Kuo skiriasi Visatos skersmuo ir amžius?

Iš pirmo žvilgsnio viskas atrodytų logiška: jei atradimo svarba yra tai, kad objektas labai tolimas ar net pats tolimiausias, tai svarbu parašyti, koks gi atstumas jį skiria Žemės. Bet problema yra ta, kad pateikiami atstumai yra visiškai klaidingi. Teisinga būtų rašyti, kad objektas yra matomas toks, koks buvo prieš X milijardų metų, o tai nėra tas pats, kad X milijardų šviesmečių atstumas. Skirtumas atsiranda todėl, kad Visata plečiasi. Kai aptinkami tokie tolimi objektai, mokslininkai tiesiogiai negali nustatyti, koks atstumas juos skiria nuo mūsų. Dažniausiai išmatuojamas objekto raudonasis poslinkis – spektro linijų pasislinkimas į didesnio bangos ilgio pusę. Ši vertė įstatoma į atitinkamas kosmologines lygtis, kurios leidžia apskaičiuoti tolimo nuo mūsų objekto greitį, atstumą iki to objekto ir laiką, kurį šviesa keliavo nuo to objekto. Pastarasis parametras, vadinamas atgrąžos laiku (angl. lookback time), yra labai svarbus, nes jis parodo, kokio senumo vaizdą matome: jei objekto šviesa iki mūsų keliavo 10 milijardų metų, tai matome jį tokį, koks jis buvo praėjus 3,8 milijardo metų po Didžiojo sprogimo. Jei atgrąžos laikas yra 13 milijardų metų, matome mažytį gabaliuką Visatos, kuriai dar nebuvo nė milijardo metų. Ankstyvojoje Visatoje dėjosi daug labai įdomių dalykų – pirmosios žvaigždės jonizavo medžiagą, formavosi pirmosios galaktikos ir žiebėsi pirmieji aktyvūs branduoliai, sprogo pirmosios supernovos ir atsirado cheminiai elementai, sunkesni už litį. Nenuostabu, kad norisi kuo detaliau ištirti tą laikotarpį, taigi kiekvieno objekto iš tų laikų atradimas yra vertas dėmesio įvykis. Tačiau atgrąžos laikas, išreikštas metais, nėra lygus atstumui, išreikštam šviesmečiais, kaip dažniausiai būna parašoma žiniasklaidoje. Kaip čia taip? Paaiškinti pabandysiu pasitelkdamas analogiją. Tarkime, bėgiais važiuoja traukinys, o jūs jį vejatės dviračiu. Traukinys važiuoja lėtai, jūs – gana greitai, taigi pradėjęs ties traukinio sąstato pabaiga, nuvažiavęs kilometrą jau pralenkiate priekyje esantį garvežį. Ar tai reiškia, kad traukinio ilgis yra vienas kilometras? Tikrai ne! Arba paimkime kitą, dar panašesnę į realybę, analogiją. Du žmonės stovi per pusšimtį žingsnių vienas nuo kito. Pirmasis perduoda jums raštelį, kurį turite paduoti antrajam, tada abu žmonės ima eiti tolyn vienas nuo kito. Jūs pasileidžiate bėgti antrojo žmogaus link ir paduodate jam raštelį, nubėgęs šimtą žingsnių. Koks atstumas tarp žmonių? Juk tikrai ne šimtas žingsnių, ar ne? Tas pats yra ir Visatoje: perduodama žinia yra šviesos greičiu lekiantys fotonai, o žmonės – tolimos galaktikos, tolstančios viena nuo kitos dėl Visatos plėtimosi. Jeigu Visata nesiplėstų ir visi objektų būtų, kur buvę, tuomet atstumą tikrai gautume šviesos kelionės laiką padauginę iš šviesos greičio. Toks sąryšis tinkamas naudoti mūsų Galaktikoje, net ir kalbant apie aplinkines galaktikas jis netikslus tik labai nežymiai. Bet kuo toliau nuo kosminių apylinkių tolstame, tuo labiau atsiskiria tikrasis atstumas ir „šviesos kelio“ atstumas. Tą suprasti gal padės žemiau esanti diagrama.