Нескінченний всесвіт? Чому ми ніколи не побачимо його кордонів

Необов’язково бути фанатом американського ситкому «Теорія Великого вибуху», щоб мати про це уявлення. Суть же питання полягає в тому, що все повинно було початися з грандіозного вибуху, «Big Bang», Великого вибуху. І з цього самого моменту космос почав розширюватися. Але чи нескінченний всесвіт? На жаль, на це питання відповіді поки немає. Астроном Кеті Мак спробувала знайти цьому питанню пояснення. Автор дослідження вирішила описати кордон космосу в різних сценаріях. Але і вона не змогла знайти остаточну і однозначну відповідь.

Нескінченний всесвіт? Простої відповіді на це питання не існує

Всесвіт, який ми можемо спостерігати за допомогою різних технологічних пристроїв, обмежена областю в межах нашого горизонту частинок. Ці спостереження описують найбільш віддалені місця, які ми можемо бачити, з огляду на межі швидкості світла. Світлу потрібен час, щоб просуватися вперед. Далекі об’єкти, які ми спостерігаємо, знаходяться практично в далекому минулому. Отже, має існувати відстань, що знаменує початок часів. І щоб досягти цієї точки, буде потрібно весь вік всесвіту. Але нескінченний всесвіт?

Горизонт частинок визначає точку, яка знаходиться найдалі від нас і який ми можемо спостерігати. Вік всесвіту становить уже приблизно 13,8 мільярда років. Тобто, щоб дістатися до цієї точки, нам доведеться пройти 13,8 мільярда світлових років. Чи ні? Ідеальною для дослідження був б статичний всесвіт. Але наш всесвіт весь час розширюється, тобто рухається в різні боки. За оцінками, її розмір становить вже 45 мільярдів світлових років. У зовнішнього краю всесвіту має перебувати космічне фонове випромінювання. У безпосередній близькості від нас розташовуються стародавні галактики. Вони віддалені від нас у радіусі приблизно 30 мільярдів світлових років. Але світло, яке ми там спостерігаємо, почало рухатися задовго до цього.

Відстані у Всесвіті можна виміряти

У розширюваного всесвіту існує і щось інше, крім швидкості світла: швидкість рецесії. Це є причиною того, що світ не може наздогнати попереднє світло. Тобто немає нічого швидшого за світло. Але при цьому не виникає ніякого протиріччя з цією тезою, коли об’єкти розходяться в розширенні просторі. Галактики віддаляються з малою швидкістю приблизно до 14 мільярдів світлових років. Відстані у Всесвіті вимірюються за допомогою так званого коефіцієнта червоного зсуву.

● Об’єкти в радіусі Хаббла мають коефіцієнт 1,5.
● Наднові спостерігалися до сих пір з коефіцієнтом 4.
● Сама далека видима галактика має коефіцієнт 11.
● Космічне фонове випромінювання має коефіцієнт червоного зсуву 1100.

Розширення нашого горизонту нас наближає

Але як ми можемо бачити такі далекі об’єкти? І чи нескінченний тоді всесвіт? Коли ми сприймаємо світ з космосу, він вже давно покинув своє первісне джерело. А тоді всесвіт міг бути набагато менше. Тобто її можна уявити собі у вигляді бігової доріжки, що рухається швидше нас. Якщо ж вона сповільниться, то ми зможемо надолужити згаяне. Коли розширення всесвіту сповільнюється, ми можемо бачити об’єкти, які знаходяться неймовірно далеко. Тобто світло доганяє ці об’єкти. Так що вони теж можуть потрапити в радіус Хаббла. Таким чином, наші горизонти розширюються.

У теорії це звучить непогано, але є ще фактор темної енергії. І це є причина того, чому розширення всесвіту не вповільнюється. Ось чому за останні п’ять мільярдів років космос розширювався ще швидше. Тобто технічно радіус Хаббла стає ще більшим. Але видимі до цього об’єкти витягуються назовні, за його межі. І вони стають для нас невидимими.

Ми можемо спостерігати образи з минулого

Знаючи, що наш всесвіт розширюється, ми припускаємо, що в минулому вона була менше. Але чи нескінченний всесвіт насправді? Деякі об’єкти раніше були ближчими до нас, а тепер вони так далеко, що ми, можливо, більше ніколи не зможемо їх побачити. В нашому всесвіті ще багато загадок, і деякі з них важко пояснити. Зазвичай віддалені об’єкти здаються нам меншими. Але у всесвіті все виявляється інакше. По крайній мірі, поблизу радіусу Хаббла. Все, що знаходиться позаду нього, здається більшим, хоча і знаходиться далі. Це зручно для астрономів, оскільки вони можуть більш уважно дослідити далекі галактики.

Така візуальна поведінка цих об’єктів пов’язана з тим, що вони віддаляються від нас швидше за світло. Тобто випромінюване ними світло виявляється до нас навіть ближче них самих. І їх можна з повною підставою називати образами з минулого. Чим далі в минуле простягаються ці знімки, тим меншим буввсесвіт в той час. Але чи дійсно це можна вважати відповіддю на питання нескінченності всесвіту? На жаль, жоден з цих тез Кеті Мак так і не дає нам інформації в цьому відношенні.