Расширяется ли Вселенная со скоростью большей, чем скорость света? Если эта гипотеза верна, то не должны ли вблизи космического горизонта находиться какие-то звезды и галактики, которые внезапно исчезают из нашего поля зрения?
В настоящее время мы считаем, что живем во Вселенной, которая расширяется со все большей скоростью. Пока вы читаете это, Вселенная расширяется со скоростью примерно 70 километров в секунду на мегапарсек. Это означает, что галактика на расстоянии 1 мегапарсека от нас удаляется со скоростью около 70 км/с, другая галактика на расстоянии 2 мегапарсека удаляется со скоростью 140 км/с и т. д. Это закон Хаббла. По этой же логике можно математически рассчитать, насколько далеко должна быть расположена галактика, чтобы она удалялась от нас со скоростью света. Оказалось, что это расстояние равно 4300 мегапарсек. Это расстояние определяет «сферу Хаббла», воображаемую сферу с нами в центре, за пределами которой все удаляется быстрее скорости света. Обратите внимание, что поскольку Вселенная расширяется с ускорением, то радиус сферы Хаббла увеличивается с течением времени.
Можем ли мы увидеть свет, исходящий от галактик за пределами сферы Хаббла? Получение света от источника, движущегося быстрее скорости света, может показаться невозможным, но на самом деле это не так. Представьте себе галактику за пределами сферы Хаббла, посылающую световой импульс на Землю. Импульс пытается достичь нас, но его «утаскивает» от Земли область космоса, удаляющаяся быстрее света. Похоже, что мы никогда не получим этот импульс, но подождите минутку! По мере расширения Вселенной расширяется и сфера Хаббла. Теперь, если скорость, с которой расширяется сфера Хаббла, больше, чем скорость, с которой фотон удаляется от нас, то импульс в конечном итоге переместится из сверхсветовой области в область, удаляющуюся от нас со скоростью меньшей, чем скорость света. Получается, что если импульс проходит через область удаляющуюся от нас со скоростью меньше скорости света, то он в конце концов достигнет нас. Суть в том, что мы все еще можем наблюдать галактики, удаляющиеся быстрее скорости света! Другими словами, сфера Хаббла не является пределом наблюдаемой Вселенной.
Как мы можем сказать, что Вселенная расширяется быстрее скорости света? Длина волны светового импульса, проходящего через пространство, увеличивается по мере расширения пространства, делая свет более красным. Астрономы измеряют так называемое космологическое красное смещение, поэтому далекие галактики характеризуются красным смещением. Чем больше красное смещение галактики, тем быстрее она удаляется от нас. Для любой правдоподобной модели нашей расширяющейся Вселенной существует относительно простое преобразование красного смещения в скорость удаления. Поэтому неудивительно, что некоторые из наблюдаемых нами галактик демонстрируют красные смещения, соответствующие сверхсветовым скоростям их удаления!
Наконец, следует отметить, что на практике удаляющаяся галактика может «исчезнуть» из нашего поля зрения из-за космологического красного смещения. Свет, исходящий от галактики, становится все краснее, выходя из зоны видимости наших инструментов. Кроме того, время между последовательными импульсами света увеличивается настолько, что галактика тускнеет, пока не исчезнет.
Чтобы первыми узнавать о последних космических открытиях и новых интересных фактах о Вселенной подписывайтесь на канал «Глубины космоса» в Телеграм
