Все, что существует, постоянно движется и меняется: от мельчайших частиц материи, из которых состоят наши тела, и хронологий событий, определяющих наши жизни, до космических «перипетий», которые происходят за тысячи световых лет в далёком космосе. Этот грандиозный симбиотический вальс материи и энергии, инерции и силы формирует всё, что мы знаем в наименьших и наибольших масштабах Вселенной. Движение и Изменение – главные двигатели Существования.
В большинстве случаев на вопрос «Какая планета находится ближе всего к Земле?» вы сразу услышите уверенное – «Венера». И хотя этот ответ общепринят, он может шокировать некоторых, поскольку является неточным и/или неверным.
Ближайшей планетой к Земле является Меркурий. На самом деле Меркурий – ближайшая планета ко всем планетам Солнечной системы, ведь они находятся в постоянном движении, вращаясь вокруг Солнца. И если более близкие к нашему светилу планеты имеют более короткие или меньшие орбиты, то у тех, которые расположены от него дальше, орбиты – длиннее или больше. И поскольку все планеты движутся по своим орбитам, их «ближайший» сосед постоянно меняется. Поэтому Венера лишь иногда является ближайшей соседкой Земли, в среднем большую часть времени этот титул принадлежит Меркурию из-за его близости к Солнцу и, соответственно, более короткой орбиты.
И такая закономерность движения и изменений сохраняется, когда мы взглянем гораздо дальше – в неизведанные глубины космоса. Подобно тому, как планеты вращаются вокруг Солнца в Солнечной системе, Солнце и, соответственно, Солнечная система, в свою очередь, вращаются вокруг центра масс под названием Стрелец А внутри нашей Галактики.
Наверное, все знакомы со звёздной системой Альфа Центавра на расстоянии примерно 4 световых лет от нас и состоящей из трёх ближайших к Солнечной системе звёзд: Альфа Центавра A, Альфа Центавра B и Проксима Центавра (последняя является ближайшей из трех, с лат. proxima – «ближайшая»). Однако они не всегда будут нашими ближайшими небесными соседями из-за постоянного движения всего в космосе. Однажды их место займет другой объект – переменная оранжевая карликовая звезда в созвездии Змеи Gliese-710, которая, по расчётам астрономов, на некоторое время окажется на расстоянии всего 90 световых суток от Солнечной системы (примерно 0,22 световых года или более 15 тысяч астрономических единиц).
Если бы Вселенная и всё в ней было статичным, возможно, было бы гораздо легче её постичь, а так как она всегда меняется, получение новых знаний больше похоже на стрельбу по движущейся мишени. Если мы хотим попасть, мы должны всегда быть готовы двигаться и меняться вместе с ней.
Галактический лабиринт
Спиральная галактика Млечный Путь, огромное скопление газа, пыли и материи, витает во Вселенной среди более 100 миллиардов других звёздных систем, которые вращаются и кружатся в гигантском галактическом лабиринте протяжённостью 100 000 световых лет. Хотя наша Галактика – чрезвычайно большая и необъятная, она составляет лишь крошечную часть наблюдаемой Вселенной и является одной из не менее 100 миллиардов других галактик.
Млечный Путь является частью группы галактик, называемой Местной группой, куда также принадлежат галактика Андромеды, галактика Треугольника и 30-50 других галактик разных размеров. Все они раскинулись в диаметре 10 миллионов световых лет (около 3,1 мегапарсек) и связаны гравитационным центром, вокруг которого вращаются.
Местная группа – это лишь одна группа галактик в Сверхскопление Девы (или Местном сверхскопление) вместе с соседним Скоплением Девы, которое в нём доминирует и от которого и происходит его название, и сотней других групп и скоплений.
В свою очередь, Сверхскопление Девы входит в так называемое Сверхскопление Ланиакея (с гавайского – «необъятные небеса») с центром вблизи Великого Аттрактора и тысячами других скоплений, которые в целом включают около 100 000 галактик диаметром более 500 миллионов световых лет (около 150 мегапарсек).
И конечно Сверхскопление Ланиакея – это лишь одно из 10 миллионов сверхскоплений, существующих в диаметре 90 миллиардов световых лет, которые ученые называют Наблюдаемой Вселенной или Метагалактикой.
Казалось бы, чем больше мы расширяем наши знания об объектах во Вселенной, тем понятнее всё становится. В конце концов, Солнцу нужно 225 миллионов земных лет, чтобы пройти Галактический год – один оборот вокруг центра Млечного Пути. Это событие, которое за всю историю Вселенной произошло лишь 19 раз. А со времени появления современного человека, около 200 000 лет назад, Солнце не совершило даже 1% одного оборота.
Учитывая наше относительно незначительное место во Вселенной и нашу относительно скромную человеческую перспективу как размера, так и времени, все масштабные космические события длятся гораздо дольше, чем мы можем это осознать, или же, иначе говоря, меняются гораздо медленнее. И хотя это в определенном смысле помогает нашему «пониманию» вещей, в других случаях – вводит нас в заблуждение: чтобы утверждать что-то наверняка, нужно видеть целостную картину, а не только ее часть.
Расширение Вселенной
Наблюдаемая Вселенная имеет диаметр примерно в 90 миллиардов световых лет (световой год – это расстояние, которое свет преодолевает за один земной год) и, по оценкам, её возраст составляет 13,5 миллиардов лет. Она не может быть моложе существующих в ней объектов, и вычислив их возраст, ученые смогли ограничить возраст Вселенной. Тогда возникает вопрос: Если наблюдаемой Вселенной всего 13,5 миллиардов лет, как она может иметь диаметр в 90 миллиардов световых лет?
Ответ – расширение! На протяжении последних 13,5 миллиардов лет Вселенная расширяется с огромной скоростью.
Всем известно о гравитации, благодаря которой тела с массой притягиваются друг к другу. Она стабилизирует не только инерцию Солнечной системы, но и орбиты массивных небесных объектов, например галактик. И именно она однажды приведёт к тому, что Галактика Андромеды и Млечный Путь «встретятся» в столкновении эпических масштабов и в процессе образуют совершенно новый тип галактики.
Может показаться, что наблюдаемая Вселенная полностью наполнена материей: планеты, звёзды, солнечные системы, галактики, сверхскопления и т.д.; все оказывают гравитационное воздействие друг на друга. Однако она также экспоненциально массивна, и все эти объекты значительно разбросаны с огромными областями пустого пространства между ними.
И именно здесь в игру вступает расширение Вселенной. Опишем его как противоположную гравитации силу: под его действием тела не притягиваются, а отталкиваются, и возникает оно не из-за взаимодействия объектов, а происходит из пустоты пространства.
Итак, на космической арене доминируют два игрока. С одной стороны, гравитация сближает определённые области пространства, к примеру, приводя в будущем к столкновению/слиянию всех галактик Местной группы. В результате образуется «очаг», содержащий достаточное количество материи или массы для того, чтобы остановить в нём волну расширения и стабилизировать близость объектов. С другой стороны, существует сила, которая толкает все, что находится за пределами Местной группы, еще дальше от неё. В финале этой «игры» отталкивающая сила расширения побеждает притягивающую силу гравитации.
Поскольку расширение будет продолжаться и дальше, оно будет создавать меньшие и более концентрированные гравитационные скопления объектов и материи среди всё больших пустот глубокой тьмы. И поскольку оно будет продолжать ускоряться в этих всё более расширяющихся областях пустого пространства, превышая скорость света, миллиарды и миллиарды звёзд за пределами Местной группы (другие части Сверхскопления Ланиакея и за его пределами) полностью исчезнут из нашего поля зрения. Они будут слишком далеко и, следовательно, будут удаляться с огромной скоростью, что даже их свет никогда до нас не долетит. В конце концов, всё, что мы сможем видеть с Земли, – это Местная группа, которая на самом деле станет нашей новой наблюдаемой Вселенной.
Наблюдаемая Вселенная
Это подводит нас к тому, что на самом деле означает термин «наблюдаемая Вселенная».
Наблюдаемая Вселенная – это часть Вселенной, которую мы, люди, в настоящее время можем наблюдать. Другими словами, это все небесные объекты во Вселенной, которые стали наблюдаемыми для нас, потому что их свет имел достаточно времени, чтобы достичь Земли.
Наблюдаемая Вселенная не обозначает край, конец или какую-то границу Вселенной – это ограничение нашего восприятия и понимания всего. Её параметры зависят от расположения наблюдателя, поскольку это в определенной степени сфера, простирающаяся во всех направлениях от конкретной точки в пространстве. Иначе говоря, если бы люди эволюционировали на другой планете, находящейся в нескольких сотнях миллионов световых лет от Земли, наблюдаемая Вселенная для них, вероятно, была бы совсем другой. (Просто потому что расположение близких и далёких объектов на небе для них было бы другим – относительные скорости удаления и притяжения отличались бы от земных – прим. ред.).
Наблюдаемая Вселенная каждую секунду теряет тысячи и тысячи звёзд из-за расширения. Когда мы наблюдаем другие звёзды в далёком космосе, мы на самом деле смотрим назад во времени – сколько времени нужно было свету этих звёзд, чтобы достичь наших глаз. Это то, что называют «световым конусом прошлого» (англ. Past Light Cone), который можно визуализировать так, что его кончик начинается с Земли и простирается в направлении Большого взрыва на временной диаграмме.
Поэтому когда мы видим звезду, скажем, на расстоянии 10 световых лет от нас, мы наблюдаем её такой, какой она была 10 лет назад. Однако когда мы смотрим на объект, удаленный на 500 миллионов световых лет, на самом деле он находится гораздо дальше, потому что чем дольше свет путешествует к нашему полю зрения, тем сильнее эффект расширения Вселенной. Это означает, что каждый отдалённый объект имеет переломный момент во времени, когда свет, исходящий от него секунду назад, сможет добраться до наших глаз, но свет, который он излучает в эту секунду, уже никогда нас не достигнет (именно в этот момент объект пересекает лимит наблюдаемой Вселенной – прим. ред.). Таким образом, множество самых отдалённых звёзд уже находятся за пределами нашей наблюдаемой Вселенной, но не прошло ещё достаточно времени, чтобы мы перестали их видеть. Другими словами, многие объекты дальнего космоса раньше были гораздо ближе к нам.
Поскольку «стрела времени» будет непрерывно мчаться вперёд, Вселенная будет продолжать расширяться, но параметры нашего «конуса прошлого» останутся неизменными.
Ненаблюдаемая Вселенная
За пределами текущей наблюдаемой Вселенной – пустота темноты и неизвестности, за которую мы никогда не сможем заглянуть. Однако за ней, учитывая, что наша наблюдаемая Вселенная постоянно уменьшается, есть ненаблюдаемая Вселенная, некоторые области которой когда-то даже были частью Наблюдаемой.
И тогда как наблюдаемая Вселенная постоянно уменьшается, ненаблюдаемая – постоянно растет, что означает: вся наша наблюдаемая Вселенная является лишь крошечным пузырем среди бесконечно всеохватывающего невидимого космического океана.
К сожалению, единственный способ узнать об этом наверняка – замедлить расширение с помощью какой-то крайне маловероятной и загадочной силы, что позволило бы скорости света достичь некоторого предела и сделать эти ненаблюдаемые части Вселенной доступными для нашего зрения.
Однако точно можно сказать то, что если расширение не остановится или не замедлится, всё, что сейчас находится в наблюдаемой Вселенной, в конце концов удалится от нас и разделится на бесчисленное количество меньших скоплений галактик с достаточной массой, чтобы держаться вместе, таких как Местная группа. Все они будут изолированными, отрезанными друг от друга огромными и недостижимыми областями пустого и всё более всеохватывающего пространства, и будут становиться похожими на маленькие одиночные вселенные.
