Bagaimana tepatnya alam semesta kita dipetakan?

Menonton video youtube ini menunjukkan bahwa planet kita tidak lebih dari debu dalam angin.

Pada tanda 2:50 di video, Anda akan melihat pemandangan seluruh Bima Sakti. Di bagian bawah Anda akan melihat teks ini

Light travel time from earth: 100,000 years

Yang berarti jika kita melakukan perjalanan dengan kecepatan ringan, kita perlu 100.000 tahun untuk pergi jauh dari Bima Sakti.

Jika tidak ada yang dapat berjalan lebih cepat dari cahaya, dan jika dibutuhkan 100.000 tahun untuk pergi jauh dari Bima Sakti dengan kecepatan cahaya

Bagaimana mereka memetakan seluruh alam semesta kita, yang memiliki radius 13.798 ± 0,037 miliar tahun cahaya?

Jawaban sederhananya adalah bahwa cahaya dari bagian yang jauh dari Galaksi Bima Sakti telah melakukan perjalanan selama jumlah waktu tersebut. Karena cahaya tidak bergerak secara instan melalui ruang, kita melihat galaksi tidak seperti sekarang, tetapi seperti 100.000 (atau lebih) tahun yang lalu.

Kebetulan, ini juga bagaimana kita dapat melihat kembali ke saat-saat awal sejarah alam semesta. Dalam hal jarak, semakin jauh kita melihat, semakin lama cahaya harus pergi untuk mencapai kita hari ini.

Alam semesta memang memiliki permulaan (setidaknya dalam arti memiliki waktu paling awal). Karena alam semesta tidak berusia tua tanpa batas, sebenarnya ada batas seberapa jauh kita dapat melihat kembali ke dalam sejarah alam semesta (lihat: Cakrawala kosmologis ). Kami dapat membuat peta alam semesta, seperti ini dari SDSS :

dengan menjalankan apa yang dikenal sebagai survei. Ini adalah proyek besar yang memetakan posisi (dan berpotensi properti lainnya, tergantung pada apa tujuan sains mereka) dari galaksi di alam semesta. Bagaimana Anda harus melihat gambar ini adalah sebagai berikut: 1) Anda berada di tengah-tengah gambar, 2) Setiap titik dalam gambar mewakili galaksi individu, 3) Jarak dari pengamat, pergeseran merah sebuah galaksi, meningkat dengan meningkatkan jarak dari pusat, dan 4) saat Anda melakukan perjalanan di sekitar lingkaran dalam sudut, Anda menyapu melalui koordinat kenaikan yang tepat dari sistem koordinat langit (pikirkan bujur). Anda melihat sepotong pizza bukannya bola karena ini adalah potongan khusus dalam deklinasi(lattitude). Saat Anda melihat pergeseran merah yang lebih tinggi, Anda melihat lebih jauh ke masa lalu, dan sebelumnya ke dalam sejarah alam semesta. Beginilah cara para astronom / kosmologis dapat mengatakan sesuatu secara statistik tentang model pembentukan struktur alam semesta (bagaimana objek seperti galaksi, dan kelompok galaksi terbentuk).

Masalah dengan melihat galaksi di pergeseran merah yang sangat tinggi adalah bahwa mereka menjadi sangat pingsan. Pada titik tertentu, Anda membutuhkan teleskop yang lebih kuat untuk terus melihat ke masa lalu. Padahal, kita dapat menyiasati hal ini dengan melihat komponen radiasi alam semesta pada panjang gelombang gelombang mikro (sebagian besar survei berada di wilayah optik spektrum elektromagnetik ). Radiasi ini disebut radiasi latar belakang gelombang mikro kosmik ( CMB ), dan juga dapat dipetakan (lihat: COBE , WMAP , dan yang terbaru adalah satelit Planck ).

Ini juga semacam peta. Peta foton energi rendah ini adalah potret alam semesta sekitar ~ 380.000 (pergeseran merah z = 1100; artinya alam semesta lebih kecil sekitar faktor 1101) tahun setelah big bang, ketika alam semesta memiliki sangat sedikit dari apa yang kita inginkan kenali sebagai struktur. Tugas kosmologis adalah menghubungkan gambar yang kita lihat dari CMB dengan gambar yang kita lihat dari survei galaksi melalui penggunaan fisika.

Itulah bagian dari alam semesta yang terlihat oleh kita saat ini. Dengan kata lain, kami memetakannya dari cahaya yang kami terima dari zona itu sekarang, sehingga bagian yang dipetakan sebenarnya sudah berusia bertahun-tahun.

Biasanya ini tidak membuat perbedaan besar karena kami berhati-hati untuk menganalisis daerah di mana variasi dalam waktu menonton tidak besar dibandingkan dengan skala panjang.

Sebenarnya, dari sudut pandang relativitas, hampir sama baiknya dengan badan yang jauh berada di negara mereka miliaran tahun yang lalu sejauh yang kita ketahui. Dari kerangka referensi kami, mereka mungkin memiliki "masa depan" (benar-benar, "masa kini", tetapi menyebutnya sebagai hal yang agak menjengkelkan) tetapi kami tidak memiliki cara untuk mengetahuinya.