Добавь сайт в закладки нажми CTRL+D
Представьте себе две цифры, которые кажутся совершенно несочетаемыми. Первая цифра — возраст Вселенной, равный примерно 13,77 миллиарда лет. Вторая цифра — размер видимой нами области космоса, составляющий порядка 45 миллиардов световых лет.
Возникает вполне резонный вопрос: если ни одно тело не способно перемещаться быстрее света, каким образом наша Вселенная смогла достигнуть такого огромного размера за сравнительно небольшой промежуток времени? Ведь исходя из простейших расчетов, радиус космического пространства должен бы составлять ровно 13,77 миллиарда световых лет.
Но оказывается, всё дело тут вовсе не в нарушении законов природы, а в особенностях устройства самой ткани пространства-времени. Дело в том, что Вселенная реально расширяется быстрее скорости света!
Давайте разберемся подробнее.
Иллюзия прошлого
Когда астроном направляет телескоп на какую-нибудь далекую галактику, он фактически смотрит в прошлое. Фотонам, испущенным той галактикой, потребовались миллионы и даже миллиарды лет, чтобы добраться до Земли. За это время пространство изменилось. Оно постоянно расширялось, постепенно увеличивая расстояния между космическими объектами.
Получается такая ситуация: изначально галактика находилась относительно недалеко от нас, но пока её свет преодолевал путь до наших глаз, пространство вытягивалось и теперь та самая галактика оказалась значительно дальше от своей первоначальной позиции.
Для точного расчета текущего положения объекта используется стандартная космологическая модель — ΛCDM. Эта аббревиатура расшифровывается следующим образом:
- Λ (лямбда) означает тёмную энергию, ответственную за расширение Вселенной,
- CDM (cold dark matter) обозначает холодную тёмную материю, которая удерживает галактики вместе.
Используя эту модель, ученые вычисляют настоящее положение космических тел и общий объём Вселенной. Таким образом, тот самый край, который мы называем границей наблюдаемого мира, расположен на дистанции в 45 миллиардов световых лет от нас.
Пространство расширяется свободно
Может показаться странным, ведь число 45 заметно превосходит цифру 13,77. Значит ли это, что пространство расширяется быстрее света? И не нарушает ли такое явление законы специальной теории относительности?
Отвечаю коротко: нет, не нарушает.
Дело вот в чём. Ограничение скорости света действительно существует и является базовым принципом современной физики. Ни одна материальная частица не способна обогнать свет. Однако специальная теория относительности не накладывает никаких ограничений на сам процесс расширения пространства.
Таким образом, галактики на самом дальнем рубеже Вселенной не движутся сами по себе сквозь пространство со сверхсветовыми скоростями. Просто пространство между ними и нами увеличивается так стремительно, что общая скорость удаления становится выше скорости света.
Красное смещение и разные виды границ
Скорость удаления галактик определяется благодаря феномену красного смещения. Когда объект движется от нас, длина волны излучаемого им света удлиняется, сдвигаясь в сторону красной части спектра. Чем быстрее объект удаляется, тем заметнее этот сдвиг.
При этом важно понимать разницу между тремя основными пределами:
- Расстояние Хаббла: здесь скорость убегания галактик от нас достигает скорости света. Любые объекты, находящиеся дальше, сразу начинают удаляться со сверхсветовой скоростью.
- Горизонт частиц: это край наблюдаемой Вселенной. Сейчас он простирается примерно на 45 миллиардов световых лет. Эти объекты видны лишь потому, что их свет был отправлен много-много лет назад, когда они были намного ближе.
- Космологический горизонт событий: именно эта граница отделяет то, что ещё возможно увидеть от того, что безвозвратно теряется за пределами видимости. Через неё однажды уйдут многие галактики, оставив нас окончательно одних в пространстве.
Горизонт событий: точка необратимости
Что значит находиться вне пределов наблюдения?
Допустим, какая-то галактика расположена на расстоянии 18 миллиардов световых лет от нас. Согласно нашим расчётам, это значит следующее:
- Мы не сможем увидеть события, происходящие там сегодня, поскольку данная дистанция уже превысила величину современного горизонта событий (около 17 миллиардов световых лет).
- Тем не менее, мы продолжим получать сигналы от этой галактики, но только от тех эпох, когда она была ближе к нам. Постепенно наши глаза перестанут воспринимать её настоящие состояния, а свет станет приходить исключительно от давно прошедших времен.
Закат небесного свечения
Модель ΛCDM даёт весьма мрачный прогноз будущего человечества. Свет от наиболее отдалённых объектов будет становиться всё слабее и слабее, растягиваясь красным смещением до практически незаметных длин волн. Со временем все удалённые галактики начнут пропадать за пределами нашего визуального восприятия.
Примерно спустя сто миллиардов лет землянин сможет взглянуть вверх и увидеть абсолютную тьму. Единственными источниками света останутся ближайшие соседи нашей галактики, входящие в состав Местной группы. Всё остальное исчезнет навечно, растворившись в бесконечном расширении пространственно-временного континуума.
Поделись видео: