Maailmankaikkeuden koko

Eräs toinen pohdiskelija esitti piristävän kysymyksen, joka sai pään sopivasti pyörälle. Asia liittyy jossain julkaisussa olleeseen uutiseen, jossa puhuttiin kvasaarista, jonka valo on lähtenyt meitä kohti 12 mrd vuotta sitten. Tämä oli antanut hänelle aiheen ihmetellä sitä, miten valolta on kestänyt niin kauan ehtiä tänne, koska maailmankaikkeus kai tuolloin oli vielä aika pieni - ottaen huomioon, että sen iäksi arvioidaan noin 13.8 mrd vuotta.

Taiteilijan näkemys kaukaisesta kvasaarista, jonka
ytimessä on valtava musta aukko, massaltaan 2
miljardin auringon suuruinen (Wikimedia).

Tätä kun avaruusjuttuihin perehtymättömänä yritti miettiä, ei meinannut tulla googlaamallakaan asiaan oikein selkoa. Niinpä kysyin asiaa teoreettisen fysiikan professori Kari Enqvistilta. Hän ystävällisesti vastasi maallikolle sopivalla tyylillä ja käyttäen pyöreitä lukuja. Vastaus selkeytti huomattavasti solmuun menneitä ajatuksia:

Termillä "maailmankaikkeuden koko" tarkoitetaan tavallisesti meille näkyvän maailmankaikkeuden kokoa eli avaruuden osaa, josta valo on ehtinyt tulla maapallolle. Maailmankaikkeus itsessään voi olla vaikka ääretön. Valo on alkuräjähdyksestä lähtien ehtinyt kulkea 14 miljardia vuotta, mutta samalla maailmankaikkeus on laajentunut niin, että näkyvän maailmankaikkeuden koko nyt ei suinkaan ole 14 miljardia valovuotta vaan osapuilleen 45 miljardia valovuotta (luku riippuu avaruuden laajenemisnopeudesta).

Vastaavasti galaksi, josta valo lähti liikkeelle 12 miljardia vuotta sitten, ei ollut meistä 12 miljardin valovuoden etäisyydellä vaan paljon lähempänä. Laajenemisen ansiosta siltä kului matkan taittamiseen tuo 12 mrd vuotta.

Siis laajeneminen todellakin hidastaa valon perillepääsyä kaukaisesta galaksista, vaikka mitattu valon nopeus on aina sama riippumatta siitä, onko mittaaja liikkumassa kohti saapuvaa valoa vai poispäin siitä. Tämä valon nopeuden vakiona pysyminen oli tutumpi juttu, mutta se, että laajeneminen kuitenkin vaikuttaa kuvatulla tavalla, oli uutta.

Rusinapullan paisuminen taikinan noustessa 

on tunnettu analogia maailmankaikkeuden

laajenemiselle (Wikimedia).

Samalla selvisi, mitä tarkoitetaan havaittavan maailmankaikkeuden koolla. Me voimme havaita kaukaisimmista kohteista lähtenyttä valoa, joka on ollut matkalla yli 13 mrd vuotta. Tästä voidaan laskea laajenemisnopeuden perusteella, miten kaukana nuo kohteet nyt ovat. Kaukaisimmat siis noin 45 mrd valovuoden päässä, jolloin koko havaittavan maailmankaikkeuden halkaisijaksi tulee luokkaa 90 mrd valovuotta. Vaikka niiden nykytilaa ei voida nyt nähdä, voidaan kuitenkin sanoa, että ne kuuluvat havaittavaan maailmankaikkeuteen - niistä on joku havainto kuitenkin, vaikkakin "melko kauan" sitten liikkeelle lähteneeseen valoon perustuva.