اندازه‌ی جهان هستی چقدر است؟

بی‌تردید برای شما هم—زمانی که به آسمان پرستاره‌ی شب می‌نگرید—این پرسش مطرح شده است که گیتی چقدر بزرگ است؟ این جهان باعظمت تا کجا امتداد دارد؟

حدود چهارده میلیارد سال قبل، مه‌بانگ اتفاق افتاد. گیتی پر شد از ماده، پادماده، و پرتوهای انرژی، که در محیطی بسیار داغ در حال گسترش و سرد شدن بودند. این انبساط تا کنون هم‌چنان ادامه یافته است، به‌طوری‌که در حال حاضر، ابعاد قابل مشاهده‌ی گیتی، فضایی به شعاع ۴۶ میلیارد سال نوری را شامل می‌شود. تمام آنچه که می‌توانیم اندازه‌گیری کنیم، محدود به نوری است که می‌تواند امروز به چشمان ما برسد. ولی فراتر از آن چیست؟ چگونه می‌توان فهمید که ابعاد گیتی که برای ما قابل مشاهده نیست، چقدر است؟

آیا می‌توان بر اساس سرعت نور و به اساس دمای گیتی در زمان مه‌بانگ و دمای گیتی در زمان حاضر، ابعاد گیتی غیرقابل مشاهده را تخمین زد؟

تاریخ گیتی—تا جایی که برای ما قابل مشاهده است—با تلسکوپ‌ها و دستگاه‌های مختلف به خوبی مسجل شده است. اما مشاهدات ما فقط می‌تواند بخش‌هایی را که برای ما قابل مشاهده است، اندازه‌گیری کند. بقیه‌ی چیزها را تنها می‌توانیم از آنچه قابل مشاهده است، استنباط کنیم.

گیتی امروز در حال گسترش و گرانش است. وقتی که به فواصل دور می‌نگریم، آنچه می‌بینیم نه تنها در فاصله‌ای دور قرار دارد، بلکه به زمان‌های دور نیز تعلق دارد. علت این مسئله، محدود بودن سرعت نور است.

گیتی در آغاز بسیار داغ‌تر از امروز بود. انبساط گیتی سبب می‌شود که نوری در در گیتی سیر می‌کند، طول موج آن بلندتر شود. با بلندتر شدن طول‌موج، نور انرژی از دست می‌دهد و سردتر می‌شود. این بدان معنا است که در گذشته‌ی دور، گیتی داغ‌تر بوده است. این واقعیت از مشاهده‌ی اشیای دور در گیتی تأیید می‌شود.

دمای امروز گیتی را بر اساس اشعه‌ی به جا مانده از مه‌بانگ پس از گذشت ۱۳٫۸ میلیارد سال می‌توان اندازه‌گیری کرد. امروزه، این اشعه در بخش ریزموجی (مایکروویو) طیف الکترومغناطیسی است و به آن تابش ریزموجی زمینه‌ی کیهانی می‌گویند. دمای برآورد شده‌ی آن ۲٫۷۲۵ کلوین است.

انرژی یک فوتون تناسب معکوس با طول‌موج آن دارد. وقتی که گیتی نصف انداز‌ه‌ی کنونی آن بود، فوتون‌های مه‌بانگ دو برابر امروز انرژی داشتند. وقتی که گیتی یک دهم امروز بود، انرژی فوتون‌ها ده برابر امروز بود.

بر اساس سرعت انبساط گیتی، دمای کنونی گیتی، و اجزای تشکیل دهنده‌ی گیتی و برون‌یابی وارون تا زمان مه‌بانگ، می‌توان سن و انداز‌ه‌ی کنونی گیتی را تعیین کرد.

بر اساس برخی برآوردها، گیتی باید دست‌کم ۲۵۰ برابر بخش قابل مشاهده باشد. به عبارت دیگر، قطر گیتی دست‌کم ۲۳ تریلیون سال نوری است، و حجم کلی آن دست‌کم ۱۵ میلیون برابر مقداری است که قابل مشاهده است.