Objętość Hubble'a
W kosmologii , objętość Hubble'a (nazwana na cześć astronoma Edwina Hubble'a ) lub sfera Hubble'a , sfera subluminalna , sfera przyczynowa i sfera przyczynowości to sferyczny region obserwowalnego wszechświata otaczający obserwatora, poza którym obiekty oddalają się od tego obserwatora w tempie większym niż prędkość światła wynikająca z rozszerzania się wszechświata . Objętość Hubble'a jest w przybliżeniu równa 10 31 lat świetlnych sześciennych (lub około 10 79 metrów sześciennych).
Właściwy promień kuli Hubble'a (znany jako promień Hubble'a lub długość Hubble'a ) to , gdzie to prędkość światła i to stała Hubble'a . Powierzchnia kuli Hubble'a nazywana jest horyzontem mikrofizycznym , powierzchnią Hubble'a lub granicą Hubble'a .
Mówiąc bardziej ogólnie, termin objętość Hubble'a można zastosować do dowolnego obszaru przestrzeni o objętości rzędu . Jednak termin ten jest również często (ale błędnie) używany jako synonim obserwowalnego wszechświata ; ten ostatni jest większy niż objętość Hubble'a.
Środek objętości Hubble'a i obserwowalnego wszechświata jest dowolny w stosunku do całego wszechświata; zamiast tego skupia się na swoim pochodzeniu (bezosobowym lub osobistym „obserwatorze”).
Związek z wiekiem wszechświata
Długość Hubble'a miliarda lat świetlnych w standardowym modelu kosmologicznym nieco więcej niż , 13,8 miliarda lat
Granica Hubble'a jako horyzont zdarzeń
W przypadku obiektów na granicy Hubble'a przestrzeń między nami a obiektem zainteresowania ma średnią prędkość ekspansji c . Tak więc we wszechświecie ze stałym parametrem Hubble'a światło emitowane obecnie przez obiekty poza granicą Hubble'a nigdy nie byłoby widziane przez obserwatora na Ziemi. Oznacza to, że granica Hubble'a pokrywałaby się z kosmologicznym horyzontem zdarzeń (granica oddzielająca zdarzenia widoczne w pewnym momencie od tych, które nigdy nie są widoczne). Zobacz horyzont Hubble'a po więcej szczegółów.
Jednak parametr Hubble'a nie jest stały w różnych modelach kosmologicznych, więc granica Hubble'a generalnie nie pokrywa się z kosmologicznym horyzontem zdarzeń. Na przykład w zwalniającym wszechświecie Friedmanna sfera Hubble'a rozszerza się w czasie, a jej granica wyprzedza światło emitowane przez bardziej odległe galaktyki, tak że światło emitowane wcześniej przez obiekty poza objętość Hubble'a może w końcu dotrzeć do kuli i zostać przez nas dostrzeżona. Podobnie we wszechświecie przyspieszającym z malejącą stałą Hubble'a, objętość Hubble'a rozszerza się w czasie i może wyprzedzić światło ze źródeł wcześniej oddalających się względem nas. W obu tych okolicznościach kosmologiczny horyzont zdarzeń leży poza horyzontem Hubble'a. We wszechświecie o rosnącej stałej Hubble'a horyzont Hubble'a będzie się kurczył, a jego granica wyprzedza światło emitowane przez bliższe galaktyki, tak że światło emitowane wcześniej przez obiekty wewnątrz sfera Hubble'a w końcu oddali się poza sferę i nigdy nie będzie dla nas widoczna. Jeśli kurczenie się objętości Hubble'a nie zatrzyma się z powodu jakiegoś jeszcze nieznanego zjawiska (jedna z sugestii to „wczesne przejście fazowe”), objętość Hubble'a stanie się prawie punktem (ze względu na zasadę nieoznaczoności czyste osobliwości są niemożliwe; również proporcja ich własnych interakcji są wystarczająco energetyczne, aby wytworzyć uciekające cząstki poprzez tunelowanie kwantowe), spełniając kryteria Wielkiego Wybuchu. [ potrzebne źródło ] Uzasadnieniem tego poglądu jest to, że żadna podświetlna objętość Hubble'a nie będzie istnieć, a punktowa ekspansja nadświetlna (uogólnienie teorii Wielkiego Wybuchu ) będzie panować wszędzie lub przynajmniej w rozległym obszarze Wszechświata. W tej cyklicznej kosmologii (istnieje wiele innych cyklicznych wersji) wszechświat zawsze się rozszerza i nie powraca do mniejszego domyślnego rozmiaru (niekonformalna lub ekspansyjna konforemna, nie-Penrose'owska ekspansywna kosmologia cykliczna). [ potrzebne źródło ]
Obserwacje wskazują, że rozszerzanie się Wszechświata przyspiesza , a stała Hubble'a maleje. Zatem źródła światła poza horyzontem Hubble'a, ale wewnątrz kosmologicznego horyzontu zdarzeń, mogą w końcu do nas dotrzeć. Dość sprzecznym z intuicją wynikiem jest to, że fotony, które obserwujemy od pierwszych ~ 5 miliardów lat wszechświata, pochodzą z regionów, które oddalają się od nas z prędkością nadświetlną i zawsze były.
