Chúng ta có thể theo dõi vật chất qua thời gian bằng cách nhìn vào các độ sâu khác nhau trong không gian?

Nếu chúng ta nhìn lại đủ xa, chúng ta có thể thấy tất cả nguồn gốc của vũ trụ, vậy liệu có khả thi, ngay cả khi không khả thi, chúng ta có thể theo dõi lịch sử của một số vật chất khi nó di chuyển trong không-thời gian? Tôi muốn hiểu làm thế nào nhìn vào các độ sâu khác nhau trong không gian và thời gian có mối tương quan với nhau về vấn đề được quan sát.

Chẳng hạn, liệu có thể nhìn sâu vào một phần không gian và thời gian nhất định để tìm ra một thiên hà nào đó góp phần vào vấn đề tạo nên Dải Ngân hà ngày nay? Sau đó bằng cách nào đó theo nó xuyên không-thời gian bằng cách nhìn vào các độ sâu và vị trí khác nhau trong không gian, và xem nó trở thành một phần của Dải Ngân hà như thế nào?

Liệu có thể nhìn sâu vào một phần không gian và thời gian nhất định để tìm ra một thiên hà nào đó góp phần vào vấn đề tạo nên Dải Ngân hà ngày nay?

Không, điều đó là không thể. Nếu chúng ta có thể làm điều đó, điều đó có nghĩa là vật chất truyền từ đây đến đây nhanh hơn ánh sáng ở đây và vật chất không thể đi nhanh hơn trong không gian so với ánh sáng.

Tất cả những gì chúng ta có thể làm là nhìn vào các thiên hà tương tự như Dải Ngân hà vào thời điểm trước đó. Và do sự giãn nở của không gian, các thiên hà này thậm chí còn ở xa chúng ta hơn so với khi chúng phát ra ánh sáng mà chúng ta đang thấy bây giờ.

Các thiên hà phát triển (phần lớn) trong sự cô lập với nhau, ngoài sự hợp nhất hoặc va chạm thường xuyên giữa các thiên hà lân cận. Khoảng cách giữa các thiên hà khá lớn, do đó, cần rất nhiều thời gian để vật chất di chuyển từ thiên hà này sang thiên hà khác và vật chất chủ yếu bị ràng buộc bởi lực hấp dẫn của thiên hà. Tốc độ thoát của thiên hà khá cao, mặc dù ngôi sao thỉnh thoảng bị văng ra khỏi thiên hà bởi các sự kiện thảm khốc như vụ nổ siêu tân tinh. Nhưng ngay cả sau đó, các cơ quan lừa đảo như vậy chủ yếu kết thúc trong không gian liên thiên hà. Tỷ lệ của chúng kết thúc ở một thiên hà khác là khá mỏng.

Bạn sẽ phải bắt kịp ánh sáng mang thông tin bạn tìm kiếm. Nó đã đi được vài tỷ năm vào thời điểm này (Trái đất là ~ 4.3B). Vì vậy, bạn có thể theo dõi sự hình thành của Trái đất (Dải ngân hà, bất cứ điều gì), nếu bạn có thể dịch chuyển tức thời hàng tỷ năm ánh sáng từ đây.

Khi chúng ta quan sát các thiên hà xa xôi và bắt đầu, thứ chúng ta đang thấy là ánh sáng "cũ". Các sự kiện mà chúng ta thấy xảy ra nhiều năm trước. Nếu chúng ta thấy một thiên hà hình thành và thiên hà đó cách xa 10 tỷ năm ánh sáng, thì thiên hà đó đã hình thành. Cấu hình của nó tại thời điểm này rất khác so với những gì chúng ta thấy. Trên thực tế, một số ngôi sao của nó đã bị đốt cháy. Tương tự, nếu bạn sống ở (hoặc có thể dịch chuyển tức thời đến) thiên hà đó, bạn sẽ thấy Dải Ngân hà khi nó xuất hiện 10B năm trước.

Để xem sự hình thành của Dải Ngân hà, bạn cần một cách để quan sát các photon cách chúng ta ~ 5 tỷ năm ánh sáng.

Một cách để thực hiện điều này là tìm một tấm gương ở không gian xa và nhìn vào hình ảnh phản chiếu của chính chúng ta trong đó. Trọng lực của các lỗ đen có thể khiến các photon quay hoàn toàn và quay lại với chúng tôi: /physics/225693/USE-a-naken-black-hole-as-a-mirror

Tuy nhiên, với công nghệ hiện tại của chúng tôi vẫn không thể thực hiện được vì một lượng nhỏ photon từ sự phản xạ của chúng tôi sẽ bị mất trong số những thứ khác, chẳng hạn như bức xạ từ các ngôi sao đằng sau lỗ đen. Nó sẽ đòi hỏi một mảng kính viễn vọng khổng lồ để có đủ độ phân giải để thu thập đủ và giải quyết hướng của chúng đủ chính xác. Đây chỉ là một phỏng đoán, nhưng nó sẽ là một cái gì đó trên quy mô hàng tỷ kính thiên văn được định vị chính xác trong nhiều năm ánh sáng.