Сколько галактик мы уже больше никогда не увидим?
Одним из самых больших сюрпризов для человечества стало не то, что пространство расширяется, а то, что расширяется все быстрее и быстрее. Чем дальше галактики от нас, тем быстрее они от нас удаляются. В определенный момент, как нетрудно догадаться, эти галактики будут удаляться от нас быстрее скорости света, а значит вы не только никогда их не достигнете, но даже и не увидите. Почему? Насколько много галактик навсегда исчезли из нашего поля зрения? В зависимости от того, что подразумевать под «исчезли», ответ может быть: или все, или ничего. Давайте разбираться.
Вся наша космическая история, теоретически, хорошо понята, но только в качественном смысле. То есть за счет наблюдательного подтверждения и разоблачения различных стадий развития Вселенной в прошлом, которые должны были происходить, как то формирование первых звезд и галактик. Мы думаем, что понимаем космос, и не безосновательно. Большой Взрыв устанавливает фундаментальный предел того, насколько далеко мы можем заглянуть в любом направлении.
Вообще, мы видим галактики по следующим причинам:
- они формируют звезды,
- которые создают свет,
- который путешествует по Вселенной,
- которая расширяется,
- пока не достигнет наших глаз.
Вроде бы все достаточно просто. Да? Поэтому, когда мы смотрим на Вселенную, мы ожидаем увидеть галактики всюду и везде. Только не видим.
Первая причина достаточно проста: у Вселенной было ограниченное количество времени, чтобы все это сделать. Большой Взрыв породил Вселенную примерно 13,8 миллиарда лет назад, и первые звезды сформировались спустя десятки или сотни миллионов лет. Прямо сейчас этот самый первый свет доходит до глаз людей и объективов нашего сложного оборудования. Постепенно доходит свет из все более далеких галактик.
Не все галактики видны. Наша Вселенная расширялась из-за того, что в ней было: смесь излучения, нейтрино, обычной материи, темной материи и темной энергии. Исходя из истории Вселенной, свет может прибыть с расстояния до 46 миллиардов световых лет.
Но это не значит, что объект, который сегодня находится в 46 миллиардах световых лет, будет излучать что-то, что мы сможем увидеть. Это значит лишь то, что если объект испускал свет 13,8 миллиарда лет назад, мы получим этот свет сейчас, спустя 13,8 миллиарда лет. И это значит, что объект, который испускал его тогда, сегодня будет в 46 миллиардах световых лет от нас. Это предел того, что мы можем увидеть в наблюдаемой Вселенной.
Нетрудно подсчитать, что мы сможем увидеть всего не больше 2 триллионов галактик. Это огромное количество, и постепенно все они будут открываться нам. Все галактики, которые мы когда-либо могли наблюдать, пока у них есть звезды, никуда не денутся, плюс откроются новые. Даже тот факт, что расширение Вселенной ускоряется, не изменит этого. Как только свет прибудет от далекого объекта, пока этот объект будет испускать фотоны, расширение Вселенной не остановит их прибытие. В этом отношении из нашего поля зрения не исчезло ни одной галактики.
Но расширение Вселенной, особенно ускоряющееся, окажет влияние на следующие две вещи:
- В будущем появится предел того, насколько далеко мы сможем наблюдать удаленные объекты.
- Предел существует и сегодня, и он меняется со временем, относительно того, насколько далеко галактики могут быть от нас и посылать нам новый свет.
Сегодня мы можем заглянуть в лучшем случае на 46 миллиардов световых лет. Это текущий предел видимости. Мы можем рассчитать и будущий предел видимости и найти, что он на 33% больше текущего: 61 миллиард световых лет. Однажды мы сможем наблюдать порядка 4,7 триллиона галактик, а по прошествии достаточного количества времени прибудет и свет сверхдалеких галактик.
Но это по большей части свет, который, с нашей точки зрения, был излучен миллиарды и миллиарды лет назад. Когда мы смотрим на далекие части Вселенной, мы не только смотрим назад во времени, но и видим галактики, которых уже давно нет. Следовательно, свет, который эти галактики излучают сегодня, спустя 13,8 миллиарда лет после Большого Взрыва, никогда до нас не дойдет. Дело в том, что Вселенная расширяется и ее расширение ускоряется. Далекие галактики не только удаляются от нас по мере растяжения ткани пространства, но и делают это все быстрее и быстрее. Уже сейчас галактики за пределом 15-16 миллиардов световых лет удаляются от нас быстрее скорости света.
То есть, даже если бы мы сегодня отправились на космическом корабле, который движется на околосветовой скорости, мы никогда не добрались бы до этих галактик. Свет, который мы излучаем сегодня, никогда до них не дойдет, как и их свет — до нас. И значит:
- 96,7% галактик, которые мы можем наблюдать сегодня, уже ушли безвозвратно.
- 98,6% галактик, которые мы будем когда-либо наблюдать, уже ушли безвозвратно.
- Приблизительно 66 миллиардов галактик все еще достижимы для нас сегодня.
Другими словами, в будущем у нас будет в общей сложности 4,7 триллиона галактик для обзора. И 4,634 триллиона из них уже навсегда недостижимы, даже если двигаться к ним на скорости света.
Это проблема, которая со временем станет только хуже. Сейчас, если предположить, что в каждой из этих 66 миллиардов галактик столько же звезд, сколько и в Млечном Пути — 400 миллиардов, — это значит, что около 60 000 звезд исчезают из нашего поля зрения каждую секунду. Это 300 000 звезд, исчезнувших, пока вы читали это предложение. И еще 200 000, пока читали это. Мы все еще сможем увидеть их старый свет, но любой новый, созданный ими свет уже никогда не дойдет до нас.
Конечно, нам останется много Вселенной для исследований. Мы все еще видим самые далекие галактики, даже те, которых никогда не достигнем, просто глядя на их старый свет. Но с каждым моментом все меньше и меньше Вселенной остается на расстоянии вытянутой руки. Больше 98% всех галактик, которые мы исследуем визуально, никогда не приютят нашего брата. С каждым мгновением бездействия исчезает шанс на контакт.
