Het is lastige materie, en menig gerenommeerd fysicus maakte hier fouten bij. Bijgevoegd een uitstekend paper van Lineweaver en Davis, 'Expanding Confusion' als je van de hoed en de rand wilt weten. Aan het einde sommen ze onder andere een paar beroemde namen (Feynman, Rindler, Weinberg) en menig gezaghebbend geschrift op die foutieve of verwarrende of onbedoeld misleidende interpretaties gegeven hebben. Reden voor mij om trachten te waken voor al te stellige beweringen, en verwarrende woordkeuze. Hopelijk lukt dat.
We moeten een onderscheid maken. Enerzijds is er de materie die ons ooit heeft kunnen beïnvloeden (sedert de oerknal) en de uiterste afstand van die materie nu heet de particle horizon. Anderzijds zijn er gebeurtenissen die ons vanaf nu ooit kunnen gaan beïnvloeden, de uiterste afstand daarvan is de event horizon. Dat zijn twee totaal verschillende horizonnen. De particle horizon groeit evenredig met de leeftijd van het heelal, de event horizon groeit nauwelijks meer.
De particle horizon verdeelt het heelal in licht dat nu vanuit onze locatie zichtbaar is en licht dat hier nu nog niet zichtbaar is. Dat zichtbare gebied wordt met het verstrijken van de jaren groter. Bij dat licht hoort materie (vandaar de naam) die dat licht ooit heeft uitgezonden. Wij kunnen het licht zien dat door materie is uitgezonden kort na de oerknal, licht van meer dan 13 miljard jaar oud. De afstand tot die materie nu is echter door de expansie van de ruimte toegenomen tot 47 miljard lichtjaar vanaf de waarnemer.
De event horizon verdeelt het heelal in een gebied dat ooit zichtbaar zal kunnen zijn, en een gebied dat nimmer zichtbaar zal zijn. Op een bepaalde afstand tussen de bron en waarnemer zet de tussenliggende ruimte zo snel uit dat het licht de toenemende afstand niet meer kan overbruggen. Iedere gebeurtenis die nu plaats vindt achter de event horizon zal de waarnemer nimmer kunnen beïnvloeden, hier is geen causale connectie meer mogelijk (tenzij we eeuwig kunnen wachten, dan wordt het mistig). Hoe ver de event horizon van ons af ligt hangt af van het kosmologische model dat gebruikt wordt.
Het lastige is, dat de particle horizon inmiddels verder ligt dan de event horizon. Maar dat houdt niet in, dat een explosie van zo'n stelsel nu ooit door ons waargenomen kan worden, het stelsel ligt immers inmiddels achter de event horizon. Het licht dat ooit uitgezonden is, is ontkoppeld en heeft niets meer te maken met het stelsel nu. Een hypothetische het leven op Aarde vernietigende gammaflits van een hyper black hole dat inmiddels ver achter de event horizon ligt kan al miljarden jaren onderweg zijn, en als die gammaflits bij het ontstaan nog voor de event horizon lag kan die ons ooit in de toekomst uitroeien. Maar dat is dus geen causaal verband met de huidige materie, dat is oud (en slecht) nieuws gebracht met de lichtsnelheid.
Stel dat er nu een ster ontploft, dan ligt de afstand waarachter wij die gebeurtenis nimmer zullen zien op ongeveer Z=1.8. Die maat Z staat voor de mate van roodverschuiving en is een in de astronomie gebruikelijke afstandsmaat. Maar de omrekening in lichtjaren hangt af van het gehanteerde kosmologische model, de kritische dichtheid (die naar wij nu meten zeer dicht bij 1 ligt, een vlak heelal dus), en de precieze toename van de versnelling door de hypothetische donkere energie, de beroemde kosmologische constante, Lambda. De meest recente aannames geven een afstand van 16 miljard lichtjaar aan. Als dit klopt zal een gebeurtenis die verder ligt en zich vandaag voltrekt nimmer waargenomen kunnen worden en ons nimmer beïnvloeden. Geen causaliteit dus. Je kan met behulp van deze calculator de Omega en expansiesnelheid variëren en de uitkomst bekijken.
Maar, het onderliggende ΛCDM (Lambda Cold Dark Matter) model is bepaald niet vrij van debat.
- Cosmic horizons 710 keer bekeken
Hierboven zie je die horizons aangegeven. De verticale groene lijn is het hier, en de horizontale groene lijn het nu. De blauwe lijnen (het snijpunt van de 'nu' lijn en de schuine streepjeslijnen die de particle horizon door de eeuwen heen weergeeft) tonen de particle horizon op dit moment, twee stuks in tegenovergestelde kijkrichtingen. De diameter van de bol die begrensd wordt door de particle horizon is nu dus ongeveer 92 miljard lichtjaar. De twee rode lijnen geven de maximale event horizon aan, de diameter van die bol is dus ongeveer 32 miljard lichtjaar. Nu ligt die event horizon nog iets dichterbij.
Een object achter de waarnemingshorizon kan ons niet beïnvloeden, maar wel een object dat zich in de buurt van de waarnemingshorizon bevindt toch wel
De event horizon kan dus nog een beetje groeien, maar een gebeurtenis die nu plaats vindt en vlak achter de huidige event horizon ligt beïnvloedt ons nooit. In de toekomst ligt die horizon iets verder van ons af, en iedere gebeurtenis die dan plaatsvindt op dezelfde afstand als in de zin hierboven, kan ons dan wel ooit beïnvloeden ze ligt dan immers binnen die horizon. En vanzelfsprekend, als de gebeurtenis dan achter de event horizon dan ligt, is er weer geen causale connectie mogelijk.
Wat in theorie wel mogelijk zou zijn, is dat een object vlak achter de event horizon een zeer grote eigenbeweging heeft richting ons, en die horizon daardoor overschrijdt, waardoor er in theorie weer een causale connectie zou kunnen ontstaan. Hoe realistisch dit is, is de vraag.
Bijlage:
