Universum är en stor plats – och blir större hela tiden – så i stor skala rör sig alla obundna strukturer bort från varandra. Så när vi tittar ut på avlägsna föremål måste vi påminna oss själva om att vi inte bara ser dem som de såg ut förr, när ljuset som träffar våra ögon först lämnade dem, utan också att de inte längre är på den plats där de verkar vara.
Denna fråga når en extrem när vi betraktar observationer av de första lysande stjärnorna och galaxerna – med galaxen UDFy-38135539 har för närvarande rekordet som det mest avlägsna objekt som observerats och ett av de yngsta, existerande för 13,1 miljarder år sedan – även om UDFj-39546284 kan bli nästa utmanare vid 13,2 miljarder år gammal, med förbehåll för ytterligare spektroskopisk bekräftelse.
UDFy-38135539 har en rödförskjutning (z) av 10 och ger inget mätbart ljus vid synliga våglängder. Även om ljus från det tog 13,1 miljarder år sedan att nå oss – är det inte korrekt att säga att det är 13,1 miljarder ljusår bort. Under den mellanliggande perioden har både den och vi flyttat längre ifrån varandra.
Så det är inte bara längre bort nu än det ser ut, utan när ljuset som vi ser nu först sändes ut, var det och den plats som vi nu upptar mycket närmare varandra än 13,1 miljarder ljusår. Av denna anledning verkar den större, men mycket mörkare än den skulle se ut i ett statiskt universum – där den verkligen kan vara 13,1 miljarder ljusår bort.
Så vi måste klargöra UDFy-38135539s avstånd som ett färdavstånd (beräknat från dess skenbara avstånd och universums antagna expansionshastighet). Denna beräkning skulle representera det rätta avståndet mellan oss och det – som om ett måttband skulle kunna vara detjust nuomedelbart lagt sig mellan oss och den.
Detta avstånd beräknas vara cirka 30 miljarder ljusår. Men vi gissar bara att UDFy-38135539 fortfarande finns där – mer troligt att den har smält samman med andra unga galaxer – kanske blir en del av en enorm spiralgalax som liknar vår egen Vintergatan, som i sig innehåller stjärnor som är över 13 miljarder år gamla.
Det observerbara - eller indikerade - universum. Även detta kan bara vara en liten del av hela bollspelet. I denna skala är vår omedelbara galaktiska grannskap, Jungfruns superkluster, för liten för att ses. Och det är extremt osannolikt att det representerar universums centrum. Kredit: Azcolvin429.
Det sägs allmänt att avståndet till partiklarna som sänder ut den kosmiska mikrovågsbakgrunden är cirka 45,7 miljarder ljusår bort – även om fotonerna som dessa partiklar emitterade bara har färdats i nästan 13,7 miljarder år. På samma sätt, genom slutledning, är den absoluta kanten av det observerbara universum 46,6 miljarder ljusår bort.
Du kan dock inte dra slutsatsen att detta är universums faktiska storlek - och du bör inte heller dra slutsatsen att den kosmiska mikrovågsbakgrunden har ett avlägset ursprung. Din kaffekopp kan innehålla partiklar som ursprungligen sände ut den kosmiska mikrovågsbakgrunden – och fotonerna de sänder ut kan vara 45,7 miljarder ljusår bort nu – kanske just nu samlas in av utomjordiska astronomer som därför kommer att ha sitt eget universum med en radie på 46,6 miljarder ljusår att sluta sig till. – de flesta kan de inte heller direkt observera.
Alla universella invånare måste sluta sig till universums skala från åldern på fotonerna som kommer till oss och annan information som de bär. Och detta kommer alltid att vara historisk information.
Från jorden kan vi inte förvänta oss att någonsin få veta om något som händerjust nui objekt som är längre bort än ett färdavstånd på cirka 16 miljarder ljusår, vilket är den kosmiska händelsehorisonten (motsvarande en rödförskjutning på cirka z = 1,8).
Detta beror på att dessa objekt ärjust nuviker från oss snabbare än ljusets hastighet, även om vi kan fortsätta att få uppdaterade historiska data om dem i många miljarder år framöver – tills de blir så rödförskjutna att de verkar blinka ur existens.
Ytterligare läsning: Davis och Lineweaver. Expanderande förvirring: vanliga missuppfattningar om kosmologiska horisonter och universums superluminala expansion.