Как далеко можно увидеть в телескоп?
[музыка]
Всем привет! Меня зовут Дмитрий Побединский. Я рад приветствовать вас на портале QWERTY, где нескучно и интересно. Можно узнать о науке и технологиях.
В нашей рубрике 42 я отвечаю на интересные физические вопросы, и сегодня мы поговорим о том, насколько далеко можно увидеть в телескоп. Давным-давно люди считали, что Земля плоская и стоит на трех слонах. С развитием естественных наук у меня осталось сомнений, что Земля — это шар, который вращается вокруг Солнца наряду с другими планетами. То и Солнце — это такая же звезда, что и те, которые мы видим на небосводе каждую ночь. Все они входят в огромную галактику под названием Млечный Путь, а потом вообще оказалось, что вся Вселенная заполнена такими галактиками.
Между ними колоссальное расстояние в миллиарды световых лет. Если на современном космическом корабле полететь на ближайшую к нам галактику, Туманность Андромеды, это займет каких-то 50 миллиардов лет. Даже не успею лапшу заварить.
И вот тут возникает вопрос: насколько далеко мы можем увидеть в этом галактическом пространстве? Если предел астрономических наблюдений? Давайте посмотрим на снимок, который сделал орбитальный телескоп Хаббл. Эту фотографию маленького кусочка неба, на которой всего лишь несколько звезд и около 10 тысяч галактик. Среди них есть маленькая красненькая. Это самая удаленная галактика, обнаруженная на данный момент. Свет от нее летел до нас больше 13 миллиардов лет.
Представьте, насколько это удивительно! Насколько колоссальное расстояние преодолели эти фотоны, чтобы попасть к нам в телескоп и отобразится на ваших мониторах. Для не просто героя первооткрывателей, им памятник ставить нужно, так чтоб не торопиться с памятником.
Существует еще более дальний объект, который можно увидеть в современные телескопы — это реликтовое излучение. Наша Вселенная не такая уж и старая — ей 13,8 миллиарда лет. Поначалу она была молодой, горячей, испускала море излучения, но через 400 миллионов лет она подостыла, растолстела, ширилась и свет стал очень долго распространяться из одной точки в другую.
И это излучение — это свет, который образовался в то время и только сейчас смог дойти до нас из самых удаленных точек нашей Вселенной. Это излучение достаточно однородно, и оно приходит из каждой точки небесной сферы. Но почему мы не видим это яркое излучение? Дело в том, что пока свет распространяется до нас, он испытывает очень сильное красное смещение и превращается в радиоволны, которые могут увидеть радиотелескопы.
Давайте представим себе, что Вселенная — это воздушный шар, а галактики — это пуговицы, которые приклеены к нему. Оказывается, пространство — Вселенная расширяется, и таким образом галактики удаляются друг от друга. Световая волна, испущенная далеким космическим объектом, пока доходит до нас, расширяется вместе с пространством, поэтому ее длина волны увеличивается.
А как мы знаем, каждой длине волны соответствует определенный цвет. Получается сдвиг в красную область. Именно поэтому самая далёкая галактика имеет красный цвет. Свет, дошедший от нее до нас, увеличил свою длину волны в 12 раз, а у реликтового излучения длина волны увеличилась в тысячу раз. Поэтому это излучение перешло в области радиочастот.
Но самое интересное, что существует теоретический предел, дальше которого мы никогда ничего не увидим. Дело в том, что Вселенная расширяется, и чем дальше объект находится от нас, тем быстрее он удаляется. Существует расстояние, на котором объекты удаляются от нас со скоростью света. Это расстояние определяет сферу Хаббла, за которой объекты удаляются от нас быстрее, чем скорость света, но это не противоречит теории относительности, потому что это происходит не из-за движения объектов, а из-за расширения пространства, в которое эти объекты вклеены.
Ну а пространство может расширяться как ему угодно. И если сверхсветовая галактика испустит фотон в нашу сторону, то вроде как получается, что он никогда нас не достигнет. Но я вас хочу обрадовать: сфера Хаббла расширяется, и поэтому фотоны от сверхсветовых галактик все-таки попадут в нее.
Как видите, существует сверхдалекая область пространства, фотоны из которой все-таки смогут достичь нас, и мы сможем увидеть эти объекты. Она ограничивается горизонтом частиц, и вот дальше него уже действительно ничего не видно, потому что объекты за ним удаляются слишком быстро. Горизонт частиц образует сферу радиусом более 46 миллиардов световых лет.
Получается, что видимая Вселенная — это шар, а диаметр которого 93 миллиарда световых лет. Так что, хотя Вселенная бесконечна, мы никогда не сможем заглянуть во все ее уголки и виден только лишь ее кусочек. Но как по мне, это лучшее ее части.
А на этом все! Ставьте лайки, подписывайтесь на наш канал, чтобы не пропустить новые видео, и спасибо за просмотр! [музыка]