Космічний горизонт
Оскільки Всесвіт має кінцевий вік, світло за час її існування міг поширитися тільки на кінцеве відстань, значення якого в світлових роках по порядку величини дорівнює віку Всесвіту, вираженого в роках: приблизно 14-16 млрд. Св. років. Безліч точок Всесвіту, що знаходяться на цій відстані від нас, називається космічним горизонтом (точніше, горизонтом частинок). Оскільки світло – найшвидше, що є у світі, то далі цієї відстані ніщо спостерігатися не може, і горизонт має характер кордону спостерігається частини Всесвіту. Підкреслимо, що наявність цієї межі ніяк не пов’язано з недосконалістю наших органів почуттів і приладів, воно має принциповий характер. Червоне зміщення горизонту одно нескінченності.
Космічний горизонт постійно розширюється. Існують дві причини його розширення: по-перше, світло рухається по простору, по-друге, сам простір розширюється. Через другої причини радіус горизонту в момент часу t перевершує твір ct, де c – швидкість світла. Наприклад, якщо Всесвіт розширюється за законом a ~ t2 / 3 (саме таким був закон розширення в перші кілька мільярдів років існування Всесвіту), радіус горизонту зростає з часом як 3 ct. У міру розширення горизонту в нього потрапляють все нові і нові галактики (мал. 3.5.1), які спочатку показуються на краю видимого Всесвіту як дуже молоді зоряні системи, потім ми бачимо їх все більш і більш близькими і старими. Природно, щоб насправді помітити це старіння, нам знадобилося б час в мільярди років, але на допомогу приходить принцип “чим далі в просторі – тим глибше в часі”, завдяки якому ми можемо зримо спостерігати еволюцію зоряних систем.
Рис. 3.5.1. Розширення космічного горизонту в розширення Всесвіту. На малюнку показаний квадрат зі стороною приблизно 80 млрд. Св. років. Червоні точки – “галактики”. Жовтим кольором показано кільце віддаляються від галактики фотонів, випущених в момент Великого вибуху. Це кільце розширюється зі швидкістю світла щодо галактик, через які воно проходить. Галактика зліва стає доступною для спостережень з галактики праворуч тільки тоді, коли кільце фотонів лівої галактики досягає правої.
А що знаходиться за горизонтом? Для відповіді на це питання ми повинні усвідомити, що горизонт – це межа, розташована в минулому. Дійсно, об’єкт, видимий нами на відстані N світлових років від нас, спостерігається нами таким, яким він був N років тому. Тому горизонт, якби ми могли його безпосередньо спостерігати, міг би розповісти нам про умови у Всесвіті в самий момент Великого Вибуху (втім, речовина, розташоване на більш близьких відстанях від нас, поглинає всі електромагнітні хвилі, що йдуть від горизонту). Тому за горизонтом знаходиться матерія в сингулярному стані, якому вона була до Великого Вибуху. Якщо справедливо наведене вище твердження тому, що поняття часу до Великого Вибуху не мало сенсу, то доведеться визнати, що далі горизонту немає нічого, в тому числі і простору.
До всіх парадоксальним властивостям горизонту можна додати ще одне: площа космічного горизонту дорівнює нулю! Дійсно, якби ми могли побачити обрій, ми б побачили матерію на самому початку розширення Всесвіту, а в цей момент часу відстань між будь-якими двома точками дорівнювало нулю. Таким чином, найправильніше було б сказати, що космічний горизонт – це не поверхню, а точка. Ми живемо, з усіх боків оточені однієї і тієї ж точкою!
(1 votes, average: 5.00 out of 5)