Разширението на Вселената е с надсветлинна скорост

разширяваще се вселена

50824722 - the expansion of the universe from the big bang to the present. digital illustration.


Вероятно всеки е чувал за разширението на Вселената. Но фактът, че тя може да се разширява по-бързо от скоростта на светлината е до някъде непонятен за много хора. Как е възможно това, след като би трябвало нищо да не може да се движи по-бързо от светлината?

Технически погледнато, наистина е така – нищо не се движи по-бързо от светлината, което става ясно от Специалната и общата теория на относителността на Айнщайн. Самото пространството, от друга страна, реално погледнато не се движи; то не е физически обект. Представете си ситуацията така: скоростта на разширение на Вселената, наречена Константа на Хъбъл, е приблизително 70 km/s/Mpc (километра в секунда на мегапарсек). Един парсек (pc) се равнява на ~3.26 светлинни години, а един мегапарсек е един милион парсека. Оттук следва, че пространството се разширява със скорост 70 km/s за всеки мегапарсек разстояние.

Това означава следното:

разширението на Вселената е относително – ако си представите три галактики, всяка на 1 мегапарсек от съседната на нея, първата наблюдава разширение на пространството между нея и съседната ѝ от 70 km/s. Третата се намира на 2 мегапарсека от първата, което значи, че Вселената между тях двете се разширява със скорост 140 km/s. Тази галактика, която е между крайните две, от своя страна, наблюдава разширение от 70 km/s както към първата, така и към третата, защото разстоянието между нея и всяка една от другите две, е 1 мегапарсек;

• галактиките, които са близо до хоризонта на видимата Вселена, се движат (биват движени от разширяващото се между нас и тях пространство) с огромна скорост спрямо нас. От гледна точка на наблюдател в друга, по-близка до тях галактика, скоростта е по-ниска;
разширението на Вселената „работи“ само на големи разстояния, така че близки галактики не биват засегнати. Точно поради тази причина, дори и взимайки предвид разширението на пространството, Млечния път и Андромеда се движат една към друга и ще се сблъскат след около 5 милиарда години (разстоянието между тях е приблизително 800 000 парсека или 2.5 милиона светлинни години).

Много често разширението на Вселената бива сравнявано с надуващ се балон. Ако галактиките са точки, нарисувани с маркер по повърхността на балона, всяка една се отдалечава от останалите. Това трябва да ни навежда на мисълта още, че Вселената няма център. Това, което ние наблюдаваме от Земята е видимата за нас част от Вселената, като ние сме в нейния център.

Сега вече можем да си зададем въпроса „Колко далеч са галактиките, които се отдалечават от нас по-бързо от скоростта на светлината?“ Разстоянието от нас до тях се нарича Радиус на Хъбъл и можем да го получим като разделим скоростта на светлината на константата на Хъбъл. Тези галактики са толкова далеч от нас, че пространството между нас и тях се разширява по-бързо от скоростта на светлината; светлината, която те излъчват в момента, никога няма да ни достигне. Тъй като обаче при разширението на Вселената тези обекти в даден момент от миналото са били по-близо до нас, ние все още можем да ги наблюдаваме. Това означава, че радиусът на видимата Вселена и радиусът на Хъбъл не са едно и също нещо – радиусът на видимата Вселена е много по-голям (за повече информация, вижте Davis, T. M., & Lineweaver, C. H. 2004, Publications of the Astronomical Society of Australia, 21, 97).

Теоретично погледнато, бихме могли да наблюдаваме как дадена галактика преминава отвъд хоризонта и по този начин да станем свидетели как тя изчезва от полезрението ни. По-точно, светлината от тази галактика ще бъде отместена толкова силно към червения диапазон на електромагнитния спектър (това отместване се нарича ефект на Доплер), че в даден момент вече няма да може да бъде засечена. Една от теориите за края на Вселената включва сценарий, при който пространството продължава да се разширява, докато в даден момент от повърхността на Земята ще могат да се наблюдават само нашата галактика, заедно с галактиките от Местната група. Теорията е разгледана в статията, озаглавена „The return of a static universe and the end of cosmology“ (Krauss, L. M., & Scherrer, R. J. 2007, General Relativity and Gravitation, 39, 1545).

Най-новите оценки за стойността на константата на Хъбъл могат да бъдат намерени в Wikipedia. Всяка една от стойностите е подкрепена с цитат към научната статия-източник.

Измерване от 2016 година например дава оценка H = 73.24 ± 1.74 km/s/Mpc (Riess, A. G. et al.2016, The Astrophysical Journal,826, 56)

Автор: Венцислав Димитров

Астрономия

Вашият коментар

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван. Задължителните полета са отбелязани с *