То, что мы видим в зеркале, показывает, как мы выглядели в прошлом. Для зеркала, расположенного на расстоянии 30 сантиметров, общее время пути света от нашего лица до зеркала и обратно к глазам составляет 2 миллиардные доли секунды — с учётом конечной скорости света. Мы игнорируем это запаздывание, потому что оно меньше периода человеческого старения на 17 порядков величины, если измерять в годах.
Но если бы огромное зеркало находилось на расстоянии 10¹³ световых лет от Земли, мы могли бы видеть, что происходило на Земле в 2026 году до н. э., за год до рождения Иисуса. Такая привилегия — видеть прошлое — дана нам в масштабах всей Вселенной. Благодаря её колоссальным размерам, мы улавливаем свет, испущенный много лет назад, и тем самым наблюдаем, как далекие области выглядели в ранние времена.
Если вы хотите читать больше интересных историй, подпишитесь на наш телеграм канал: https://t.me/deep_cosmos
Есть и другая космическая привилегия, о которой не стоит забывать. Начальные условия после Большого взрыва были одинаковыми с точностью до одной сотой тысячи на всём объёме наблюдаемой Вселенной, пройденном светом с тех пор. Иначе говоря, взрыв произошёл везде одновременно, с этой точностью. Такая синхронность может быть следствием особых начальных условий или же ранней фазы сверхсветового расширения, известной как космическая инфляция.
Но независимо от происхождения, наша космическая удача позволяет нам делать статистические выводы о том, что происходило в нашей области Вселенной, основываясь на наблюдениях далёких её регионов. Подобно тому как, наблюдая за рождением младенцев с нашей ДНК, мы можем понять, как появились мы сами.
Космологические времена измеряются в миллиардах лет. Возраст Вселенной во сто миллионов раз превышает продолжительность жизни Жанны Кальман, самого долгоживущего подтверждённого человека в истории. Поэтому мы привыкли воспринимать Вселенную как нечто статичное — фотоснимок, не меняющийся за нашу жизнь. Хотя на самом деле постоянная Хаббла была иной при нашем рождении, чем сейчас — но её эволюция настолько медленная, что о ней не упоминают даже в учебниках.
Если медицина, усиленная ИИ, сделает людей бессмертными, тогда мы сможем увидеть старение Вселенной. До тех пор — остаётся надеяться на астрономов из других миров, которые могли бы собирать данные в течение миллиардов лет до появления людей. Но если оставаться реалистами и признать наши нынешние ограничения, можем ли мы наблюдать эволюцию Вселенной в реальном времени?
В 1998 году я предложил новую идею, как этого добиться. В своей одиночной научной статье я описал метод для определения дрейфа космологического красного смещения в реальном времени. Лес Лайман-альфа — это серия линий поглощения, наложенных концентрациями атомов водорода вдоль линии зрения к далёким квазарам. Области с плотностью выше средней поглощают свет квазара на длине волны, соответствующей электронному переходу водорода из основного состояния в первое возбуждённое — это и есть переход Лайман-альфа, открытый Теодором Лайманом IV в Гарварде в 1906 году.
Из-за расширения Вселенной скорость удаления и, следовательно, красное смещение (то есть сдвиг спектра к длинным волнам) увеличиваются с расстоянием, как показал Эдвин Хаббл в 1925 году. В результате поглощение водорода на разных расстояниях проявляется как линии Лайман-альфа на разных длинах волн в спектре квазара. Этот «лес» — это своеобразный снимок истории Вселенной.
В статье я предложил, что за несколько десятилетий наши лучшие спектрографы могли бы заметить систематический дрейф красного смещения в лесу Лайман-альфа, наложенном на спектр многих квазаров. Такой дрейф даёт новый способ изучения космического расширения и космологии. Его величина порядка скорости света, делённой на возраст Вселенной. Его измерение можно использовать для уточнения природы тёмной энергии и тёмной материи, заполняющих Вселенную.
После публикации я обнаружил, что космолог Алан Сандадж ещё в 1962 году (год моего рождения) предложил менее практичный метод измерения дрейфа красного смещения для галактик. Сегодня такой эффект часто называют тестом Сандаджа–Лёба в научной литературе.
Несколько дней назад была опубликована попытка измерить дрейф красного смещения в лесу Лайман-альфа. Авторы предприняли первые шаги к наблюдению дрейфа в лесу Лайман-альфа у яркого квазара как индикатора космического расширения в реальном времени.
Они использовали 12 часов наблюдений с помощью передового спектрографа ESPRESSO на Очень Большом Телескопе (VLT) в Чили на протяжении 0,875 лет, наблюдая самый яркий известный квазар J052915.80–435152.0, находящийся на красном смещении 3,962. Как и ожидалось, они зафиксировали нуль-дрейф скорости, то есть результат, согласующийся с отсутствием смещения, но рассчитали, что для обнаружения сигнала с 99% достоверностью понадобится 5400 часов наблюдений в течение 54 лет с помощью будущего Европейского экстремально большого телескопа (ELT) и его спектрографа ANDES.
Это впечатляющее измерение займёт полвека. Чтобы стать свидетелями эволюции Вселенной, потребуется терпение.
Что находится за пределами расстояния, которое свет мог пройти с момента Большого взрыва, — неизвестно. На основе однородности реликтового излучения ранней горячей Вселенной — космического микроволнового фона — можно предположить, что схожие условия существуют на расстояниях в 4000 раз превышающих наш космический горизонт. За этими пределами — всё может быть иначе.
Предположение, что в мультивселенной за пределами нашего горизонта «всё, что может произойти, произойдёт бесконечное число раз», может стать оправданием безответственности в нашей жизни. Оно может позволить кому-то сказать: «Где-то там есть лучшая версия меня, которая ведёт себя правильно, значит, моё поведение здесь не имеет значения в глобальном масштабе».
Но вместо этого мы должны принять ограниченность скорости света, как шоры на глазах лошади, которые не позволяют смотреть по сторонам, а помогают сосредоточиться на дороге вперёд.