Horizon dan Struktur Kausal

Usia dan ekspansi alam semesta yang terbatas membatasi seberapa jauh cahaya dapat bergerak, menciptakan horizon kosmologis yang membatasi wilayah mana yang dapat memengaruhi atau terlihat oleh pengamat.

Definition

Horizon kosmologis adalah batas kontak kausal di alam semesta yang mengembang: horizon partikel adalah jarak maksimum dari mana cahaya dapat mencapai pengamat sejak awal, sedangkan horizon peristiwa adalah jarak maksimum ke peristiwa yang cahayanya akan pernah mencapai pengamat di masa depan.

Scope

Topik ini mencakup horizon partikel, batas alam semesta teramati yang ditentukan oleh seberapa jauh cahaya telah bergerak sejak awal, horizon peristiwa kosmik yang membatasi peristiwa mana yang dapat kita amati di alam semesta yang berakselerasi, radius Hubble, struktur kausal dari ruang-waktu Robertson-Walker yang mengembang, dan masalah horizon yang memotivasi inflasi kosmik.

Core questions

• Apa yang menentukan ukuran alam semesta teramati pada waktu tertentu?
• Bagaimana horizon partikel dan peristiwa berbeda?
• Mengapa keseragaman latar belakang gelombang mikro kosmik menimbulkan masalah horizon?

Key concepts

• Horizon partikel
• Horizon peristiwa
• Radius Hubble
• Alam semesta teramati
• Kontak kausal
• Masalah horizon

Key theories

Horizon partikel dan peristiwa

Mengintegrasikan jalur cahaya sepanjang sejarah ekspansi mendefinisikan horizon partikel, batas alam semesta yang saat ini dapat diamati, dan, di alam semesta yang berakselerasi, horizon peristiwa di luar mana peristiwa masa depan tidak akan pernah dapat dilihat, keduanya terbatas karena usia dan ekspansi yang terbatas.

Masalah horizon

Wilayah langit yang dipisahkan oleh lebih dari horizon partikel pada rekombinasi tidak dapat bertukar sinyal, namun latar belakang gelombang mikro kosmik seragam di seluruh wilayah tersebut, sebuah teka-teki yang inflasi kosmik diperkenalkan untuk menyelesaikannya.

Clinical relevance

Horizon mendefinisikan apa yang dapat diamati oleh kosmologi dan membingkai teka-teki yang mendalam: horizon partikel membatasi alam semesta teramati yang digunakan dalam semua pengukuran kosmologis, sementara masalah horizon dan masalah kerataan yang terkait adalah motivasi utama untuk paradigma inflasi alam semesta yang sangat awal.

History

Rindler mengklarifikasi dan menamai horizon kosmologis yang berbeda pada tahun 1956; masalah horizon yang mereka ungkapkan, mengapa wilayah yang terputus secara kausal memiliki suhu yang sama, menjadi motivasi utama ketika Guth mengusulkan inflasi kosmik pada tahun 1981 untuk memberikan wilayah-wilayah tersebut masa lalu kausal yang sama.

Key figures

• Wolfgang Rindler
• Alan Guth
• Georges Lemaitre

Seminal works

• rindler1956
• weinberg2008

Frequently asked questions

Apakah alam semesta teramati sama dengan seluruh alam semesta?

Tidak. Alam semesta teramati dibatasi oleh horizon partikel, cahaya terjauh yang dapat mencapai kita; alam semesta hampir pasti meluas jauh melampauinya, dan mungkin tidak terbatas, tetapi wilayah-wilayah tersebut tidak dapat diakses secara kausal oleh kita sejauh ini.

Apa itu masalah horizon dan bagaimana inflasi mengatasinya?

Bagian-bagian langit yang terpisah jauh memiliki suhu yang sama meskipun tidak pernah berada dalam kontak kausal di bawah ekspansi standar; inflasi mengusulkan periode awal singkat ekspansi yang dipercepat yang menempatkan wilayah-wilayah ini dalam kontak kausal sebelumnya, menjelaskan keseragamannya.