Un univers în expansiune complică măsurarea distanțelor, deoarece spațiul nu rămâne fix în timp ce lumina călătorește prin el. Galaxiile continuă să emită lumină, dar acea lumină poate petrece miliarde de ani traversând cosmosul înainte de a ajunge la noi. În timpul acelei călătorii, universul continuă să se extindă, mărind separarea medie dintre galaxii (da, știm că galaxiile se pot ciocni, dar în medie, la scară mare, ele se îndepărtează).

Asta înseamnă că, atunci când un telescop captează lumina de la o galaxie îndepărtată, imaginea nu dezvăluie unde se află acea galaxie astăzi. Ea arată galaxia așa cum era când lumina și-a început călătoria. Pentru a estima distanța actuală, astronomii trebuie să folosească un model cosmologic care ține cont de modul în care universul s-a extins de-a lungul timpului.

Modelul principal folosit astăzi se numește LCDM. Include materia întunecată (episod diferit) și energia întunecată (episod diferit). Punctele forte și limitările LCDM merită discutate separat (episod diferit), dar modelele alternative nu schimbă semnificativ imaginea de ansamblu descrisă aici.

Universul are aproximativ 13,77 miliarde de ani, dar cele mai îndepărtate regiuni pe care le putem observa sunt acum la aproximativ 45 de miliarde de ani-lumină distanță. Spațiul s-a extins pe tot parcursul timpului în care lumina lor călătorea spre noi.

Această graniță este cunoscută sub numele de orizontul particulelor, orizontul cosmologic sau orizontul comobil, în funcție de cât de stilat te simți în acel moment. Ea definește marginea exterioară a bulei noastre observabile și marchează cea mai mare distanță pe care o putem vedea astăzi.

La prima vedere, numerele par contradictorii. Cum poate universul observabil să se întindă pe 45 de miliarde de ani-lumină când universul are doar 13,77 miliarde de ani? Răspunsul este că universul se poate extinde mai repede decât lumina.

De ce este permisă expansiunea mai rapidă decât lumina

Acest lucru nu încalcă legile fizicii. Viteza luminii limitează cât de repede se pot mișca obiectele prin spațiu într-o regiune locală. Un observator nu va vedea niciodată o rachetă care trece pe lângă el mai repede decât lumina.

Expansiunea cosmică este diferită. Galaxiile îndepărtate nu se grăbesc neapărat prin spațiu în sensul obișnuit. În schimb, spațiul dintre noi și acele galaxii crește. Relativitatea restrânsă nu impune aceeași restricție asupra cât de repede pot crește distanțele mari la nivelul universului.

Astronomii pot estima cât de repede se îndepărtează o galaxie măsurând deplasarea spre roșu. Pe măsură ce o galaxie se îndepărtează, lumina sa este întinsă spre lungimi de undă mai roșii în spectrul electromagnetic. Edwin Hubble a folosit acest efect pentru a descoperi dovezi că universul este în expansiune.

Într-un univers în expansiune, galaxiile mai îndepărtate se îndepărtează în general mai repede, deoarece între ele și noi există o cantitate mai mare de spațiu. Mai mult spațiu înseamnă mai multă distanță care se poate extinde.

Punctul în care galaxiile încep să se îndepărteze mai repede decât lumina se numește distanța Hubble. Se află la aproximativ 13,77 miliarde de ani-lumină distanță.

De ce putem vedea în continuare galaxii care se mișcă mai repede

Putem observa galaxii dincolo de distanța Hubble, deoarece lumina care ajunge la noi astăzi a fost emisă cu mult timp în urmă, când acele galaxii erau mult mai aproape. S-ar putea să primim în cele din urmă lumină și de la unele galaxii situate și mai departe, cu condiția ca lumina să fi început să călătorească spre noi când galaxiile erau mai apropiate.

Cu toate acestea, există o limită supremă numită orizontul evenimentelor cosmologice (care este ușor diferit de orizontul evenimentelor al găurii negre). În prezent, se află la aproximativ 17 miliarde de ani-lumină distanță.

Orice lumină emisă CHIAR ACUM dincolo de acea graniță nu va ajunge NICIODATĂ la noi, indiferent cât de mult așteptăm. Expansiunea spațiului o va împiedica să traverseze distanța tot mai mare.

Expansiunea accelerată condusă de energia întunecată face această separare și mai extremă. Orizontul evenimentelor cosmologice va continua să se extindă în viitor, dar va atinge în cele din urmă o distanță maximă de aproximativ 60 de miliarde de ani-lumină.

Nici atunci, observatorii nu vor putea vedea totul în acea distanță. Lumina de la cele mai îndepărtate galaxii nu va ajunge niciodată, iar pe măsură ce universul continuă să se extindă, tot mai multe galaxii vor trece dincolo de orizont. În aproximativ 100 de miliarde de ani, doar galaxiile din Grupul Local vor mai fi vizibile; restul vor dispărea din vedere, lăsând un univers mult mai gol și mai întunecat.