قدیمی ترین جسم جهان. دورترین کهکشان جهان کشف شد. در کیهانی متراکم و گرم

عنوان تصویر این ستاره تنها 520 میلیون سال پس از انفجار بزرگ مرد

به نظر می رسد یک انفجار ابرنواختری غول پیکر در لبه جهان قابل مشاهده، دورترین رویداد ثبت شده توسط یک تلسکوپ باشد.

ستاره شناسان بر این باورند که مرگ این ستاره که توسط رصدخانه مداری آمریکایی سوئیفت عکس گرفته شده است، تنها 520 میلیون سال پس از انفجار بزرگ، که در آن جهان ما متولد شد، رخ داده است.

این بدان معناست که تابش نور ستاره در حال مرگ 13.14 میلیارد سال طول کشید تا به زمین برسد.

نتایج این تحقیق در مجله علمی Astrophysical Journal منتشر شده است.

پدیده کشف شده GRB 090429B نامگذاری شد. حروف GRB مخفف عبارت انفجار پرتو گاما است که ستاره شناسان به این گونه اجرام اشاره می کنند.

اشعه ایکس از کیهان

این انفجارهای پرتوهای گاما معمولاً با فرآیندهای بسیار خشن ستاره ای، مانند پایان عمر ستارگان غول پیکر همراه است.

دکتر آنتونینو کوچیارا از دانشگاه کالیفرنیا در برکلی، رهبر تیم، می‌گوید: «احتمالاً ستاره‌ای بزرگ با جرمی حدود 30 برابر خورشید ما بوده است.

عنوان تصویر ماهواره سوئیفت پروژه مشترک ناسا و ESA است

دانشمند معتقد است: «ما هنوز اطلاعات کافی برای طبقه‌بندی این ستاره به عنوان ستاره‌ای به اصطلاح جمعیت III، یعنی اولین نسل از ستارگانی که در کیهان ما ظاهر شدند، نداریم، اما ما مطمئناً در حال مشاهده یک ستاره هستیم. از اولین مراحل تشکیل ستاره.

این انفجارها در مدت زمان بسیار کوتاهی اتفاق می‌افتند، اما درخشش پس از آن گاهی اوقات چندین روز طول می‌کشد، که این امکان را فراهم می‌کند که توسعه فرآیند با استفاده از تلسکوپ‌های دیگر مشاهده شود و فاصله تا انفجار پرتو گاما مشخص شود.

ماهواره سوئیفت که در سال 2004 به فضا پرتاب شد، این توانایی را دارد که به سرعت، در کمتر از یک دقیقه، انفجارهای نوری و اشعه ایکس را شناسایی کند. از جمله اکتشافات او می توان به انفجارهای قدرتمند، گاهی اوقات چندین پرتو ایکس در پس تابش، و همچنین تشخیص تابش های پس از آن حتی قبل از پایان انتشار واقعی پرتو گاما اشاره کرد.

مسابقه برای دوران باستان

اخترشناسان اکنون در حال رقابت هستند تا ببینند چه کسی دورترین و در نتیجه باستانی ترین شی در جهان را ثبت خواهد کرد.

تلسکوپ فضایی معروف هابل دارای ابزار بسیار قوی تری برای رصد چنین اجرام دوردستی است که توسط فضانوردان آمریکایی در سال 2009 به فضا آورده شد.

انفجار پرتو گاما (GRB) چگونه رخ می دهد؟

دانشمندان ناسا که تصاویر گرفته شده توسط تلسکوپ هابل را مطالعه می کنند، قبلاً کهکشان هایی را مشاهده کرده اند که تقریباً به اندازه جسم پرتو گاما GRB 090429B از ما فاصله دارند.

ستاره شناسان به این ستارگان و خوشه های ستاره ای بسیار دور علاقه مند هستند زیرا آنها درک ما را از چگونگی تکامل جهان گسترش می دهند.

ستاره های نسل اول توجه ویژه ای را به خود جلب می کنند. این متغیرهای آبی روشن از ابرهای مولکولی که در مراحل اولیه اندکی پس از بیگ بنگ شکل گرفتند، پدید آمدند.

این ستارگان بزرگ تپنده چرخه رشد بسیار کوتاه و سریعی داشتند - فقط چند میلیون سال که در طول مرگ خود عناصر سنگینی تولید می کردند.

تشعشعات شدید فرابنفش آنها منجر به یونیزه شدن مجدد سحابی های اطراف شد که عمدتاً از هیدروژن تشکیل شده بود و الکترون ها را از اتم ها جدا می کرد که به نوبه خود پلاسمای بین کهکشانی بسیار کمیاب را ایجاد کرد که نسل فعلی ستارگان را در کهکشان ما احاطه کرده است.

به گفته دکتر کوچیارا، انفجار پرتو گاما GRB 090429B بعید است یکی از اولین ستارگان کیهان باشد. این احتمال وجود دارد که حتی قبل از این نیز چندین نسل از ستارگان وجود داشته باشد که ما هنوز چیزی در مورد آنها نمی دانیم.

مهندسان انگلیسی و ایتالیایی در ساخت تلسکوپ مداری سوئیفت شرکت کردند. این دوربین دارای یک دوربین اشعه ایکس بریتانیایی است که انفجارهای پرتو گاما و همچنین اجزای یک تلسکوپ نوری فرابنفش را تشخیص می دهد.

علم

ستاره شناسان گزارش دادند که یک جرم آسمانی تازه کشف شده برای کسب عنوان دورترین جرم فضایی قابل مشاهده در کیهان از ما رقابت می کند. این جرم یک کهکشان است MACS0647-JDکه در فاصله 13.3 میلیارد سال نوری از زمین قرار دارد.

اعتقاد بر این است که خود کیهان 13.7 میلیارد سال سن دارد، بنابراین نوری که امروز از این کهکشان می بینیم از همان ابتدای کیهان است.

دانشمندان با استفاده از تلسکوپ های فضایی ناسا این شی را رصد می کنند "هابل"و "اسپیتزر"و این مشاهدات با کمک یک "عدسی بزرگنمایی" کیهانی طبیعی امکان پذیر شد. این عدسی در واقع یک خوشه عظیم از کهکشان است که گرانش ترکیبی آن فضا-زمان را منحرف می کند و چیزی به نام لنز گرانشی. هنگامی که نور یک کهکشان دور از چنین عدسی در مسیر خود به زمین عبور می کند، تقویت می شود.


در اینجا یک لنز گرانشی به نظر می رسد:


چنین عدسی هایی می توانند نور یک جسم را چنان بزرگ کنند که هیچ تلسکوپ ساخت بشری نمی تواند آن را انجام دهد.، - صحبت می کند مارک پستمن، ستاره شناس موسسه علمی تلسکوپ فضایی در بالتیمور. - بدون چنین بزرگنمایی، دیدن چنین کهکشانی دوردست به تلاشی هرکولی نیاز دارد."

کهکشان دور جدید بسیار کوچک است، بسیار کوچکتر از کهکشان راه شیری ما- دانشمندان گفتند. این جسم، با توجه به نوری که به ما رسیده است، بسیار جوان است؛ از دورانی به ما رسیده است که خود جهان در مراحل اولیه توسعه خود بود. تنها 420 میلیون سال قدمت داشت که 3 درصد از دوران مدرن آن است.


کهکشان کوچک تنها 600 سال نوری عرض دارد، اما همانطور که می دانید کهکشان راه شیری بسیار بزرگتر است - 150 هزار سال نوری عرض. ستاره شناسان بر این باورند که کهکشان MACS0647-JD در نهایت با دیگر کهکشان های کوچک ادغام شد و کهکشانی بزرگتر را تشکیل داد.

ادغام کیهانی کهکشان ها

"این جرم ممکن است یکی از بسیاری از بلوک های سازنده یک کهکشان بزرگتر باشد،- محققان می گویند. – در طول 13 میلیارد سال آینده، می‌توانست ده‌ها، صدها یا حتی هزاران ادغام با کهکشان‌های دیگر یا قطعات آن‌ها را تجربه کرده باشد.»


اخترشناسان همچنان به رصد اجرام دورتر ادامه می دهند، زیرا تکنیک ها و ابزارهای رصد آنها بهبود می یابد. جرم قبلی که عنوان دورترین کهکشان مشاهده شده را داشت کهکشان SXDF-NB1006-2 بود که در فاصله 12.91 میلیارد سال نوری از زمین قرار دارد. این جسم با استفاده از تلسکوپ دیده شد "سوبارو"و "کک"در هاوایی

تلسکوپ مداری هابل که در سال 1990 پرتاب شد، به ابزار اصلی زمینیان تبدیل شده است و مرزهای مرئی کیهان را گسترش می دهد. عناوین "منجمان دورترین کهکشان را یافته اند" برای رسانه ها و نشریات علمی آشنا شده است، زیرا در واقع می توان حداقل هر روز دورترین جرم را پیدا کرد. ممکن است به نظر برسد که چنین اکتشافاتی پیشرفت کیفی ایجاد نمی کند: هر چه دوربین های دوچشمی را در خارج از شهر قوی تر کنیم، دورتر را می بینیم.

با این حال، این قیاس در اینجا کاملاً مناسب نیست. با گرفتن دوربین های دوچشمی قوی تر، ما همچنان به دیدن همان اشیاء ادامه می دهیم - مزارع، رودخانه ها، جنگل ها، ساختمان ها. همه اینها رشد می کند، حرکت می کند، می ایستد و طبق قوانینی که مدت هاست برای ما شناخته شده است، سقوط نمی کند.

"لبه" که امروزه قابل مشاهده است شامل اجسامی است که فقط صدها میلیون سال پس از انفجار بزرگ نور ساطع کرده اند. در آن زمان، کیهان تازه در حال شکل گیری بود. بنابراین، هنگام کشف دورترین کهکشان‌ها، سعی می‌کنیم نه "بعدش چیست؟" بلکه "همه چیز چگونه آغاز شد؟"

انتقال به قرمز

خط کیهان Redshift نسبت بزرگی جابجایی خط طیفی به سمت طول موج بلندتر به طول موج در چارچوب مرجع آزمایشگاهی است.

برای اجسامی که در سپیده دم کیهان نور ساطع کردند، این تغییر چندین برابر بیشتر از طول موج خود است.

کیهان دائما در حال انبساط است و هر چه یک شی در مقیاس بزرگ بیشتر مشاهده شود، سریعتر از ما دور می شود. بنابراین، راحت ترین اندازه گیری فاصله، ارزیابی قرمزی یک جسم ناشی از اثر داپلر است. دورترین کهکشان تا همین اواخر با انتقال به سرخ 8.6=z مطابقت داشت. او 600 میلیون سال پس از انفجار بزرگ متولد شد.

دوره بین 150 تا 800 میلیون سال پس از بیگ بنگ به دوره یونیزه شدن مجدد اشاره دارد، زمانی که اولین ستاره ها و کهکشان ها گاز بین کهکشانی را یونیزه کردند.

در مقاله ای که در مجله نیچر منتشر شد، ستاره شناسان به رهبری ریچارد بونز از دانشگاه لیدن، کشف کهکشانی حتی دورتر با انتقال به سرخ حدود 10 را گزارش کردند. کهکشان UDFj-39546284 در سال 2009، تنها سه ماه پس از تلسکوپ هابل مشاهده شد. یک دوربین زاویه باز UDFj-39546284 نصب شده است. لکه ضعیفی که در اعماق آسمان قابل مشاهده است چیزی بیش از یک کهکشان فشرده متشکل از ستاره های آبی جوان نیست. نوری که از آن می بینیم تنها 480 میلیون سال پس از انفجار بزرگ منتشر می شود.

ریچارد بوونز توضیح داد: «این مشاهدات به ما بهترین نگاه را به اولین اشیایی می‌دهد که پیدا شده‌اند.

مهد کودک کیهان

کهکشانی که نور آن به ما رسیده است بسیار کوچک و جوان است که نمی تواند شکل مارپیچی یا ویژگی های دیگر داشته باشد. دانشمندان دریافته‌اند که در این کهکشان ستارگانی با قدمت 100 تا 200 میلیون سال زندگی می‌کردند. آنها از گاز جمع آوری شده در اطراف توده های ماده تاریک مرموز تشکیل شده اند.

به گفته محققان، در دوران مشاهده شده، کیهان جوان نوعی شکوفایی نوزاد را تجربه می کرد: در دوره 480 تا 650 میلیون سال پس از انفجار بزرگ، تعداد ستارگان یک مرتبه قدر افزایش یافت. گارث ایلینگ‌ورث از دانشگاه کالیفرنیا در سانتا می‌گوید: «سرعت هولناکی که در آن ستارگان متولد می‌شوند به ما می‌گوید که اگر کمی به عقب‌تر نگاه کنیم، تغییرات چشمگیرتری را مشاهده خواهیم کرد که در طول شکل‌گیری اولین کهکشان‌ها رخ داده است. کروز

فراتر از لبه لبه

پس از عبور از علامت z=10، ستاره شناسان به "لبه لبه" نزدیک شدند. 500 میلیون سال اول (در z از 1000 تا 10) پس از بیگ بنگ، یک نقطه خالی در مدل سلسله مراتبی تشکیل کهکشان که امروزه پذیرفته شده است - از خوشه های ستاره ای گرفته تا کهکشان های بیضوی و مارپیچی باقی مانده است. کهکشان UDFj-39546284 در دورترین طول موج های فروسرخ قابل مشاهده برای تلسکوپ هابل کشف شد. دانشمندان امیدوارند با کمک تلسکوپ جیمز وب به سال های اولیه کیهان نگاه کنند.

اخترشناسان با استفاده از داده های تلسکوپ مداری هابل، دورترین شی را در جهان ما کشف کردند - کهکشانی که در فاصله 13.2 میلیارد سال نوری از زمین قرار دارد.

ریانووستی به نقل از یکی از نویسندگان این اثر، گارث ایلینگ‌ورث، می‌گوید: «ما به زمان به عقب برگشتیم، به اولین کهکشان‌ها نزدیک شدیم، که معتقدیم حدود 200 تا 300 میلیون سال پس از انفجار بزرگ شکل گرفتند. معلوم شد که این شی منحصر به فرد UDFj-39546284 است - کهکشان رکوردشکنی دوردست که با سرعت نسبتاً پایین تشکیل ستاره متمایز شده است. مقایسه داده‌های مربوط به آن با اطلاعات مربوط به دیگر کهکشان‌های نسبتا نزدیک‌تر و «قدیمی‌تر» نشان داد که سرعت تشکیل ستاره در کهکشان‌ها تنها در 170 میلیون سال ده برابر شده است.

ایلینگ‌ورث می‌گوید: «این رشد شگفت‌انگیزی در دوره‌ای است که تنها ۱ درصد از سن کنونی جهان است. به گفته دانشمندان، این داده ها با یک تصویر سلسله مراتبی از شکل گیری کهکشان ها، که در آن کهکشان ها تحت تأثیر گرانش ماده تاریک رشد و ادغام می شوند، مطابقت دارد. کهکشان کشف شده توسط دانشمندان بسیار کوچکتر و سبکتر از کهکشانهای مارپیچی مدرن است. بنابراین، کهکشان ما حدود 100 برابر جرم دارد.

جست‌وجوی اجرام کیهانی دورتر به اخترشناسان کمک می‌کند تا به گذشته دور کیهان نگاه کنند. از آنجایی که سرعت نور محدود است، ما کهکشان های دور را مانند گذشته های دور می بینیم. ستاره شناسان کهکشان UDFj-39546284 را همانطور که در زمانی که سن کیهان تنها 480 میلیون سال بود مشاهده کردند.

شاخص اصلی فاصله تا کهکشان های دور، تغییر رنگ قرمز است - تغییر خطوط در طیف به دلیل اثر داپلر. هر چه انتقال به سرخ بیشتر باشد، جرم کیهانی دورتر است، زیرا با فاصله، طبق قانون هابل، سرعت فرار کهکشان ها افزایش می یابد. به گفته نویسندگان کشف دورترین کهکشان، انتقال به سرخ آن ممکن است 10.3 باشد. با این حال، این داده ها نهایی نیستند، زیرا در مرحله کنونی توسعه نجوم، اندازه گیری دقیق انتقال به سرخ کار بسیار دشواری است. سرگئی پوپوف، اخترفیزیکدان از موسسه نجوم استرنبرگ، درباره این کشف اظهار داشت: «تا زمانی که انتقال به سرخ با استفاده از روش‌های طیف‌سنجی اندازه‌گیری نشود، تنها یک نامزد باقی می‌ماند، البته یک کاندید خوب».

اگر انتقال به سرخ کهکشان باز واقعاً در منطقه 9 تا 10 باشد، آن شی به عنوان باستانی ترین در جهان شناخته می شود. در این بین، این عنوان متعلق به کهکشان UDFy-38135539 واقع در 13 میلیارد سال نوری از زمین بود. در اکتبر 2010 توسط ستاره شناسان رصدخانه جنوبی اروپا (ESO) کشف شد. انتقال به سرخ این کهکشان 8.5549 بوده است و ما آن را تقریباً 600 میلیون سال پیش می بینیم.

مطالعه دورترین کهکشان‌ها ممکن است اجرام را در فاصله میلیاردها سال نوری از ما نشان دهد، اما حتی با وجود فناوری کامل، شکاف فضایی بین دورترین کهکشان و انفجار بزرگ باقی خواهد ماند.

با نگاه کردن به کیهان، ما نور را در همه جا، در تمام فاصله هایی که تلسکوپ های ما می توانند به آن نگاه کنند، می بینیم. اما در مقطعی با محدودیت هایی مواجه خواهیم شد. یکی از آنها توسط ساختار کیهانی که در کیهان شکل می گیرد تحمیل شده است: ما فقط می توانیم ستاره ها، کهکشان ها و غیره را ببینیم، فقط در صورتی که نور ساطع کنند. بدون این، تلسکوپ های ما نمی توانند چیزی را ببینند. محدودیت دیگر در استفاده از اشکال نجومی غیر از نور، محدودیت در میزان دسترسی به کیهان از زمان انفجار بزرگ است. این دو کمیت ممکن است به هم مرتبط نباشند و در همین موضوع است که خواننده ما از ما سوال می پرسد:

چرا انتقال به سرخ CMB در محدوده 1000 است، اگرچه بالاترین انتقال به سرخ در بین کهکشان هایی که دیده ایم 11 است؟
ابتدا باید بفهمیم که از زمان انفجار بزرگ چه اتفاقی در جهان ما افتاده است.



جهان قابل مشاهده ممکن است 46 میلیارد سال نوری در همه جهات از دیدگاه ما امتداد داشته باشد، اما مطمئناً بخش‌های دیگری از آن وجود دارد که برای ما قابل مشاهده نیست و شاید حتی نامحدود باشد.

کل مجموعه چیزهایی که می‌دانیم، می‌بینیم، مشاهده می‌کنیم و با آن‌ها تعامل داریم، «جهان قابل مشاهده» نامیده می‌شود. به احتمال زیاد حتی مناطق بیشتری از کیهان فراتر از آن وجود دارد، و با گذشت زمان ما قادر خواهیم بود تعداد بیشتری از این مناطق را ببینیم، زیرا نور از اجرام دور در نهایت پس از یک سفر میلیاردها سال در فضا به ما می رسد. ما می توانیم آنچه را که می بینیم (و بیشتر، نه کمتر) را به دلیل ترکیبی از سه عامل ببینیم:


  • زمان محدودی از بیگ بنگ، 13.8 میلیارد سال گذشته است.

  • سرعت نور، حداکثر سرعت برای هر سیگنال یا ذره ای که در جهان حرکت می کند، محدود و ثابت است.

  • بافت فضا از زمان انفجار بزرگ در حال گسترش و گسترش بوده است.


جدول زمانی تاریخ جهان قابل مشاهده

آنچه امروز می بینیم نتیجه این سه عامل به همراه توزیع اولیه ماده و انرژی است که طبق قوانین فیزیک در طول تاریخ کیهان عمل می کند. اگر بخواهیم بدانیم کیهان در هر نقطه اولیه از زمان چگونه بوده است، فقط باید مشاهده کنیم که امروز چگونه است، تمام پارامترهای مرتبط را اندازه گیری کنیم و محاسبه کنیم که در گذشته چگونه بوده است. برای انجام این کار به مشاهدات و اندازه‌گیری‌های زیادی نیاز داریم، اما معادلات اینشتین، اگرچه بسیار دشوار است، اما حداقل مبهم هستند. نتایج به دست آمده منجر به دو معادله می شود که به معادلات فریدمن معروف هستند و هر دانشجوی کیهان شناسی وظیفه حل مستقیم آنها را دارد. اما، صادقانه بگویم، ما توانستیم اندازه گیری های شگفت انگیزی از پارامترهای کیهان انجام دهیم.


با نگاه کردن به قطب شمال کهکشان راه شیری، می توانیم به اعماق فضا نگاه کنیم. این تصویر شامل صدها هزار کهکشان است و هر پیکسل یک کهکشان متفاوت است.

ما می دانیم که امروز چقدر سریع در حال گسترش است. ما می دانیم که چگالی ماده در هر جهتی که نگاه کنیم چقدر است. ما می دانیم که در همه مقیاس ها چه تعداد ساختار تشکیل می شود، از خوشه های کروی گرفته تا کهکشان های کوتوله، از کهکشان های بزرگ تا گروه های کهکشانی، خوشه ها و ساختارهای رشته ای در مقیاس بزرگ. ما می دانیم که چه مقدار ماده معمولی، ماده تاریک، انرژی تاریک و همچنین اجزای کوچکتر مانند نوترینوها، تشعشعات و حتی سیاهچاله ها در کیهان وجود دارد. و تنها از روی این اطلاعات، با برون یابی در زمان، می توانیم اندازه کیهان و سرعت انبساط آن را در هر لحظه از تاریخ کیهانی آن محاسبه کنیم.


نمودار لگاریتمی اندازه جهان قابل مشاهده در برابر سن

امروزه، جهان قابل مشاهده ما تقریباً 46.1 میلیارد سال نوری در همه جهات از دیدگاه ما گسترش یافته است. در این فاصله نقطه شروع یک ذره خیالی است که در لحظه انفجار بزرگ به راه افتاد و با سرعت نور حرکت کرد و امروز ۱۳.۸ میلیارد سال بعد به ما خواهد رسید. اصولاً در این فاصله تمام امواج گرانشی باقیمانده از تورم کیهانی - شرایطی که قبل از انفجار بزرگ وجود داشت، کیهان را برپا کرد و همه شرایط اولیه را فراهم کرد - ایجاد شد.


امواج گرانشی ایجاد شده توسط تورم کیهانی قدیمی ترین سیگنالی است که بشر احتمالاً می تواند تشخیص دهد. آنها در پایان تورم کیهانی و در همان آغاز انفجار بزرگ متولد شدند.

اما سیگنال های دیگری در کیهان باقی مانده است. هنگامی که 380000 سال سن داشت، تابش باقی مانده از انفجار بزرگ از پراکندگی ذرات باردار آزاد با تشکیل اتم های خنثی متوقف شد. و این فوتون‌ها، پس از تشکیل اتم‌ها، همراه با انبساط کیهان به جابجایی سرخ ادامه می‌دهند و امروزه با استفاده از آنتن/تلسکوپ مایکروویو یا رادیویی قابل مشاهده هستند. اما به دلیل سرعت انبساط سریع کیهان در مراحل اولیه، "سطح" ای که با این نور باقیمانده به ما "درخشش" می دهد - پس زمینه مایکروویو کیهانی - تنها 45.2 میلیارد سال نوری از ما فاصله دارد. فاصله شروع کیهان تا جایی که کیهان بعد از 380000 سال بوده برابر با 900 میلیون سال نوری است!


نوسانات سرد (آبی) در CMB به خودی خود سردتر نیستند، بلکه صرفاً مناطقی با افزایش کشش گرانشی به دلیل افزایش چگالی ماده را نشان می دهند. مناطق داغ (قرمز) گرمتر هستند زیرا تابش در این مناطق در یک چاه گرانشی کم عمق زندگی می کند. با گذشت زمان، مناطق چگال تر به احتمال زیاد به ستاره ها، کهکشان ها و خوشه ها تبدیل می شوند، در حالی که مناطق با متراکم کمتر احتمال کمتری دارند.

زمان زیادی طول می کشد تا دورترین کهکشان را که در جهان کشف کرده ایم پیدا کنیم. اگرچه شبیه‌سازی‌ها و محاسبات نشان می‌دهد که اولین ستاره‌ها می‌توانند 50 تا 100 میلیون سال پس از آغاز جهان، و اولین کهکشان‌ها پس از 200 میلیون سال تشکیل شده باشند، ما هنوز به آن دور نگاه نکرده‌ایم (اگرچه امید وجود دارد که پس از سال آینده تلسکوپ فضایی جیمز وب را پرتاب کنیم، ما می توانیم آن را انجام دهیم!). امروزه، رکورد کیهانی متعلق به کهکشانی است که در زیر نشان داده شده است، که زمانی که کیهان 400 میلیون سال سن داشت وجود داشت - این تنها 3٪ از سن فعلی آن است. با این حال، این کهکشان، GN-z11، تنها 32 میلیارد سال نوری از ما فاصله دارد: این کهکشان حدود 14 میلیارد سال نوری از "لبه" کیهان قابل مشاهده فاصله دارد.


دورترین کهکشان کشف شده: GN-z11، عکس از رصد GOODS-N که توسط تلسکوپ هابل انجام شد.

دلیل این امر این است که در ابتدا سرعت گسترش بسیار سریع در طول زمان کاهش یافت. زمانی که کهکشان Gz-11 به شکلی که ما می بینیم وجود داشت، جهان 20 برابر سریعتر از امروز منبسط می شد. هنگامی که CMB منتشر شد، جهان 20000 برابر سریعتر از امروز منبسط می شد. در زمان انفجار بزرگ، تا آنجا که می دانیم، جهان 10 36 برابر سریعتر یا 1,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000 برابر سریعتر از امروز منبسط می شد. با گذشت زمان، سرعت انبساط کیهان به شدت کاهش یافته است.

و این برای ما بسیار خوب است! تعادل بین نرخ انبساط اولیه و مقدار کل انرژی در کیهان در تمام اشکال آن تا خطای مشاهدات ما کاملاً حفظ شده است. اگر در اوایل حتی کمی بیشتر ماده یا تشعشع در کیهان وجود داشت، میلیاردها سال پیش سقوط می کرد و ما وجود نداشتیم. اگر در اوایل ماده یا تشعشع در کیهان خیلی کم وجود داشت، آنقدر سریع منبسط می شد که ذرات قادر به ملاقات با یکدیگر حتی برای تشکیل اتم نبودند، چه رسد به ساختارهای پیچیده تر مانند کهکشان ها، ستارگان، سیارات و انسان ها. داستان کیهانی که کیهان به ما می گوید داستانی از تعادل شدید است که به لطف آن وجود داریم.


تعادل پیچیده بین سرعت انبساط و چگالی کلی جهان به قدری ظریف است که حتی یک انحراف 0.00000000001٪ در هر جهت، جهان را برای هر حیات، ستاره یا حتی سیاره در هر زمان معین کاملاً غیر قابل سکونت می کند.

اگر بهترین نظریه های فعلی ما درست باشد، پس اولین کهکشان های واقعی باید بین 120 تا 210 میلیون سال پیش شکل گرفته باشند. این مربوط به فاصله ما تا آنها 35-37 میلیارد سال نوری است، و فاصله ای از دورترین کهکشان تا لبه جهان قابل مشاهده 9-11 میلیارد سال نوری امروزی. این بسیار دور است و یک واقعیت شگفت‌انگیز را نشان می‌دهد: جهان در مراحل اولیه بسیار سریع منبسط شد و امروز بسیار کندتر منبسط می‌شود. 1% از سن کیهان مسئول 20% از کل انبساط آن است!


تاریخ کیهان مملو از رویدادهای خارق‌العاده است، اما از زمانی که تورم پایان یافت و انفجار بزرگ رخ داد، سرعت انبساط به سرعت کاهش یافته است و با کاهش چگالی در حال کاهش است.

انبساط کیهان طول موج نور را گسترش می دهد (و مسئول انتقال به سرخی است که ما می بینیم) و سرعت زیاد این انبساط مسبب فاصله زیاد بین پس زمینه مایکروویو و دورترین کهکشان است. اما اندازه کیهان امروز چیز شگفت انگیز دیگری را نشان می دهد: اثرات باورنکردنی که در طول زمان رخ داده است. با گذشت زمان، کیهان بیشتر و بیشتر به گسترش خود ادامه خواهد داد، و زمانی که امروز ده برابر سن خود می شود، فاصله ها به قدری افزایش می یابد که ما دیگر قادر به دیدن کهکشانی به جز اعضای گروه محلی خود نخواهیم بود. حتی با تلسکوپی معادل هابل. از همه آنچه امروز قابل مشاهده است لذت ببرید، از تنوع عظیم آنچه در تمام مقیاس های کیهانی وجود دارد. برای همیشه دوام نمی آورد!