Як далеко можна побачити в телескоп?

З первісних часів людина завжди хотів зазирнути за горизонт. Йому було цікаво, що там? Чи є край світу? Якщо так, то що там відбувається?

Після Великих географічних відкриттів не залишилося сумнівів, що у Землі немає краю. Це всього лише куля, що обертається навколо Сонця поряд з іншими планетами.

Після винаходу телескопа були відкриті найдальші планети Сонячної системи. Стало зрозуміло, що Сонце – це всього лише одна з мільярдів зірок, які ми щоночі бачимо на небосхилі. Всі ці зірки входять в величезну галактику Чумацький Шлях, діаметр якої 9,46 × 1017 кілометрів.

І, як виявилося, наша галактика – це лише одна з мільярдів галактик, якими наповнена наша всесвіт. Вони об’єднуються в кластери, скупчення, і їх дуже багато.
Це колосальні масштаби, і те, що зараз люди знають про це, тільки доводить геніальність людського розуму. Але що далі? Може, цей океан галактик теж є частиною чогось більшого?
Ну вистачить, вистачить!

Межа дальності сучасних телескопів
Давайте розберемося, наскільки далеко в космос вдалося зазирнути сучасним телескопам. Одні з найглибших зображень космосу дає орбітальний телескоп “Хаббл”. У 2004 році він зробив фотографію маленького шматочка неба, на якому близько 10 зірок, а все інше – інші галактики. Серед них є крихітна червона точка. Це найвіддаленіша виявлена галактика. Тільки уявіть, фотони від неї летіли до нас 13,42 мільярда років! І все заради того, щоб ми її побачили.

Цікаво те, що вона дуже червона. Справа в тому, що Всесвіт розширюється, і все галактики віддаляються від нас. Це як ніби на повітряну кульку наклеїти гудзики і почати надувати його. Простір, в якому знаходяться галактики-гудзики, буде роздуватися. Причому гудзик не розширюються, так як між молекулами діють сили тяжіння, точно так же, як і галактики, де діють гравітаційні сили тяжіння.

Через вилучення світлові хвилі відчувають червоне зміщення, тобто їх довжина хвилі збільшується і світло зміщується в червону сторону спектра. Так що все далекі об’єкти – червоні. Причому чим далі галактика, тим швидше вона видаляється, тим сильніше її червоне зміщення.

Великі надії ми покладаємо на новий орбітальний телескоп імені Джеймса Вебба, який буде бачити в інфрачервоному діапазоні, тому зможе показати нам ще більш віддалені частини космосу.
Але насправді є ще більш далекий об’єкт, який видно в телескоп. Це реліктовий фон. Справа в тому, що наш всесвіт не така вже й стара, їй всього 13,8 млрд років. Спочатку вона була молода, гаряча і випускала море випромінювання. Але через 400 млн років охололи і значно розширилася, тому світло став дуже довго безперешкодно поширюватися з однієї точки в іншу. Реліктове випромінювання – це той світ, який утворився 400 млн років тому і тільки зараз зміг до нас дійти з найдальших точок нашого всесвіту. Це випромінювання досить однорідний і приходить з усіх точок небесної сфери. Воно теж видаляється і тому відчуває червоне зміщення. Але воно настільки сильно, що хвилі зміщуються в мікрохвильову область. Так що його видно тільки в радіотелескопи, а очима ви, звичайно ж, його ніколи не побачите.

Але що щодо майбутнього? З розвитком техніки нам же напевно відкриються нові горизонти? Виявляється, немає. Існує теоретична межа, далі якої ми ніколи не зможемо побачити, як би наша техніка ні удосконалювалася і які б телескопи ми ні запускали.

Теоретична межа спостережень
Всесвіт розширюється, і чим далі точка простору, тим швидше вона від нас віддаляється. І, напевно, є таке відстань, на якому об’єкти віддаляються від нас зі швидкістю світла. Це відстань називають сферою Хаббла, і всі об’єкти, які знаходяться на ній, рухаються швидше за швидкість світла. Нинішній радіус сфери Хаббла – 13,8 млрд світлових років.

Тому все випроменені фотони не зможуть нас досягти, і ми ніколи не побачимо цих об’єктів. Це як ніби ви йдете по ескалатору вниз, а він рухається вгору, причому з однаковими швидкостями. Таким чином, ви залишаєтеся на місці і ніколи не дійдете до кінця ескалатора.

Але все-таки сфера Хаббла не обмежує область простору, яку ми можемо побачити. Давайте уявимо собі галактику, яка знаходиться за сферою Хаббла. Вона випускає фотон, проте він віддаляється від нас, тому що сама галактика і весь простір рухаються від нас швидше за швидкість світла. Але сфера Хаббла розширюється, і через якийсь час фотон може потрапити всередину неї і почати рух вже до нас! І таким чином ми побачимо цю галактику.

Тобто існує надсвітлова область простору, з якої фотони змогли потрапити в сферу Хаббла і досягти нас, тому ми бачимо ці об’єкти. Ця область обмежена так званим горизонтом частинок, і все, що знаходиться далі, ніж він, дійсно неможливо побачити.
Горизонт частинок утворює сферу, і найдальші об’єкти, які теоретично можуть бути видні, знаходяться від нас дуже далеко. Справа в тому, що поки їх світло летів до нас, всесвіт істотно розширилася і вони полетіли дуже далеко – на 46 млрд світлових років. Шкода, що такі об’єкти затуляє непрозорий реліктовий фон, який знаходиться зараз на відстані близько 44 мільярдів світлових років. Якщо в майбутньому астрономи навчаться реєструвати реліктові нейтрино, то це дозволить заглянути практично до горизонту частинок і побачити, що відбувалося відразу після великого вибуху!

Так що кордон видимої всесвіту окреслює горизонт частинок. І хоч всесвіт нескінченна, ми ніколи не зможемо заглянути в усі її куточки. Поки ми залишаємося на Землі, ми бачимо тільки частина Всесвіту.

Але, я впевнений, це найкраща її частина.


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (1 votes, average: 5.00 out of 5)

Як далеко можна побачити в телескоп?