Galaksije koje se kreću brže od svetlosti

Ako postoji ijedan apsolutni zakon u univerzumu, onda je to da ništa ne može putovati brže od svetlosti. Za ljubitelje naučne fantastike, to je pomalo deprimirajuća činjenica. Svemir je ogroman, i dok je brzina svetlosti za nas ljude nezamislivo velika, na međuzvezdanim razdaljinama ona je zapravo mučno spora. Čak i pri fotonskoj brzini od oko 300.000 kilometara u sekundi, potrebno je više od četiri godine da svetlost stigne samo do nama najbliže zvezde.

Međutim, ova naizgled jednostavna istina ima jednu ključnu "zvrčku". Pažljivo formulisanje ovog univerzalnog zakona ne samo da je važno, već nam otvara vrata ka nekim od najčudnijih i najfascinantnijih aspekata kosmosa. Ispostavlja se da univerzum ima načina da zaobiđe sopstveno najveće pravilo, a razumevanje kako to čini menja sve što mislimo da znamo o prostoru i vremenu.

Ključ je u kretanju "kroz" prostor, a ne "sa" prostorom

Kako je onda moguće da posmatramo galaksije kako se udaljavaju od nas brzinama koje se opasno približavaju, pa čak i premašuju, brzinu svetlosti? Odgovor leži u jednoj suptilnoj, ali presudnoj razlici: ograničenje brzine svetlosti odnosi se isključivo na objekte koji se kreću kroz prostor. Te daleke galaksije, međutim, ne kreću se kroz svemir. Umesto toga, sam prostor između nas i njih se širi, noseći ih sa sobom.

Ekstremno duboko polje (XDF) sastavljeno je kombinovanjem deset godina fotografija koje je načinio NASA-in svemirski teleskop Habl (Hubble Space Telescope). Najsitnije tačke su galaksije iza Hablove svere, udaljene od nas više od 14 milijardi svetlosnih godina i udaljavaju se od nas nadsvetlosnom brzinom.

Najpreciznije rečeno, galaksije su ugrađene u rastegljivu tkaninu prostora. One su pasivni putnici na kosmičkoj struji koja se neprestano širi. To znači da se ograničenje brzine svetlosti ne odnosi na širenje samog prostora, koje može da se odvija bilo kojom brzinom.

Da, ništa se ne može kretati kroz prostor brže od svetlosti. Ali te galaksije se ne kreću kroz prostor. One se kreću sa njim.

Galaksije koje jure brže od svetlosti

Ova ideja širenja prostora vodi nas do zapanjujućeg zaključka. Zahvaljujući fenomenu opisanom Hablovim zakonom, što je galaksija udaljenija od nas, to se brže udaljava. Naša najbolja merenja pokazuju da se za svaki megaparsek udaljenosti (oko 3,26 miliona svetlosnih godina), brzina udaljavanja povećava za otprilike 67 do 73 kilometara u sekundi, u zavisnosti od metode merenja. Galaksija udaljena jedan megaparsek udaljava se brzinom od približno 70 km/s, ona na dva megaparseka brzinom od 140 km/s, i tako dalje.

Ako nastavimo ovu logiku, neizbežno dolazimo do zapanjujuće spoznaje: na određenoj udaljenosti, brzina udaljavanja će dostići i na kraju premašiti brzinu svetlosti. Ta granica se naziva "Hablova sfera", a njena udaljenost od nas je trenutno oko 14 milijardi svetlosnih godina. To znači da se sve što se nalazi izvan te sfere, iz naše perspektive, udaljava od nas brže od svetlosti.

Možemo da vidimo neke od tih "nemogućih" galaksija

Ali ako se te galaksije udaljavaju brže od svetlosti, kako je uopšte moguće da ih vidimo? Zar njihova svetlost ne bi trebalo da bude zauvek izgubljena za nas, nesposobna da premosti jaz koji se neprestano širi? Intuicija nas ovde vara. Zamislite galaksiju koja se nalazi tik izvan naše Hablove sfere. Svetlost koju ona emituje ne mora da pređe celu distancu do nas da bi postala vidljiva; potrebno je samo da pređe relativno kratku udaljenost da bi ušla unutar naše Hablove sfere.

Jednom kada foton pređe tu granicu i uđe u sferu gde je brzina širenja prostora manja od brzine svetlosti, ništa ga ne sprečava da nastavi svoj put ka nama. Ovo ima neverovatnu implikaciju koja izaziva granice našeg razumevanja. Kada vidimo svetlost iz jedne takve udaljene galaksije, kojoj je, recimo, trebalo 12 milijardi godina da stigne do nas, ta galaksija više nije tamo gde je bila. Za vreme dugog putovanja tog fotona, univerzum se nastavio širiti. Do trenutka kada svetlost stigne do naših teleskopa, ta ista galaksija se sada nalazi na zapanjujućoj udaljenosti od oko 23 milijarde svetlosnih godina—daleko izvan Hablove sfere, i dalje se udaljavajući od nas brže od svetlosti.

Iz njihove perspektive, mi kršimo pravila

Poslednji deo ove kosmičke slagalice je možda i najneverovatniji, jer sve svodi na relativnost. Širenje univerzuma je uniformno; ne postoji stvarni centar, što znači da svaka tačka može biti posmatrana kao centar iz sopstvene perspektive. Iz ugla galaksija koje se nalaze tik izvan naše Hablove sfere, naša galaksija Mlečni put je ta koja se od njih udaljava nadsvetlosnom brzinom.

To znači da iz određenog kosmičkog ugla, vi, dok mirno sedite i čitate ovo, upravo sada kršite univerzalno ograničenje brzine.

Lepota neshvatljivog

Ovi koncepti su izuzetno složeni i duboko ukorenjeni u Ajnštajnovoj opštoj teoriji relativnosti. Pokušaj da se ove ideje opišu svakodnevnim jezikom je kao pokušaj opisivanja simfonije rečima; možete govoriti o njenoj jačini i tonu, ali bez slušanja muzike, te reči nikada ne mogu u potpunosti preneti suštinu.

Upravo zato je naučni poduhvat toliko zadivljujući. Od Ajnštajna, koji je prvi zamislio ove ideje, do stotina astronoma koji su u proteklom veku potvrdili i proširili naše razumevanje, svedoci smo neverovatne ljudske sposobnosti da pojmi nepojmljivo. Pa ipak, ostaje toliko toga što ne znamo. U univerzumu koji se neprestano širi, da li ćemo ikada moći da dosegnemo granice saznanja?

Izvor slike: Hubble Goes to the eXtreme to Assemble Farthest Ever View of the Universe - NASA Science