Co leży poza wszechświatem obserwowalnym?

Wszechświat obserwowalny, choć wydaje się odmóżdżająco przepastny, tak naprawdę stanowi tylko część wszechświata jako całości. Jak wygląda jego reszta?

Bardzo krótko: Tak samo. Nie ma fizycznego powodu, aby niewidoczna część wszechświata różniła się od tej widocznej.

Wszechświat jest naprawdę spory. Cytując Douglasa Adamsa: “może Ci się wydawać, że od Twojego domu do drogerii jest daleko, ale to nic w porównaniu z kosmosem”. O jakich wielkościach mówimy? Już przy tym pytaniu trafiamy na pierwszą pułapkę. Tu i ówdzie natrafisz na bardzo konkretną liczbę 92 miliardów lat świetlnych. Czy to dużo? Pamiętając o tym, że średnica całej Drogi Mlecznej wynosi zaledwie 100 tysięcy lat świetlnych, na pewno niemało. Ale musimy być świadomi, że myślimy tylko o średnicy wszechświata widzialnego, nazywanego też wszechświatem obserwowalnym.

To żaden wyrafinowany koncept. Po prostu światło posiada pewną nieprzekraczalną prędkość, w związku z czym fotony wyemitowane przez baaaaardzo odległe obiekty, jeszcze do nas nie dotarły. A jeśli dodamy do tego wszystkiego fakt ciągłej ekspansji wszechświata i wzajemnej ucieczki galaktyk – okazuje się, że nasze kosmiczne pole widzenia jest i zawsze będzie mocno ograniczone. Żyjemy więc w swego rodzaju bańce o określonych rozmiarach. (O tym dlaczego granica wszechświata obserwowalnego ma akurat taką wielkość pisałem już w innym tekście, aczkolwiek nie rozwiałem w nim wszystkich wątpliwości więc chyba poświęcę temu zagadnieniu więcej miejsca w przyszłości).

Skoro mówimy o wszechświecie obserwowalnym, to najwyraźniej nauka zakłada również istnienie wszechświata nieobserowalnego, czyli wszechświata poza naszą bańką. I tu pojawia się pytanie, które usłyszałem już kilkukrotnie: czy “tamten” wszechświat wygląda tak samo jak “nasz” wszechświat?

Granica wszechświata widzialnego

Przede wszystkim musimy wyeliminować z naszego myślenia podział na “tamten” i “nasz”. Jak ustaliliśmy, wszechświat widzialny to po prostu ten fragment kosmosu, z którego światło do nas dotarło. Ma on więc kształt równiutkiej kuli, w centrum której siedzi obserwator. W naszym przypadku to ludzik korzystający z zaawansowanych teleskopów aby pooglądać bardzo dalekie kwazary. Traktując to dosłownie, możemy dojść do łechtającego ego stwierdzenia, że człowiek jednak jest pępkiem wszechświata. (Hura!) Tyle tylko, że jeżeli istnieje jakaś cywilizacja w galaktyce Wiatraczek, będzie ona umiejscowiona w środku własnego obserwowalnego wszechświata, o takich samych rozmiarach, lecz przesuniętego względem nas o 21 milionów lat świetlnych. (Nie hura.) Kosmita z Wiatraczka ujrzy więc kilka kwazarów niedostępnych dla naszych oczu, ale jednocześnie nie będzie mógł dojrzeć innych ciał, znajdujących się w naszym zasięgu.

Piszę o tym tylko po to, aby wykazać, że nasz wszechświat obserwowalny nie jest niczym szczególnym. To jedynie swego rodzaju horyzont zdarzeń, który fizycznie ogranicza nasze kontakty z resztą kosmosu. Mimo to, cały wszechświat – widzialny i niewidzialny – powstał w tym samym procesie i rozrastał się w analogiczny sposób. Stąd mamy pełne prawo zakładać, iż 100 miliardów lat świetlnych stąd, choć tego nie widzimy, panują identyczne prawa fizyki jak na Ziemi. Działa tam taka sama grawitacja, taki sam elektromagnetyzm, a mikrofalowe promieniowanie tła niesie taką samą temperaturę. To z kolei pozwala zakładać, że znajduje się tam pełno zwykłego wodoru, z którego powstały zwyczajne galaktyki, zwyczajne czarne dziury, zwyczajne gwiazdy i zwyczajne układy planetarne. Zatem, skoro bliski nam wszechświat charakteryzuje się izotropią i jednorodnością w każdym kierunku, nie ma powodu aby poza nim istniały jakieś szalone anomalie.

Ale żeby nie było za nudno. Co by nie mówić o jednorodności wszechświata, choć wszystkie jego elementy wyglądają na dość podobne, to jednak pewnie różnice istnieją (inaczej byś tego nie czytał). W końcu galaktyki miewają nieco różne kształty, gwiazdy są mniejsze lub większe, a zaledwie niewielki ułamek planet znajduje się w posiadaniu wody i tlenu. W związku z tym nie da się wykluczyć, że np. tuż za granicą naszych obserwacji leży jakieś rekordowo duże zgromadzenie galaktyk, jakaś spora struktura, supergromada czy włókno. Coś co mieści się w ramach normy, a mogłoby być interesujące i wpływać na obiekty ze skraju widzialnego dla nas wszechświata. Coś takiego mogłoby odpowiadać choćby za zagadkowe przesunięcia całych grup galaktyk, w stylu enigmatycznego ciemnego przepływu.

Kiedy będzie następne zaćmienie Słońca w Polsce? Masa Ziemi rośnie czy maleje? Gdy czas był przestrzenią: Model Hawkinga-Hartle’a