Что находится на краю Вселенной?
В современном мире, обремененные простыми житейскими проблемами, мы порой хотим улететь не то что в космос, а на край Вселенной, где эти неприятности нас точно не найдут. Улететь куда-нибудь, где нет плохой погоды, шумных соседей, горы немытой посуды и других бытовых проблем. А вы хоть раз задумывались о том, что нас там ждет, что находится на краю Вселенной? Да и что вообще можно понимать под определением «край света»? Черная непроходимая стена, пропасть, бесконечность? На эти вопросы попытались ответить ученые. И сегодня мы расскажем вам об их догадках.
НА КРАЮ СВЕТА
Шон Кэрролл, профессор физики
Вселенная не имеет границ. Мы можем говорить лишь о крае обозримой Вселенной. Это максимальная дистанция, на которую можно «посмотреть» с Земли. Если расширение Вселенной будет продолжаться бесконечно, нам не удастся увидеть ее конца, даже если он существует. Потому что, смотря на самые далекие звезды и планеты, мы видим их отголоски из прошлого, так как свет движется с одной скоростью. Все объекты на конце наблюдаемой Вселенной, предстают перед нами такими, какими они были почти 14 миллиардов лет назад. Но все же это нельзя назвать физической границей космоса.
Наш обзор в космосе ограничен мощностью современных технологий, и мы не можем заглянуть за край обозримой нами Вселенной, а ведь там дальше тоже есть огромное космическое пространство. Все, что мы наблюдаем, довольно однородный космос, и, скорее всего, так будет и дальше. Вселенная может оказаться в виде сферы, как вариант. В таком случае космос будет ограничен, но по-прежнему не будет иметь физических границ, потому что у шара нет ни начала, ни конца.
Также нельзя сбрасывать со счетов и теорию мультивселенной, согласно которой космос не однородный и может сильно меняться в некоторых регионах. Пока мы не можем доказать ни того, ни другого, поэтому сейчас разумно сохранять нейтралитет и не отдавать предпочтение ни одной из теорий.
Джо Данкли, профессор физики и астрофизических наук
Наши исследования дают нам возможность предполагать, что Вселенная не имеет границ, что она постоянно расширяется или сворачивается в сферу. Таким образом, даже если она замкнута, это еще не значит, что у нее есть границы. Возьмем к примеру пончик. Есть ли границы у поверхности пончика? Естественно, нет, но при этом мы понимаем, что данная поверхность не бесконечна, так ведь? Что нам это дает? То, что мы способны обогнуть весь космос, двигаясь все время прямо, и в конце концов вернуться в точку старта. Нет ни конца, ни края.
Но с другой стороны у нас есть край наблюдаемой Вселенной, которая ограничена дальностью нашего обзора. Этот край находится в том месте, откуда свет не смог добраться до нас от начала времен. Что находится за этим пределом? Скорее всего, все то же самое, что и здесь: звезды, планеты, галактики.
ПОВЕРХНОСТЬ ПОСЛЕДНЕГО РАССЕЯНИЯ
Джесси Шелтон, доцент физики и астрономии
Хотите знать, что там на конце света? Сначала подумайте, что люди имеют ввиду, говоря о крае космоса? Скорость света не изменяется, поэтому, чем больше космического пространства мы видим, тем больше углубляемся в прошлое. Взгляните хотя бы на галактику Андромеду, самую близкую к нам. Мы наблюдаем в ней события из прошлого, которые произошли примерно 2-2,5 миллиона лет назад. Именно столько нужно, чтобы свет от звезд этой галактики дошел до нас. Самый древний свет, который нам довелось наблюдать, шел к нам из самых далеких уголков Вселенной, поэтому метафорически мы можем считать краем космоса именно его. Это отголоски Большого Взрыва, начала времен. Тот самый момент, когда пространство остыло на столько, что в нем начали формироваться атомы. Данное явление получило название поверхности последнего рассеяния – место и время, когда фотоны света из горячей плазмы переместились в холодный вакуум, в котором и начали свое движение в далекий космос, в сторону нашей планеты, где мы их и увидели. Поэтому поверхность последнего рассеяния можно назвать краем Вселенной.
Что же происходит в конце мира сегодня? К сожалению, это нам не известно, и не будет известно. Потому что, даже если прямо сейчас свет оттуда отправился в нашу сторону, пройдут миллиарды лет, пока он нас достигнет. Поэтому мы можем лишь строить предположения об этом.
Если основываться на том, что мы сейчас видим в космосе, то, скорее всего, там, на краю Вселенной, сейчас происходит то же самое. Окажись вы сейчас там, то, возможно, даже не увидели бы особых различий. Край Вселенной – это не конец, а ее продолжение. Еще больше звезд и галактик, а возможно и форм жизни, перед которыми сейчас стоит тот же вопрос.
Майкл Троксель, доцент физики
Вероятнее всего, что Вселенная не имеет конца и края. Но даже при этом у нее может быть множество краев.
Если Вселенная открыта со всех сторон, то она бесконечна. Если же это замкнутая система, как сфера, то она автоматически становится конечной, но по-прежнему не имеет границ. Потому что, двигаясь по поверхности шара, мы в конечном итоге придем в начальную точку нашего путешествия.
В нашем понимании у Вселенной есть два края. Общая теория относительности говорит о том, что скорость любого явления во Вселенной ограничена скоростью света, и это правило работает в любой ее точке. Мы уже поняли, что Вселенная постоянно расширяется во все стороны, и с течением времени это расширение становится все быстрее. А значит, что наблюдаемому нами объекту в далеком космосе, нужно некоторое время, чтобы его свет достиг Земли. Но, так как Вселенная постоянно расширяется, то и расстояние, которое свету нужно пройти до нас, тоже увеличивается со временем.
В таком случае, какую наибольшую дистанцию мы могли бы рассмотреть, если бы свет шел к нам от самого начала времен, от того, что случилось практически сразу после Большого Взрыва? Эта дистанция составляет 47 000 000 000 световых лет. У него даже есть собственное наименование: космологический горизонт.
Взглянем на эту ситуацию с другой стороны и зададим вопрос по-новому: какая самая большая дистанция может быть для того, чтобы отправить и получить информацию, летящую со скоростью света? Тут все становится чуточку интереснее, так как космос расширяется не с одинаковой, а с непрестанно растущей скоростью.
Из этого следует, что наше сообщение может блуждать по космосу хоть бесконечно, оно все равно не сможет попасть в то место, которое находится более чем в 16 миллиардах световых лет от Земли в данный момент. Самая далекая планета, которую нам удалось увидеть, расположена в 25 000 световых лет от Земли, а самая далекая галактика – в 13,3 миллиардах. Таким образом, мы не видим, что сейчас происходит на том краю Вселенной, а они, если там кто-то есть, не видят нас. Поэтому никто не может сказать, что находится на обоих концах Вселенной.
Эбигейл Вирегг, доцент космологической физики
С помощью земных телескопов вы видим свет, который идет от нас из глубин космоса. Чем эти глубины дальше, тем дольше мы будем ждать от них сигнал. Поэтому, смотря на отдаленные звезды, вы видите то, как они выглядели очень и очень давно, а не то, какими они являются сегодня. Чем дольше вы на них смотрите, тем дальше во времени движетесь. И смотреть вы будете до тех пор, пока не увидите практически самое начало времен – несколько тысяч лет после образования Вселенной. Но дальше заглянуть вы, увы, не сможете. Потому что до этого Вселенная была неимоверно горячей и плотной, не было ни звезд, ни планет, ни даже атомов. Фотоны света просто прыгали в этой горячей плазме туда-сюда, пытаясь зацепиться за что-нибудь и вылететь из нее.
Увидеть такое не позволят даже самые передовые телескопы Земли. Поэтому это и можно назвать краем Вселенной, наблюдаемой Вселенной. Проще говоря, это горизонт. Ведь мы не можем ни посмотреть, что происходит за ним, ни даже приблизиться к нему. Однако даже он не властен над временем и расширением Вселенной, поэтому постоянно смещается. Если бы у нас была возможность увидеть Вселенную из любой другой планеты, вероятнее всего мы бы наблюдали все тот же космос, с теми же звездами, который заканчивается лишь там, где начинается время, ограничивается скоростью фотонов, летящих к нам почти от самого Большого взрыва, и, конечно же, расширением космоса.
Как нам увидеть этот горизонт? Скорее всего, никак. Мы можем видеть лишь то, каким он был после Большого Взрыва, но не то, каков он есть сейчас. Однако результаты исследований в один голос кричат о том, что вся обозримая нами Вселенная выглядит примерно идентично. Все те же звезды, галактики и космический вакуум.
Вселенная гораздо более обширна чем тот малюсенький кусочек, что доступен нам для обзора с нашей планеты. Поэтому, вероятнее всего, нет никакого края Вселенной. Есть лишь пространство-время, которое постоянно увеличивается в размерах.
Источник
Можем ли мы увидеть край Вселенной?
Если вы мечтаете отправиться в прошлое, то просто взгляните на ночное небо. Наблюдаемое вами свечение от далеких звезд происходит не сейчас, а в далеком прошлом. Вселенная – невероятно огромное место. Но насколько? И почему нам не удается увидеть край?
Размер Вселенной – это одна из фундаментальных загадок для астрофизиков. Возможно, мы никогда не сможем найти ответ на этот вопрос, однако исследователи не прекращают попыток. Чтобы понять суть проблемы, давайте начнем с азов.
Чем ближе находится к нам объект, тем проще определить дистанцию. Нужно просто отправить луч света и отметить количество времени, за которое он отразится и вернется обратно. Это отлично срабатывает с объектами, вроде Луны.
Но измерение дистанций к далеким объектам в галактике выполнить намного сложнее, потому что потребуется невероятно мощный луч. К тому же, нужно будет задействовать сотни поколений людей, которые потратят тысячи лет на ожидание возвращения луча от ближайшей экзопланеты.
Однако ученые знают дистанции к звездам и галактикам, так как пользуются небольшими хитростями. Звезды меняют свет с возрастом, за счет чего получается определить сколько энергии и света они излучают.
Две звезды с одинаковыми энергиями и яркостью для земного наблюдателя не будут выглядеть идентичными, потому что один из объектов находится дальше. Чем больше расстояние, то более тусклой покажется звезда. Таким образом, исследователи сравнивают фактическую яркость звезды с наблюдаемой с Земли. Разница используется для определения дистанции.
А что тогда делать с краем Вселенной? Как можно найти настолько удаленные объекты? Итак, некоторые небесные тела отдалены так сильно, что свет тратит миллионы и миллиарды лет, чтобы добраться к нашей планете. Однако есть и такие объекты, свет которых все еще не успел нас достигнуть.
По сути, мы видим край Вселенной. Но это не реальный «конец», а вселенский пузырь. Если говорить точнее, то это дистанция, выступающая пределом наших наблюдательных способностей. И исследователи все еще не могут понять, что же находится за этой чертой и где расположен реальный край (если он вообще существует).
Возраст Вселенной оценивается в около 13.8 млрд. лет. То есть, самым дальним нужно считать объект, свет которого преодолел к нам расстояние в 13.8 млрд. световых лет. Так это и есть параметры Вселенной? Нет!
Не будем забывать, что космическое пространство все время расширяется с увеличивающейся скоростью. Но нам известно, насколько далеко он продвинулся. Можно сказать, что расширение Вселенной охватывает 46.5 световых лет. Но это все еще не предел.
Некоторые исследователи использовали предположение, что у Вселенной наблюдается изогнутая форма. Это позволяет использовать указанную выше цифру и закономерности в наблюдаемом пространстве, чтобы понять, насколько огромна сама Вселенная. В одном исследовании даже указали, что реальная Вселенная должна быть как минимум в 250 раз больше 46.5 млрд. световых лет.
Вселенная расширяется слишком быстро, поэтому наблюдаемый край убегает быстрее скорости света. То есть, даже если на краю есть галактики, то мы их не сможем увидеть, потому что они ускользают от обзора.
Именно поэтому мы не можем зафиксировать реальный край Вселенной. Но все это играет роль лишь в том случае, если космическое пространство конечное. Если же мы говорим о бесконечности, то само понятие «край» теряет свое значение.
Источник
Бесконечна ли вселенная? Почему мы никогда не увидим ее границ
Необязательно быть фанатом американского ситкома «Теория Большого взрыва», чтобы иметь об этом представление. Суть же вопроса заключается в том, что все должно было начаться с грандиозного взрыва, «Big Bang», Большого взрыва. И с этого самого момента космос начал расширяться. Но бесконечна ли вселенная? К сожалению, на этот вопрос ответа пока нет. Астроном Кэти Мак попыталась найти этому вопросу объяснение. Автор исследования решила описать границы космоса в различных сценариях. Но и она не смогла найти окончательный и однозначный ответ.
Бесконечна ли вселенная? Астроном Кэти Мак попыталась найти этому ответ. © Getty Images / ArtEvent ET / СЕБАСТЬЯН КАУЛИЦКИ / НАУЧНАЯ ФОТОБИБЛИОТЕКА / Tristar Media [M]
Бесконечна ли вселенная? Простого ответа на этот вопрос не существует
Вселенная, которую мы можем наблюдать с помощью различных технологических устройств, ограничена областью в пределах нашего горизонта частиц. Эти наблюдения описывают самые далекие места, которые мы можем видеть, учитывая границы скорости света. Свету нужно время, чтобы продвигаться вперед. Далекие объекты, которые мы наблюдаем, находятся практически в далеком прошлом. Следовательно, должно существовать расстояние, знаменующее начало времен. И чтобы достичь этой точки, потребуется весь возраст вселенной. Но бесконечна ли вселенная?
Горизонт частиц определяет точку, которая находится дальше всего от нас и которую мы можем наблюдать. Возраст вселенной составляет уже примерно 13,8 миллиарда лет. То есть, чтобы добраться до этой точки, нам придется пройти 13,8 миллиарда световых лет. Или нет? Идеальной для исследования была бы статическая вселенная. Но наша вселенная все время расширяется, то есть движется в разные стороны. По оценкам, ее размер составляет уже 45 миллиардов световых лет. У внешнего края вселенной должно находиться космическое фоновое излучение. В непосредственной близости от нас располагаются древние галактики. Они удалены от нас в радиусе примерно 30 миллиардов световых лет. Но свет, который мы там наблюдаем, пришел в движение задолго до этого.
Расстояния во вселенной можно измерить
В расширяющейся вселенной существует и нечто другое, кроме скорости света: скорость рецессии. Это является причиной того, что свет не может догнать предшествующий свет. То есть нет ничего быстрее света. Но при этом не возникает никакого противоречия с этим тезисом, когда объекты расходятся в расширяющемся пространстве. Галактики удаляются с малой скоростью примерно до 14 миллиардов световых лет. Расстояния во вселенной измеряются с помощью так называемого коэффициента красного смещения.
● Объекты в радиусе Хаббла имеют коэффициент 1,5.
● Сверхновые наблюдались до сих пор с коэффициентом 4.
● Самая далекая видимая галактика имеет коэффициент 11.
● Космическое фоновое излучение имеет коэффициент красного смещения 1100.
Расширение нашего горизонта нас приближает
Но как мы можем видеть столь далекие объекты? И бесконечна ли тогда вселенная? Когда мы воспринимаем свет из космоса, он уже давно покинул свой первоначальный источник. А тогда вселенная могла быть намного меньше. То есть ее можно представить себе в виде беговой дорожке, движущейся быстрее нас. Если же она замедлится, то мы сможем наверстать упущенное. Когда расширение вселенной замедляется, мы можем видеть объекты, которые находятся невероятно далеко. То есть свет догоняет эти объекты. Так что они тоже могут попасть в радиус Хаббла. Таким образом, наши горизонты расширяются.
В теории это звучит неплохо, но есть еще фактор темной энергии. И это есть причина того, почему расширение вселенной не замедляется. Вот почему за последние пять миллиардов лет космос расширялся еще быстрее. То есть технически радиус Хаббла становится еще больше. Но видимые до этого объекты вытягиваются наружу, за его пределы. И они становятся для нас невидимыми.
Мы можем наблюдать образы из прошлого
Зная, что наша вселенная расширяется, мы предполагаем, что в прошлом она была меньше. Но бесконечна ли вселенная на самом деле? Некоторые объекты раньше были ближе к нам, а теперь они так далеко, что мы, возможно, больше никогда не сможем их увидеть. В нашей вселенной еще много загадок, и некоторые из них трудно объяснить. Обычно удаленные объекты кажутся нам меньше. Но во вселенной все оказывается иначе. По крайней мере, вблизи радиуса Хаббла. Все, что находится позади него, кажется больше, хотя и находится дальше. Это удобно для астрономов, поскольку они могут более внимательно исследовать далекие галактики.
Такое визуальное поведение этих объектов связано с тем, что они удаляются от нас быстрее света. То есть излучаемый ими свет оказывается к нам даже ближе них самих. И их можно с полным основанием называть образами из прошлого. Чем дальше в прошлое простираются эти снимки, тем меньшей была вселенная в то время. Но на самом ли деле это можно считать ответом на вопрос бесконечности вселенной? Увы, ни один из этих тезисов Кэти Мак так и не дает нам информации в этом отношении.
Источник