حجم هابل

في علم الكونيات ، يُعرف حجم هابل (نسبةً إلى عالم الفلك إدوين هابل ) أو كرة هابل ، أو الكرة دون الضوئية ، أو الكرة السببية ، أو كرة السببية، بأنه منطقة كروية من الكون المرئي تحيط بالمراقب، حيث تبتعد الأجسام عن هذا المراقب بمعدل يفوق سرعة الضوء نتيجة لتمدد الكون . ^{[ 1 ]} ويُعادل حجم هابل تقريبًا 10³¹ ^سنة ضوئية مكعبة (أو حوالي ^10⁷⁹ متر مكعب).

نصف القطر الصحيح لكرة هابل (المعروف بنصف قطر هابل أو طول هابل ) هو${\displaystyle c/H_{0}}$، أين${\displaystyle c}$هي سرعة الضوء و${\displaystyle H_{0}}$هو ثابت هابل . يُطلق على سطح كرة هابل اسم الأفق الميكروفيزيائي ، ^{[ 2 ]} أو سطح هابل ، أو حد هابل .

وبشكل أعم، يمكن تطبيق مصطلح حجم هابل على أي منطقة من الفضاء ذات حجم من رتبة${\displaystyle (c/H_{0})^{3}}$ومع ذلك، يُستخدم المصطلح أيضاً بشكل متكرر (ولكن بشكل خاطئ) كمرادف للكون المرئي ؛ وهذا الأخير أكبر من حجم هابل. ^{[ 3 ] [ 4 ]}

إن مركز حجم هابل والكون المرئي هو مركز اعتباطي بالنسبة للكون ككل؛ بدلاً من ذلك، يتمحور حول أصله ( مراقب غير شخصي أو شخصي).

طول هابل${\displaystyle c/H_{0}}$يبلغ طولها 14.4 مليار سنة ضوئية في النموذج الكوني القياسي ، وهو ما يعادل${\displaystyle c}$مضروبًا في زمن هابل . زمن هابل هو مقلوب ثابت هابل، ^{[ 5 ]} وهو أكبر بقليل من عمر الكون (13.8 مليار سنة) لأنه العمر الذي كان سيبلغه الكون لو كان التوسع خطيًا. ^{[ 6 ]}

بالنسبة للأجسام الواقعة عند حد هابل، يبلغ متوسط ​​سرعة تمدد الفضاء بيننا وبين الجسم محل الاهتمام c . لذا، في كون ذي ثابت هابل ، لن يتمكن أي مراقب على الأرض من رؤية الضوء المنبعث حاليًا من الأجسام الواقعة خارج حد هابل. أي أن حد هابل سيتطابق مع أفق الحدث الكوني (وهو حد فاصل بين الأحداث المرئية في وقت ما وتلك التي لا يمكن رؤيتها أبدًا ^{[ 7 ]} ). انظر أفق هابل لمزيد من التفاصيل.

مع ذلك، فإن ثابت هابل ليس ثابتًا في مختلف النماذج الكونية ^{[ 3 ]،} لذا فإن حد هابل لا يتطابق، بشكل عام، مع أفق الحدث الكوني. على سبيل المثال، في كون فريدمان المتباطئ ، تتوسع كرة هابل مع مرور الوقت، ويتجاوز حدها الضوء المنبعث من المجرات الأبعد، بحيث قد يصل الضوء المنبعث في أوقات سابقة من أجسام خارج حجم هابل في النهاية إلى داخل الكرة ونراه. ^{[ 3 ]} وبالمثل، في كون متسارع ذي ثابت هابل متناقص، يتوسع حجم هابل مع مرور الوقت ويمكنه أن يتجاوز الضوء من مصادر كانت تبتعد عنا سابقًا. ^{[ 3 ]} في كلتا الحالتين، يقع أفق الحدث الكوني خارج أفق هابل. في كون ذي ثابت هابل متزايد، سينكمش أفق هابل، ويتجاوز حده الضوء المنبعث من المجرات الأقرب، بحيث يبتعد الضوء المنبعث في أوقات سابقة من أجسام داخل كرة هابل في النهاية خارج الكرة ولن نراه أبدًا. ^{[ 1 ]} إذا لم يتوقف انكماش حجم هابل نتيجةً لظاهرة غير معروفة حتى الآن (أحد الاقتراحات هو "الانتقال الطوري المبكر")، فسيصبح حجم هابل شبه نقطي (بسبب مبدأ عدم اليقين، فإن التفردات المطلقة مستحيلة؛ كما أن نسبة من تفاعلاتها الذاتية ذات طاقة كافية لإنتاج جسيمات هاربة عبر النفق الكمومي)، ما يفي بمعايير الانفجار العظيم. ويستند هذا الرأي إلى أنه لن يكون هناك حجم هابل دون سرعة الضوء، وأن التوسع النقطي فوق سرعة الضوء (تعميم نظرية الانفجار العظيم ) سيسود في كل مكان أو على الأقل في منطقة شاسعة من الكون. في هذا النموذج الكوني الدوري (هناك العديد من النماذج الدورية الأخرى)، يتوسع الكون دائمًا ولا يعود إلى حجم افتراضي أصغر (النموذج الكوني الدوري غير المطابق أو المطابق التوسعي، أو النموذج الكوني الدوري التوسعي غير البنروزي).

تشير الملاحظات إلى أن تمدد الكون يتسارع ، ^{[ 8 ]} ويُعتقد أن ثابت هابل يتناقص. ^{[ 9 ]} وبالتالي، فإن مصادر الضوء الواقعة خارج أفق هابل ولكن داخل أفق الحدث الكوني يمكن أن تصل إلينا في نهاية المطاف. ومن النتائج غير البديهية إلى حد ما أن الفوتونات التي نرصدها من أول 5 مليارات سنة تقريبًا من عمر الكون تأتي من مناطق تبتعد عنا، وما زالت تبتعد، بسرعات تفوق سرعة الضوء. ^{[ 3 ]}

• قانون هابل
• أفق هابل
• أفق الجسيمات

• محاكاة حجم هابل