Расширение Вселенной: почему галактики уносятся быстрее света и что нас ждет через 100 миллиардов лет

Астрофизик Пол Саттер объяснил фундаментальное свойство расширяющейся Вселенной: скорость удаления дальних галактик давно превышает скорость света, и это не нарушает специальную теорию относительности. Более того, это явление имеет прямые следствия для будущего: через 100 миллиардов лет все галактики за пределами Местной группы исчезнут с наших «экранов».

Почему радиус наблюдаемой Вселенной больше ее возраста

Возраст наблюдаемой Вселенной составляет около 13,77 миллиарда лет. Казалось бы, именно таким должен быть и ее радиус — свет не мог пройти большее расстояние. Однако сегодня радиус наблюдаемой Вселенной достигает примерно 45 миллиардов световых лет. Этот разрыв объясняется тем, что пространство расширялось все то время, пока свет путешествовал к нам. Фотоны пришли от объектов, которые сегодня находятся гораздо дальше, чем в момент испускания света.

Скорость удаления и расстояние Хаббла

Скорость удаления галактики определяется ее расстоянием до наблюдателя и постоянной Хаббла. На так называемом расстоянии Хаббла, которое составляет примерно 13,77 миллиарда световых лет, скорость удаления ровно равна скорости света. Галактики, находящиеся дальше этого предела, буквально уносятся быстрее световой волны.

Однако это не противоречит специальной теории относительности, которая запрещает лишь движение материи через пространство со скоростью, превышающей скорость света. В данном случае расширяется само пространство. Такой тип движения не ограничен.

Почему мы видим галактики за расстоянием Хаббла

Свет от галактик, находящихся за пределом Хаббла, был испущен миллиарды лет назад, когда эти галактики были ближе к нам и пространство расширялось медленнее. Часть этих фотонов в итоге добралась до Земли, хотя сегодня их источники удаляются со сверхсветовой скоростью. Это возможно потому, что на момент испускания света скорость удаления галактик была меньше скорости света, и только за время путешествия фотонов она превысила этот предел.

Космологический горизонт событий

Существует и более жесткая граница — космологический горизонт событий, находящийся примерно на расстоянии 17 миллиардов световых лет. За ним любой сигнал, испущенный прямо сейчас, никогда не достигнет нас. Из-за ускоренного расширения, которое поддерживает темная энергия, этот горизонт в конечном счете перестанет расти и зафиксируется примерно на 60 миллиардах световых лет.

Будущее наблюдаемой Вселенной

Через 100 миллиардов лет каждая галактика за пределами Местной группы (в которую входят Млечный Путь, Андромеда и несколько десятков карликовых галактик) исчезнет за горизонтом навсегда. Будущие цивилизации унаследуют Вселенную, которая будет выглядеть почти пустой: за пределами местного скопления не будет видно ни одной звезды или галактики.

Для них не будет возможности узнать о существовании темной материи, темной энергии или Большого взрыва — эти понятия станут недоступны для наблюдения, и космология как наука может просто не возникнуть. Наше положение уникально: мы живем именно в то время, когда Вселенная еще достаточно молода, чтобы мы могли наблюдать ее прошлое и понять ее эволюцию. Через миллиарды лет эта возможность будет навсегда утрачена.