Az ősrobbanás kozmológiájában a megfigyelhető világegyetem az a térfogat, amelyből elméletileg jutott el hozzánk fény vagy más jel a kezdetek óta. Másképp: azok a régiók, amelyekből az információ – fény, illetve más részecskék – időben elérte a Földön lévő megfigyelőt. A megfigyelhető világegyetem alakja gömbszerű: a Földről minden irányban körülbelül ugyanaz a határ látható, ezért azt a térfogatot gyakran egy középponti megfigyelő körül képzeljük el, azaz egy gömb), függetlenül a teljes világegyetem globális görbületétől vagy szerkezetétől. Minden helynek megvan a saját megfigyelhető világegyeteme; ezek átfedhetnek, de nem feltétlenül egyeznek meg a Földre összpontosítottal.

Mit jelent pontosan a „megfigyelhető”?

A megfigyelhető szó nem azt jelenti, hogy a jelenlegi műszereinkkel ténylegesen meg is tudunk figyelni minden objektumot ezen a határon belül. Inkább arra utal, hogy elvileg lehetséges: az objektumból kiinduló jelek eljuthattak hozzánk az idő során. A gyakorlatban sok forrás jelei túl gyengék vagy elnyeltek lehetnek ahhoz, hogy ma észrevegyük őket — például a korai világegyetemben a sűrű, ionizált plazma elnyelte a fotonokat, így a fotonok csak a rekombináció után kezdtek szabadon terjedni.

A rekombináció időszaka (amikor az elektronok és magok egyesültek, és a világegyetem átlátszóvá vált a fotonok számára) körülbelül 378 000 évvel az ősrobbanás után következett be. Ez a „utolsó szóródás felülete” (a CMB forrása) határozza meg a látható világegyetem belső határát, míg a teljes megfigyelhető világegyetembe a kozmológiai tágulás kezdete óta (az infláció végétől számítva) érkezhettek jelek.

Méretek, távolságok és a tágulás hatása

A táguló tér miatt a minket ma elérő jelek forrásai eredetileg sokkal közelebb voltak, mint ahol ma találhatók. Itt fontos megkülönböztetni a különböző távolságfogalmakat: a kozmológiai saját távolság szempontjából (comoving distance) a jelenlegi időpontban mért „mozgási” vagy proper távolságot jelenti, szemben azzal az egyszerű, statikus távolsággal, amit a fénysebesség és a kor alapján egyszerűen kiszámítanánk.

A látható világegyetem sugara (amely a rekombináció óta kibocsátott jelekre korlátozódik) körülbelül 14,0 milliárd parszek (kb. 45,7 milliárd fényév), míg a megfigyelhető világegyetem szélének jelenlegi távolsága a legtágabb értelemben kb. 14,3 milliárd parszek (kb. 46,6 milliárd fényév). Ez a különbség nagyjából 2%-os — a „látható” és a teljes „megfigyelhető” fogalmak közötti eltérésnek felel meg.

A megfigyelhető világegyetem átmérőjét gyakran ~28 milliárd parszekre (kb. 93 milliárd fényévre) teszik, ami a távoli határok mai (proper) távolságából adódik. Ezek az értékek arra mutatnak rá, hogy a kozmikus tágulás következtében a jelenben észlelt régiók távolsága sokkal nagyobb lehet, mint amit egyszerűen a világegyetem korával (kb. 13,8 milliárd év) megszorzott fénysebesség adna.

A világegyetem kora és a megfigyelhetőség idődimenziója

A világegyetem korának legjobb becslése a legfrissebb precíziós kozmológiai mérések alapján körülbelül 13,8 milliárd év (a Planck-misszió adatai alapján ~13,797 ± 0,021 milliárd év). Mivel a világegyetem tágul, egyes objektumok ma sokkal távolabb vannak a világegyetem tágulása miatt, mint amilyen távolságra közvetlenül a fényük elindulásakor voltak.

Fontos megjegyezni, hogy a megfigyelhető határ nem azonos a végső határral: létezik például kozmikus eseményhorizont is, amely azt fejezi ki, hogy a gyorsuló tágulás miatt a jövőben bizonyos régiókból érkező fény soha nem fog elérni minket. Így vannak térbeli és időbeli korlátok is arra, mit tudhatunk meg a kozmoszról.

Összefoglalás

  • A „megfigyelhető világegyetem” az a gömb alakú térfogat, amelyből jelek eljutottak hozzánk az ősrobbanás óta; minden megfigyelőnek saját, részben átfedő megfigyelhető világegyeteme van.
  • A látható (rekombináció utáni) és a teljes megfigyelhető határ között kisebb eltérés van; mindkettő ma körülbelül több tízmilliárd fényévre értendő (sugár: ~46 milliárd fényév, átmérő: ~93 milliárd fényév).
  • A tágulás, a komoving és proper távolságok közötti különbség, valamint a rekombináció és az utolsó szóródás lényeges fogalmak a megfigyelhetőség megértésében.