#
I ett klimat med ständiga tekniska framsteg och där rymdens mysterier har gett svar som tidigare var otänkbara, har du säkert också undrat hur stort universum är. Om rymdforskningen har fått oss att inse att vår planet bara är en liten fläck i en gränslös kosmisk öken, är det inte alla som vet exakt hur stort universum faktiskt är, åtminstone enligt den mest accepterade kosmologiska modellen, tack vare den gigantiska och dundrande explosionen Big Bang.
En explosion som uppenbarligen ägde rum för mer än 13 miljarder år sedan och som gav upphov till allt vi vet, men också till allt som för tillfället förblir okänt. I takt med att tekniken utvecklas kan astronomer se tillbaka i tiden till stunderna strax efter denna avgörande händelse, men de har fortfarande svårt att kvantifiera storleken på kosmos, som naturligtvis bestäms av ett antal olika faktorer, däribland, vilket inte är förvånande, form och expansion.
Vad är universum
För att kunna ta reda på hur stort universum är, om det nu är känt, måste man först förstå vad som egentligen menas med detta begrepp. I vetenskaplig litteratur, särskilt i den som rör astronomiska fenomen, används namnet universum för att beteckna hela rymden och allt som den innehåller. Det handlar om materia, energi, planeter och stjärnor, galaxer och innehållet i den intergalaktiska rymden i allmänhet. I huvudsak kan vi definiera det som "helheten av allt som existerar", och endast en mycket liten del av det är synligt för blotta ögat.
Omräknat från vår lokala tidsram uppstod universum för cirka 13,8 miljarder år sedan genom den tidigare nämnda Big Bang, som för närvarande är den mest accepterade hypotesen bland forskare, även om den har sina uppenbara begränsningar. Enligt denna modell spelade fyra grundläggande krafter en nyckelroll i den "rumsliga uppkomsten": starka kärnkrafter, svaga kärnkrafter, gravitationskrafter och elektromagnetiska krafter. Allt detta var förknippat med bildandet av protoner, elektroner och neutroner, som när temperaturen sjönk gav upphov till heliumkärnor, deuteriumkärnor och atomer.
I denna fas fortsatte universum att svalna och expandera, vilket skapade de rätta förutsättningarna för att galaxer och stjärnor skulle kunna bildas. En verklig expansion efter Big Bang, som har hittat sin egenartade balans tack vare gravitationens dragningskraft, som tenderar att minska avståndet mellan galaxer och förhindra oändlig expansion. Forskare har idag två olika teorier om universums framtida utveckling: teorin om det slutna universumet och teorin om det öppna universumet.
Enligt den första teorin skulle universum först expandera och sedan dra ihop sig till en mycket liten massa med hög densitet.
Enligt den andra teorin skulle universum å andra sidan expandera i all oändlighet, eftersom mängden materia inte räcker till för att stoppa själva expansionen. I början av 1980-talet kom en ny modell, det så kallade inflationsuniversumet, där universum sägs ha ökat snabbt i diameter med en faktor 1050 jämfört med den mest accepterade traditionella teorin.
Hur stort är universum
Den del av universum som kan observeras från jorden med den tekniska utrustning vi har till vårt förfogande har en total diameter på 93 miljarder ljusår. Det är just den vetenskapliga och noggranna observationen av universum och dess rörelser som har gjort det möjligt för oss att förstå att universum har styrts av samma fysiska lagar och konstanter under större delen av sin historia och i hela sin observerbara omfattning, med uppenbara slutsatser i dess inledande och mest känsliga fas. För att vara mer specifik kan vi säga att det observerbara universum är den del av universum som är synlig från jorden och är ungefär en oändligt stor sfär med en radie på 43 miljarder ljusår.
För att göra en jämförelse som även mindre erfarna kan förstå måste vi tänka på att diametern på en typisk galax är 30 000 ljusår och att det typiska avståndet mellan två närliggande galaxer är 3 miljoner ljusår. Vår egen Vintergata har till exempel en diameter på cirka 100 000 ljusår, och den närmaste galaxen till vår planet, Andromeda, ligger cirka 2,5 miljoner ljusår bort.
Det är självklart att det verkligt observerbara universum inom kosmologin "borstat" som ett stort område av rymden som är omslutet av en sfär centrerad kring en observatör. En sfär som i själva verket omsluter allt han kan observera. Generellt sett menar vi då hela den del av universum som kan undersökas av människan, och därmed den sfär som är centrerad kring vår jord, men samtidigt är det lätt att förstå att varje position i rymden oundvikligen har sitt eget specifika observerbara universum.
Om universum inte, som tidigare nämnts, skulle expandera kontinuerligt skulle vi enkelt kunna besvara frågan "hur stort är universum?" med en trivial beräkning: i praktiken skulle radien för det observerbara universum vara lika med den sträcka som ljuset har färdats under tiden mellan universums början, motsvarande 13,8 miljarder ljusår, och Big Bang. Med tanke på att expansionen faktiskt fortsätter är det faktiska avståndet till denna horisont nu betydligt större och kan inte definieras med absolut precision.
I dag är samma punkt enligt de mest tillförlitliga uppskattningarna 46 miljarder ljusår bort, vilket gör det observerbara universum till en sfär med en diameter på cirka 93 miljarder ljusår, som det hävdas i det inledande stycket. Denna storlek kan innehålla cirka 7×1022 stjärnor, organiserade i cirka 2×1012 galaxer, eller två biljoner galaxer, som i sin tur är grupperade i grupper och kluster av galaxer och superkluster.
Nyare och mer exakta observationer har dock gett nya uppskattningar, enligt vilka det hypotetiska antalet galaxer i universum, extrapolerat från strukturen i den nu kända kosmiska optiska bakgrunden, bara är en bråkdel av det verkliga antalet. Det är ett antal som är minst en eller två storleksordningar högre, utan att räkna med ytterligare 90 procent av galaxerna i det observerbara universum som inte kan upptäckas med de teleskop vi har till vårt förfogande, som tyvärr ännu inte är tillräckligt kraftfulla.
Universums ålder
Alla ovanstående överväganden gör det möjligt för oss att förstå att det inte är möjligt att definiera universums storlek på ett enhälligt sätt. Universum som nu accelererar i sin ohejdbara expansion och sätter en gräns för den observerbara delen. "Gränserna" markeras av den så kallade kosmologiska horisonten, som definieras som den del av universum utanför vilken varje objekt avlägsnar sig från observatören med högre hastighet än ljuset. Det säger sig självt att denna horisont representerar och avgränsar det maximala avståndet med vilket kausal kontakt inte längre kan ske: enligt denna astronomiska princip kommer det aldrig att finnas någon möjlighet att observera eller utbyta någon signal eller information som genereras från och med nu med regioner bortom horisonten, med de element som "försvinner ur verkligheten" för observatören själv.
Som många av er redan vet är horisonten faktiskt en fysisk gräns som påförs av ljusets eller annan strålning som avges av himmelska objekt, där denna strålning tar en viss tid för att nå observatören, och som är oändligt mycket längre än den genomsnittliga livslängden för en människa.
Riktiga svårigheter som har att göra med universums storlek, och som också uppstår när man försöker bestämma dess ålder, även om vi har kommit fram till en ganska "exakt" konvention, så långt det är möjligt. Denna terminologi avser i allmänhet den tid som har gått mellan Big Bang och vår tid, dvs. 13,82 miljarder år för att vara exakt, enligt Big Bang-modellen. Det finns dock olika mätningar som åtminstone gör det möjligt att uppskatta universums ålder. Till de vanligaste hör först och främst mätningar av den kosmiska bakgrundsstrålningen och universums expansion. För att förklara det så enkelt som möjligt kan man tänka på universums nedkylningstid sedan Big Bang. Studier av universums expansion gör det däremot möjligt att beräkna ett troligt datum för när expansionen började.
Du förstår att eftersom vi inte vet exakt vad som föregick Big Bang kan universums verkliga ålder vara mycket högre än de uppskattningar som forskarvärlden gör idag. Å andra sidan, just på grund av universums oundviklighet, både när det gäller tid och storlek, missbrukas termen universum mycket ofta i vardagligt tal för att hänvisa till det observerbara universum. Detta beror på att, som vi förklarade tidigare, är icke observerbara fysiska fenomen paradigmatiskt obeskrivbara för mänsklig vetenskaplig kunskap.