Meddig láthatunk el az univerzumban – és miért van egy végső határ?

Amikor egy távoli galaxis fénye elindul felénk, akár több milliárd éven át is utazhat, mire eléri a Földet. Ezalatt azonban az univerzum nem marad változatlan: a galaxisok közötti tér egyre nagyobb lesz, így a fényforrás ma már jóval messzebb található, mint amikor a kibocsátott fényt látjuk.

Éppen ezért a távcsövek nem a galaxisok jelenlegi állapotát mutatják, hanem azt, milyenek voltak évmilliárdokkal ezelőtt. A mai távolságukat a kutatók kozmológiai modellek segítségével számítják ki, amelyek figyelembe veszik az univerzum tágulásának történetét. A jelenleg legszélesebb körben elfogadott modell az úgynevezett ΛCDM (Lambda-CDM), amely a sötét anyag és a sötét energia szerepét is figyelembe veszi.

Miért nem sérül a fénysebesség határa?

Az univerzum megfigyelhető részének határát – amelyet részecskehorizontnak vagy kozmológiai horizontnak is neveznek – ma körülbelül 45 milliárd fényévre becsülik. Ez nem azt jelenti, hogy a galaxisok ilyen sebességgel repültek el tőlünk, hanem azt, hogy a közöttünk lévő tér tágult ekkorára.

A speciális relativitáselmélet szerint semmilyen objektum nem mozoghat a térben a fénysebességnél gyorsabban. A kozmikus tágulás azonban más jelenség: ilyenkor nem maguk a galaxisok száguldanak át a téren, hanem maga a tér növekszik közöttük. Emiatt nagy távolságokon a galaxisok látszólag akár a fénysebességnél is gyorsabban távolodhatnak egymástól anélkül, hogy ez megsértené a fizika törvényeit.

A csillagászok ezt a távolodást a vöröseltolódás mérésével követik nyomon. Ahogy egy galaxis távolodik, a kibocsátott fény hullámhossza megnyúlik, a spektrum vörös tartománya felé tolódik. Edwin Hubble éppen ennek alapján fedezte fel az univerzum tágulását.

Nem láthatunk mindent örökké

Létezik azonban egy végső határ is, az úgynevezett kozmológiai eseményhorizont, amely jelenleg nagyjából 17 milliárd fényévre található. Az ezen túl most kibocsátott fény soha nem fog eljutni hozzánk, mert a tér tágulása gyorsabban növeli a távolságot, mint ahogy a fény képes lenne áthidalni azt.

A folyamatot tovább gyorsítja a sötét energia, amely az univerzum tágulásának gyorsulásáért felelős. Ennek következtében a távoli galaxisok fénye idővel annyira megnyúlik, hogy gyakorlatilag láthatatlanná válik.

A kozmológiai modellek szerint mintegy 100 milliárd év múlva a Tejútrendszer helyi galaxiscsoportján kívüli összes galaxis eltűnik a szemünk elől. A jövő csillagászai így egy sokkal kisebbnek és üresebbnek tűnő univerzumot látnának, mint amilyet ma ismerünk – még akkor is, ha a valóságban a kozmosz továbbra is hatalmas marad.