Звездочет (m61) wrote,
Звездочет
m61

Categories:

Быстрее света - 2

В первой части я рассказал про одну чрезвычайно распространенную ошибку в космологии, касающуюся определения размеров видимой части Вселенной. И о связанном с этой проблемой удивительном, на первый взгляд, факте сверхсветовых скоростей далеких галактик.

Однако, к сожалению, в одном моменте я был несколько небрежен, что могло привести к не совсем правильному пониманию. И даже вызвало достаточно оживленную дискуссию.



Мною было сделано следующее утверждение:

Так, в модели Вселенной 30/70 (т.е. 30% ее полной плотности составляет вещество, включая темную материю, а остальные 70% - темная энергия в форме космологической постоянной) галактики, чье красное смещение больше примерно 1.5 - в настоящее время (именно в настоящее, не в тот момент, когда они излучали свет, который мы принимаем сейчас) удаляются от нас со скоростью, большей скорости света.

Из него (точнее, из примечания, которое я добавил в скобочках) - можно сделать два вывода, один правильный, который я и имел в виду, а вот другой - увы, совершенно неверный.

Правильный вывод: хотя в настоящее время эти галактики (чье красное смещение примерно равно 1.5) удаляются со сверхсветовой скоростью, в тот момент, когда они излучали свет, который мы принимаем сейчас - их скорость удаления была меньше световой. Это действительно так, потому что тут уже начинает сказываться действие темной энергии - и Вселенная, "притормозившая" было свое расширение на материально-доминированной стадии (в тот момент, когда эти галактики излучали свет), на стадии динамического доминирования темной энергии (наступившего на красном смещении порядка 0.7) снова начинает "разгоняться".

А вот если бы мы и сейчас жили на материально-доминированной стадии, то из скорости удаления, превышающей скорость света на момент приема сигнала - однозначно следовало бы превышение скорости света и в момент излучения.

Но мы живем в эпоху доминирования темной энергии - и потому, еще раз повторю, галактики, чья скорость удаления сейчас превышает скорость света - на момент излучения вполне могли удаляться со скоростью, которая была меньше световой. Однако счесть, что именно и только поэтому мы и можем сейчас принимать от них свет - будет выводом, наоборот, совершенно неверным. Ведь, на самом деле, мы сейчас принимаем свет и от галактик, которые находятся на красном смещении 2 и более (рекорд же составляет вообще порядка 10), а ведь эти галактики удалялись от нас со сверхсветовой скоростью и в тот момент, когда они этот свет излучали.

Собственно, я, пожалуй, не буду вдаваться в долгие объяснения, как такое вообще возможно - а лучше отошлю к одной забавной задачке, которую я уже здесь рассматривал: Ахиллес и черепаха: черепаха наносит ответный удар. Она во многом похожа на ситуацию с путешествием света по нашей расширяющейся Вселенной, и на это сходство я прямо указал, с разбором конкретных примеров, в постинге, посвященном решению этой задачки.

Так что во Вселенной, расширяющейся с замедлением (или даже равномерно по времени) никаких горизонтов событий не возникает, и рано или поздно мы получим информацию (или сами сможем долететь) до любой ее точки.

Поэтому ситуация, описанная в первой части:

И потому тот свет, который они излучают сейчас - мы уже не получим никогда, даже в бесконечном будущем. И, соответственно, наши сигналы, которые мы можем послать сейчас, или наши космические корабли, которые, быть может, мы когда-нибудь построим - их тоже уже не достигнут никогда. Как это иногда говорится - они вышли за наш горизонт событий.

Возникает вовсе не из-за одного лишь только факта сверхсветовой скорости удаления, а - потому что наша Вселенная перешла на ускоренный режим расширения. Более того, можно сконструировать модель Вселенной, в которой мы не получим сигнала (и сами не сможем достичь) даже галактику, которая в момент излучения света (или в момент отлета нашего корабля) удаляется от нас с Досветовой скоростью.

Единственное замечание: чуть более тщательные расчеты (для быстрых прикидок, кстати, рекомендую online Definite integral calculator), чем те, которые я проделал на салфетке для первого постинга - показывают, что горизонт событий для модели Вселенной 30/70 в настоящий момент лежит чуть дальше, чем сфера Хаббла (на которой скорость удаления равна скорости света). Красное смещение для объектов на сфере Хаббла - как уже было сказано, составляет 1.5 (точнее - 1.46), а вот горизонт событий сейчас находится на красном смещении примерно равном 1.8.

Ну, а в наглядном виде соотношение между сферой Хаббла, горизонтом событий и горизонтом частиц (т.е. видимой частью Вселенной) - демонстрирует график из статьи Tamara M. Davis и Charles H. Lineweaver, на которую я дал ссылку в предыдущем постинге:




Расстояния на этом графике отображены в так называемых "сопутствующих координатах" - т.е. тех, которые "сопутствуют" расширению Вселенной, так что в данной системе координат галактики неподвижны (если не учитывать их собственные, так называемые "пекулярные" скорости, которые на больших расстояниях малы по сравнению со скоростями за счет расширения Вселенной), а их мировая линия является просто вертикальной чертой на этом графике, снизу вверх.

И данный график действительно вполне наглядно демонстрирует несколько достаточно прискорбных обстоятельств: во-первых, насколько уже сейчас размер горизонта событий меньше размера видимой Вселенной. А это значит, что очень многое из того, что мы сейчас наблюдаем - мы уже никогда не сможем посетить.



Болеее того, график показывает нам, что размер горизонта событий в сопутствующих координатах (и, соответственно, число галактик, в принципе доступных нам) - постепенно, но неуклонно сокращаются. И если мы и дальше будет откладывать космическую экспансию человечества - то нашим потомкам придется иметь дело с огромной, но, увы, почти совершенно пустой Вселенной.

Такие дела.
Tags: science
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic
  • 43 comments
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →