Има две числа, които на пръв поглед си противоречат. Вселената

Има две цифри, които на пръв взор си опонират. Вселената е на 13,77 милиарда години. Но радиусът на следената от нас част от космоса е към 45 милиарда светлинни години.

Това поражда състоятелен въпрос. Ако нищо не може да се движи по-бързо от светлината, по какъв начин Вселената е повишена до такива размери за толкоз малко време? Не би ли трябвало радиусът да е 13,77 милиарда светлинни години?

Отговорът се крие в механиката на пространството. И да, съгласно ново проучване Вселената в действителност се уголемява по-бързо от скоростта на светлината.

Капанът на усещането

Когато астрономите улавят светлината от някоя далечна вселена, те гледат обратно във времето. Тази светлина е минала милиарди години, с цел да доближи до обектива на телескопа. Но до момента в който фотоните са пътували през пустотата, самата пустош се е трансформирала. Вселената непрестанно се уголемява, като усилва междинното разстояние сред обектите.

Така че в този случай имаме работа с движеща се цел. Галактиката е излъчила тази светлина, когато въпросната вселена е била относително близо. Докато светлината е пътувала, пространството се е разтягало. Докато получим сигнала, източникът на този сигнал е минал дълъг път от началната си точка.

За да схванат къде се намира обектът в този момент, учените употребяват общоприетия космологичен модел, ΛCDM.

Λ (Ламбда) се отнася до тъмната сила, която е виновна за ускоряването на разширението. CDM (Cold Dark Matter) се отнася до студената тъмна материя, която държи галактиките дружно.

Именно този модел ни дава опция да изчислим действителното разстояние и действителния мащаб на Вселената. Това, което през днешния ден виждаме като завършек на наблюдаемата Вселена, е на 45 милиарда светлинни години от нас. Тази граница се назовава небосвод на частиците или асоцииран небосвод. Това е нашият наблюдаем балон на пространството.

Времевата линия на Вселената. Графиката демонстрира еволюцията на Космоса в продължение на 13,77 милиарда години

Нима Айнщайн го е забранил?

45 милиарда повече от 13,77. Така че скоростта на разширение надвишава скоростта на светлината. Това не нарушава ли Специалната доктрина на относителността?

Не.

Ограничението на скоростта на светлината е фундаментален закон на физиката, само че той се ползва единствено локално. Нито един веществен обект не може да се движи в пространството по-бързо от фотона. Никога няма да построим ракета, която да изпреварва личния си лъч на прожектора.

Но Специалната доктрина на относителността не споделя нищо за скоростта на разширение на самото пространство. Галактиките в края на Вселената не се движат в пространството със свръхсветлинна скорост. Именно самото пространство сред нас и тях се основава толкоз бързо, че кумулативният резултат надвишава скоростта на светлината.

Червеното отместване и трите хоризонта

Измерваме тази скорост посредством аленото отместване. Колкото по-бързо се отдалечава даден обект, толкоз повече светлината му се измества към алената част на спектъра. Тъй като пространството се уголемява на всички места, колкото по-далеч е даден обект, толкоз повече пространство има сред нас и толкоз по-бързо той се отдалечава.

Тук е значимо да се прави разлика сред трите граници, които постоянно се бъркат:

Разстоянието на Хъбъл (13,77 милиарда светлинни години). Точката, в която скоростта на отдалечаващите се от нас галактики е равна на скоростта на светлината. Всичко, което е по-далеч, се отдалечава със свръхсветлинна скорост сега. Хоризонтът на частиците (~45 милиарда светлинни години). Границата на наблюдаемата Вселена. Виждаме тези обекти единствено тъй като светлината им е била излъчена в далечното минало, когато са били доста по-близо до нас. Хоризонтът на космологичните събития (сега ~17 милиарда, последна граница ~60 милиарда). Най-критичната граница. Всичко, което я пресече в този миг, вечно губи опцията да ни изпрати сигнал за днешното си положение. Именно тази граница дефинира сюжета на окончателната самотност.

Модел на цялата следена Вселена с диаметър към 93 милиарда светлинни години (да не се бърка с радиуса, който дефинира дистанцията до хоризонта). Мащабът е толкоз голям, че всяка дребна „ песъчинка “ в това изображение не е звезда, а големи групи от космически суперкупове. Свръхкупът Дева, в който се намира нашият Млечен път, е в самия център, само че е прекомерно дребен, с цел да се види.

Точката, от която няма връщане

Космологичният небосвод на събитията работи като филтър на причинно-следствената връзка.

Ако една вселена се намира на 18 милиарда светлинни години от нас:

Ние няма да забележим какво се случва в нея през днешния ден (тъй като 18 > 17). Връзката с нейното настояще е изгубена вечно. Но ние ще продължим да виждаме тази вселена. Ще следим нейното далечно минало – светлината, която е излъчвала преди милиарди години, когато е била доста по-близо до нас. С течение на времето нашият взор (хоризонтът на частиците) ще се разшири до границата от над 60 милиарда светлинни години. Но колкото по-далеч е един обект, толкоз по-древен ще ни наподобява той.

Самотното бъдеще

Перспективата, която рисува моделът ΛCDM, е много мрачна. Светлината от най-отдалечените обекти ще претърпи възходящо алено отместване. Дължините на вълните ще се разтеглят толкоз надалеч, че ще станат невидими за всички измервателни уреди.

Галактиките ще пресекат хоризонта на събитията и ще изчезнат от нашето зрително поле. Изчислено е, че след към 100 милиарда години наблюдаващ на нашата вселена (или на това, което е останало от нея) ще вижда изцяло черно небе. Ще останат забележими единствено обектите от Местната група галактики, гравитационно свързани с нас. Всичко останало ще изчезне вечно, заличено от разширението на пространството.

(function() { const banners = [ // --- БАНЕР 1 (Facebook Messenger) --- `