Насколько велика Вселенная? Ответ на этот вопрос не прост. Мы знаем кое-что об наблюдаемой Вселенной, то есть о той, которую, как следует из определения, мы можем наблюдать.
Глядя на безоблачное, безлунное, черное ночное небо, желательно зимой, в мороз и вдали от городских построек, может сложиться впечатление, что вы смотрите в бездну космического пространства. На небе мы видим — казалось бы — миллионы звезд, как близких, так и очень далеких. Более того, если мы знаем, где искать, мы также можем легко найти шаровые скопления, рассеянные скопления и, наконец, близлежащую Галактику Андромеды, которая — о чем мало кто знает — видна невооруженным глазом, без бинокля или телескопа.
Впечатление одно, реальность другое. Невооруженным глазом на ночном небе при идеальных погодных условиях мы можем увидеть не более нескольких тысяч звезд. Да, кажется, что их больше, но мы видим только относительно яркие из них, лежащие в непосредственной близости от нас.
Самая далекая звезда, видимая невооруженным глазом, — V762 Cas в созвездии Кассиопеи. Это 16 308 световых лет от Земли. Если сравнить ее с ближайшей к нам Проксимой Центавра, которая находится всего в 4,26 световых года от Земли (и которую нельзя увидеть невооруженным глазом, потому что она слишком тусклая), она может показаться далекой от нас.
Когда мы накладываем это расстояние на визуализацию нашей галактики Млечный Путь, диаметр которой составляет около 100 000 световых лет, оказывается, что мы действительно видим невооруженным глазом только наше непосредственное окружение и больше ничего.
Если этого недостаточно, нас убьет еще один факт. В нашей галактике примерно 200-400 миллиардов звезд. Что ж, в идеальных условиях мы видим около 5000, а в нашей галактике, на нашем местном космическом заднем дворе, есть еще 199 999 995 000 других звезд, которых мы не увидим невооруженным глазом. Отсюда можно сделать вывод, что мы на самом деле ничего не видим.
Каков размер Вселенной?
В начале масштаб приходится значительно увеличивать. Млечный Путь является частью группы из примерно пятидесяти галактик, известной как Местная группа галактик. Охватывая около 10 000 000 световых лет, она имеет множество карликовых галактик, которые вращаются вокруг трех настоящих гигантов — Галактики Андромеды, Млечного Пути и Галактики Треугольника. Самая крупная из них — Галактика Андромеды (Туманность Андромеды) — имеет диаметр в два раза больше Млечного Пути. Галактика Треугольника вдвое меньше Млечного Пути.
Ланиакея — наше сверхскопление галактик
Только 8 лет назад, в 2014 году, ученые обнаружили, что наша местная группа является частью еще одной, гораздо более крупной структуры, называемой сверхскоплением Ланиакея. Размер этой структуры порядка 500 миллионов световых лет. В его недрах насчитывается около 100 000 галактик, сгруппированных в четыре подгруппы. Одно из них — Местное сверхскопление, на окраине которого находится описанная выше Местная группа с Млечным Путем. Таких групп, как наша, в Ланиакее не меньше пятисот. Среди скоплений есть также, среди прочего, Локальная пустота и множество других связанных пустот.
Однако стоит отметить, что сверхскопления представляют собой скопления групп галактик, не связанных между собой гравитацией, поэтому со временем составляющие их элементы могут рассеяться по Вселенной.
Что такое наблюдаемая Вселенная?
Наука отлично справляется со всеми процессами, происходящими во Вселенной, начиная с доли секунды после Большого Взрыва. Что было раньше? Откуда произошел Большой взрыв и было ли что-то еще до него? Ответы на эти вопросы находятся за пределами нашей досягаемости.
Не лучше и в пространственном измерении. С момента Большого взрыва Вселенная постоянно расширялась. Из-за влияния пока неизвестной темной энергии процесс расширения Вселенной постоянно ускоряется.
Здесь нашим основным ограничением является скорость света. Свет распространяется в вакууме со скоростью 299 792 458 м/с. Поскольку Большой взрыв произошел около 13,8 миллиарда лет назад, заглянув в самые дальние регионы Вселенной, мы сможем увидеть те фотоны, которым потребовалось 13,8 миллиарда лет, чтобы добраться до нас.
Стоит отметить, что объекты, излучавшие эти фотоны, продолжали удаляться от нас по мере расширения Вселенной. В результате самые отдаленные объекты, которые мы можем видеть во Вселенной, должны находиться на расстоянии около 46,6 миллиарда световых лет от нас. Этот луч отмечает сферу, известную как наблюдаемая Вселенная.
Таким образом, это название указывает на то, что все, что находится вне этой сферы, остается для нас ненаблюдаемым. Более того, из-за все более быстрого расширения Вселенной последующие объекты, находящиеся в настоящее время в пределах наблюдаемой Вселенной, будут выходить за ее пределы.
Вселенная больше, чем ее наблюдаемая часть
Здесь стоит отметить, что Вселенная намного больше, чем наблюдаемая Вселенная, и некоторые ученые допускают, что она бесконечна. Но то, что лежит за пределами наблюдаемой Вселенной, мы никогда не сможем увидеть, потому что объекты, находящиеся на достаточно больших расстояниях, удаляются от нас (вследствие расширения Вселенной) быстрее, чем со скоростью света.
Поэтому свет, излучаемый ими, будет лететь к нам со скоростью света, а расстояние между ними и нами будет расти еще быстрее, так что этот свет никогда не сможет достичь нас.
Вот любопытство
Представьте, что мы смотрим в какой-либо направлении в сильный телескоп (желательно космический) и видим галактику X, удаленную на 10 миллиардов световых лет. В этот момент мы можем осознать, что гипотетические обитатели галактики Х, если они достигнут нашего уровня технологий, смогут увидеть Млечный Путь, но никогда не смогут увидеть Млечный Путь, потому что он будет находиться за пределами их обозримого пространства Вселенной.
Точно то же самое относится и к обитателям галактики Y. Они тоже могли нас видеть, но галактики X для них просто не существует и в связи с расширением Вселенной никогда не будет существовать. Это дает пищу для размышлений.
Предположим на мгновение, что Вселенная не бесконечна, а в десять раз больше нашей наблюдаемой Вселенной. Это будет означать, что мы находимся вне ее наблюдаемой области для 99,9 % Вселенной, то есть мы просто не существуем для нее и остаемся вне ее познания. Вы должны признать, что такая мысль требует смирения. Внезапно наша уникальность превращается в пыль.
В видимой нам сфере Вселенной есть даже несколько сотен миллиардов галактик. Все остальное, что дальше от нас, находится за нашим так называемым горизонтом частиц. Этот горизонт определяет наибольшее расстояние, с которого частицы, в том числе и фотоны, могли бы достичь нас на протяжении всей Вселенной.
Мы живем в удобное время
Мы должны радоваться тому, что живы, пока живы. Первые девять миллиардов лет истории Вселенной не существовало ни Земли, ни человечества. По какой-то иронии судьбы 4,6 миллиарда лет назад стареющая звезда взорвалась, подтолкнув окружающий ее газ и пыль к гравитационному коллапсу множества локальных скоплений холодного газа и пыли.
Из этой одной плотности образовалось Солнце, а вокруг него планеты и луны, составляющие Солнечную систему. Спустя еще несколько миллиардов лет на поверхности одной из планет возникла многоклеточная жизнь, которая в ходе эволюции привела к созданию человека, кропотливо создавшего цивилизацию, способную познавать Вселенную.
В результате через 13,8 миллиарда лет после сотворения Вселенной с маленькой голубой планеты, вращающейся вокруг средней звезды, кто-то наблюдает за Вселенной вокруг нас. На данный момент мы можем наблюдать сотни миллиардов галактик.
Мы должны воспользоваться этой возможностью, потому что, если тот же самый долгосрочный процесс повторится где-то еще во Вселенной через несколько миллиардов лет, даже если цивилизация, обосновавшаяся там, будет иметь лучшие инструменты наблюдения, она не сможет увидеть столько галактик, сколько мы.
Расширение Вселенной каждый миллиард лет будет удалять с неба все больше галактик, которые уйдут за горизонт частиц. Кроме того, люди на Земле через 5-6 миллиардов лет не смогут увидеть большинство объектов за пределами нашего сверхскопления галактик. Теперь мы можем сделать для них фотографии на память, чтобы они увидели, что потеряли, когда появились с таким опозданием.
