Почему при возрасте Вселенной 13,8 млрд. лет, её наблюдаемый диаметр равен 93 млрд. световых лет?

Этот действительно интересный вопрос задал мне один из постоянных читателей канала.

Давайте попробуем разобраться. Пусть и очень грубо, но Вселенную можно представить в виде шара с наблюдателем в центре (согласен, тут вопросов тоже не мало). Максимальное расстояние, до которого, скажем так, мы можем «дотянуться», — 46,5 млрд. световых лет. В диаметре получается 93 млрд. световых лет. Но ведь возраст Вселенной 13,8 млрд. лет. Как это получилось?

Данные проекта «Слоановский цифровой небесный обзор» (SDSS), в рамках которого была опубликована самая большая и подробная трёхмерная карта Вселенной на сегодняшний день. © SDSS

Поговорим, например, о самой удалённой галактике, из известных сегодня, (UDFj-39546284), которая, согласно имеющимся наблюдательным данным, находится на расстоянии около 13,4 млрд. световых лет (читай, почти на краю Вселенной). Дело в том, что это не расстояние до объекта, а расстояние, с которого стартовал свет этого объекта в нашем направлении. Этот свет летел до нас 13,4 млрд. лет, а галактика всё это время удалялась от нас из-за расширения Вселенной, что, в первую очередь, можно понять по красному смещению (кстати, космологическое красное смещение однозначно наблюдается именно у очень отдалённых галактик).

Таким образом, один полученный сигнал даёт нам сразу три расстояния:

• Расстояние, на котором находились наблюдатель и наблюдаемый объект в момент испускания последним света (сигнала).
• Расстояние, которое преодолел сигнал до фиксации его наблюдателем.
• Расстояния, на котором находятся наблюдатель и наблюдаемый объект в момент получением первым сигнала.

Расстояние до реликтового излучения, вычисленное по уровню красного смещения.

Возвращаясь к самой удалённой галактике, можно сказать, что она была на расстоянии примерно 1,1 млрд. световых лет, когда испустила свет в нашем направлении (примерно через 380 млн. лет после Большого взрыва), который шёл до нас 13,4 млрд. лет, ну а сама галактика теперь на расстоянии около 33 млрд. световых лет от нас.

Хорошо, но что там с расстоянием до края наблюдаемой Вселенной, которое аж 93 млрд. световых лет? Оно вычислено по расстоянию до реликтового излучения, которое равно примерно 46,5 млрд. световых лет. Таким образом, Вселенная для нас — шар, ограниченный реликтовым излучением, расстояние до которого около 46,5 млрд. световых лет во всех направлениях.

Подписывайтесь на S&F, канал в Telegram и чат для дискуссий на научные темы.