الأفق الكوني

الأفق الكوني هو أحد حدين في الفضاء ثلاثي الأبعاد، وهما أفق الجسيمات وأفق الحدث . يقسم أفق الجسيمات الفضاء إلى النقاط التي يصل إليها الضوء المنتقل إلى الراصد من النقاط البعيدة جدًا بحيث يتعذر رصد الضوء فيها. أفق الجسيمات هو حد الكون المرئي . أما أفق الحدث فيشمل جميع عمليات الرصد المستقبلية الممكنة: فالنقاط الواقعة خارجه لا يمكن رصدها أبدًا. أفق الحدث هو حد جميع الأكوان المرئية المستقبلية. ^{[ 1 ]} هذه الحدود هي نتيجة للنسبية العامة ، وتوسع الكون ، وفيزياء نظرية الانفجار العظيم .

أفق الجسيمات، أو ما يُسمى أيضًا بأفق الجسيمات المتحرك، ^{[ 2 ]} هو أقصى مسافة يمكن أن يقطعها الضوء المنبعث من الجسيمات إلى الراصد في عمر الكون . وهو يُمثل الحد الفاصل بين المناطق المرئية وغير المرئية من الكون، لذا فإن بُعده في العصر الحالي يُحدد حجم الكون المرئي. عندما يقول علماء الكونيات "أفق"، فإنهم يقصدون غالبًا أفق الجسيمات. ^{[ 3 ]}

في كون فارغ ومتجانس ومتناحٍ، تكون المسافة الصحيحة إلى الأفق عند الزمن t هي$${\displaystyle d_{H}(t)=R(t)\int _{0}^{t}{\frac {dt'}{R(t')}}}$$ حيث R هو عامل المقياس الكوني ذو أبعاد الطول. ^{[ 4 ] : ​​36}

من حيث المسافة المتحركة، يساوي أفق الجسيم الزمن المطابق الذي انقضى منذ الانفجار العظيم، مضروبًا في سرعة الضوء. وبشكل عام، يُعطى الزمن المطابق عند لحظة معينة بدلالة عامل المقياس المعياري ^{[ 3 ] : 75}${\displaystyle a=R(t)/R(t=0)}$بواسطة، $${\displaystyle \eta (t)=\int _{0}^{t}{\frac {dt'}{a(t')}}}$$

أفق الجسيم هو الحد الفاصل بين منطقتين عند نقطة معينة في وقت محدد: منطقة محددة بأحداث سبق رصدها من قبل مراقب، والأخرى بأحداث لا يمكن رصدها في ذلك الوقت . وهو يمثل أبعد مسافة يمكننا من خلالها استرجاع معلومات من الماضي، وبالتالي يُعرّف الكون المرئي. ^{[ 1 ]}

يختلف أفق الجسيمات عن أفق الحدث الكوني ، إذ يُمثل أفق الجسيمات أقصى مسافة متحركة يمكن أن يصل منها الضوء إلى الراصد في وقت محدد، بينما يُمثل أفق الحدث الكوني أقصى مسافة متحركة يمكن أن يصل منها الضوء المنبعث حاليًا إلى الراصد في المستقبل. [ ^{5 ] تبلغ} المسافة الحالية إلى أفق الحدث الكوني حوالي خمسة جيجا فرسخ فلكي (16 مليار سنة ضوئية) ، وهي مسافة تقع ضمن نطاق رصدنا المحدد بأفق الجسيمات. ^{[ 6 ]} 

بشكل عام، المسافة المناسبة إلى أفق الحدث في وقت${\displaystyle t}$يتم تحديده بواسطة ^{[ 7 ]}$${\displaystyle d_{e}(t)=a(t)\int _{t}^{t_{\text{max}}}{\frac {cdt'}{a(t')}}}$$ أين${\displaystyle t_{\text{max}}}$يمثل إحداثيات الزمن لنهاية الكون، والتي ستكون لانهائية في حالة كون يتوسع إلى الأبد.

_في حالتنا، بافتراض أن الطاقة المظلمة ناتجة عن ثابت كوني Λ ، سيكون هناك حد أدنى لمعامل هابل He وأفق أقصى d _e والذي يشار إليه غالبًا باسم أفق الجسيمات الوحيد: $${\displaystyle \max(d_{e})={\frac {c}{H_{e}}}=c{\sqrt {\frac {3}{\Lambda }}}={\frac {c}{{\sqrt {\Omega _{\Lambda }}}H_{0}}}=17.55\ {\textrm {Gly}}.}$$

يعتمد نموذج التوافق الحالي أو نموذج لامدا-سي دي إم لعلم الكونيات على كون متسارع . ويتوقع استقراء هذا النموذج إلى المستقبل البعيد كونًا يتكون فقط من مجرتنا درب التبانة. وسيتعرض الضوء القادم من المجرات البعيدة لانزياح أحمر كبير لدرجة أنه سيصبح غير مرئي. وبالتالي، ستكون الأدلة الرصدية لعلم الكونيات، بما في ذلك أفق الجسيمات، غير قابلة للتحقق. ^{[ 8 ]}

مع أن هذه الآفاق ليست بالمعنى التقني لـ"الآفاق" بمعنى استحالة الرصد بسبب النسبية أو الحلول الكونية، إلا أن هناك آفاقًا عملية، منها الأفق البصري، الذي يقع عند سطح التشتت الأخير . وهو أبعد مسافة يمكن أن يقطعها أي فوتون بحرية. ^{[ 2 ]} تُسمى كرة هابل أيضًا "أفق الفوتون". ^{[ 9 ] : 466.} وبالمثل، يوجد "أفق النيوترينو" الذي يحدد أبعد مسافة يمكن أن يقطعها النيوترينو بحرية ، وأفق موجات الجاذبية الذي يحدد أبعد مسافة يمكن أن تقطعها موجات الجاذبية بحرية . ويُتوقع أن يكون هذا الأخير مؤشرًا مباشرًا على نهاية التضخم الكوني .

أوضح فولفغانغ ريندل طبيعة الآفاق الكونية عام 1956. وميّز بين الأحداث الآنية كالمستعر الأعظم، وخطوط الكون ، وهي سلسلة من الأحداث كالضوء المنبعث من جسم ثابت كالمجرة. وأصبح سلوك خطوط الكون أساسًا لتقسيم الكون المرئي إلى كون غير مرئي. ^{[ 9 ] : 438}

• أفق القتل