننا رصدها تبعد الآن حوالي 45 مليار سنة ضوئية. توسع الفضاء طوال الوقت الذي كان فيه ضوءها يسافر نحونا.

تُعرف هذه الحدود باسم أفق الجسيمات، أو الأفق الكوني، أو الأفق المشترك، اعتمادًا على مدى أناقتك في اللحظة. إنها تحدد الحافة الخارجية لفقاعتنا المرئية وتمثل أكبر مسافة يمكننا رؤيتها اليوم.

في البداية، تبدو الأرقام متناقضة. كيف يمكن للكون المرئي أن يمتد 45 مليار سنة ضوئية بينما عمر الكون 13.77 مليار سنة فقط؟ الإجابة هي أن الكون يمكن أن يتوسع أسرع من الضوء.

لماذا يُسمح بالتوسع الأسرع من الضوء

هذا لا ينتهك قوانين الفيزياء. سرعة الضوء تحد من سرعة تحرك الأجسام عبر الفضاء في منطقة محلية. لن يرى مراقب أبدًا صاروخًا قريبًا يمر بسرعة أكبر من الضوء.

التوسع الكوني مختلف. المجرات البعيدة ليست بالضرورة تندفع عبر الفضاء بالمعنى المعتاد. بدلاً من ذلك، الفضاء بيننا وبين تلك المجرات ينمو. النسبية الخاصة لا تضع نفس القيد على مدى سرعة زيادة المسافات الكبيرة عبر الكون.

يمكن لعلماء الفلك تقدير مدى سرعة ابتعاد مجرة عن طريق قياس انزياحها نحو الأحمر. عندما تتحرك مجرة بعيدًا، يتمدد ضوءها نحو أطوال موجية أكثر احمرارًا في الطيف الكهرومغناطيسي. استخدم إدوين هابل هذا التأثير لكشف دليل على أن الكون يتوسع.

في كون متوسع، المجرات الأبعد تبتعد بشكل أسرع عمومًا لأن مساحة أكبر من الفضاء تقع بينها وبيننا. مساحة أكبر تعني مسافة أكبر يمكن أن تتوسع.

النقطة التي تبدأ عندها المجرات في الابتعاد بسرعة أكبر من الضوء تسمى مسافة هابل. تقع على بعد حوالي 13.77 مليار سنة ضوئية.

لماذا لا يزال بإمكاننا رؤية المجرات الأسرع حركة

يمكننا رصد مجرات تتجاوز مسافة هابل لأن الضوء الذي يصلنا اليوم قد انبعث منذ زمن طويل، عندما كانت تلك المجرات أقرب بكثير. قد نتلقى أيضًا ضوءًا من بعض المجرات الواقعة أبعد من ذلك، بشرط أن يكون الضوء قد بدأ رحلته نحونا عندما كانت المجرات أقرب.

ومع ذلك، هناك حد أقصى يسمى أفق الحدث الكوني (وهو مختلف قليلاً عن أفق حدث الثقب الأسود). يبعد حاليًا حوالي 17 مليار سنة ضوئية.

أي ضوء ينبعث الآن من وراء تلك الحدود لن يصل إلينا أبدًا، مهما انتظرنا. توسع الفضاء سيمنعه من عبور المسافة المتزايدة.

التوسع المتسارع بفعل الطاقة المظلمة يجعل هذا الانفصال أكثر تطرفًا. سيواصل أفق الحدث الكوني التوسع في المستقبل، لكنه سيصل في النهاية إلى أقصى مسافة حوالي 60 مليار سنة ضوئية.

حتى ذلك الحين، لن يتمكن المراقبون من رؤية كل شيء داخل تلك المسافة. الضوء من أبعد