Мы видим свет галактик, до которых уже не сможем добраться даже в самом щедром мысленном эксперименте. Не мешают ни расстояние само по себе, ни слабость ракет. Между «увидеть» и «достичь» в расширяющейся Вселенной проходит настоящий космический горизонт.
2. Видим прошлое, а лететь пришлось бы в будущее
Когда телескоп регистрирует далёкую галактику, он показывает её такой, какой она была миллиарды лет назад. Пока свет шёл к нам, пространство расширялось, и нынешнее расстояние до источника стало гораздо больше простого времени полёта света, выраженного в световых годах.
Космический аппарат, напротив, должен преследовать объект в будущем. За время пути расстояние между нами и галактикой продолжит меняться. Поэтому факт, что древний фотон сумел прийти к Земле, ещё не гарантирует, что фотон, отправленный сегодня в обратную сторону, когда-либо достигнет источника.
Здесь важны два разных рубежа. Горизонт наблюдаемой Вселенной отделяет области, чей свет успел дойти до нас после ранней непрозрачной эпохи. Космологический горизонт событий отделяет области, с которыми сигнал, отправленный сейчас, ещё может когда-нибудь связаться.
3. Расширение не похоже на обычный полёт
Галактики на больших расстояниях могут удаляться от нас с эффективной скоростью больше скорости света. Они не пролетают локально через пространство быстрее фотона, поэтому теория относительности не нарушается. Увеличивается само расстояние между далёкими областями пространства.
Фотон всегда движется рядом с собой со скоростью света. Но на огромном пути растяжение пространства может добавлять расстояние быстрее, чем луч сокращает оставшийся маршрут. В зависимости от истории расширения сигнал либо постепенно проберётся к цели, либо никогда её не достигнет.
Ускоренное расширение, связываемое с тёмной энергией, создаёт конечный горизонт для сигналов, отправленных сегодня. В стандартной космологической модели его современная сопутствующая дистанция составляет приблизительно 16–18 миллиардов световых лет. Радиус наблюдаемой Вселенной при этом около 46 миллиардов световых лет.
4. Откуда берётся оценка 94 процента
Если галактики в среднем распределены по большим объёмам достаточно однородно, число объектов грубо пропорционально объёму сферы. Сравнение достижимого радиуса около 18 миллиардов световых лет с наблюдаемым радиусом около 46 миллиардов даёт лишь несколько процентов доступного объёма.
Отсюда возникает популярная оценка: примерно 94 процента галактик, которые сейчас входят в наблюдаемую Вселенную, уже недостижимы для сигнала, отправленного сегодня. Это не пересчёт каждой галактики и не точная вечная константа. Результат зависит от параметров космологической модели, распределения галактик и определения «достичь».
Даже оставшиеся несколько процентов доступны только в фантастическом случае движения почти со скоростью света и немедленного старта. Для реальной техники доля практически достижимых галактик неизмеримо меньше. До Андромеды свет летит примерно 2,5 миллиона лет, и она считается нашим ближайшим крупным соседом.
5. Что останется рядом
Местная группа гравитационно связана. Млечный Путь, Андромеда и их небольшие спутники не будут унесены общим расширением друг от друга; напротив, две крупные галактики со временем сблизятся и, вероятно, объединятся. Точные подробности будущей встречи уточняются по движениям галактик.
Большинство более далёких систем не связано с нами. По мере ускоренного расширения их свет будет всё сильнее смещаться в красную область, слабеть и в очень далёком будущем станет практически недоступным. Будущие наблюдатели в объединённой местной галактике могут видеть гораздо более пустой космос, чем видим мы.
Это не значит, что галактики в определённый момент «исчезают из существования». Исчезает возможность обмена новыми сигналами, а до нас ещё долго могут приходить фотоны, испущенные ими раньше. Космос хранит открытки из мест, куда билет уже не продаётся.
6. Что говорит наука
Подтверждено: Вселенная расширяется, а наблюдения сверхновых, реликтового излучения и крупномасштабной структуры поддерживают ускоренное расширение в позднюю эпоху. Общая теория относительности допускает увеличение расстояний между далёкими объектами быстрее света без локального сверхсветового движения.
Оценка около 94 процентов следует из стандартной модели ΛCDM и принятых сегодня космологических параметров. Это расчёт достижимости для идеального сигнала или путешественника, отправленного сейчас почти со скоростью света. Он не является непосредственным наблюдением каждого маршрута.
Открытым остаётся точное поведение тёмной энергии. Если оно меняется со временем, положение горизонта и далёкое будущее тоже изменятся. Пока космологическая постоянная остаётся простейшим согласованным описанием, но природа ускорения неизвестна.
7. Итог
Так сколько галактик мы уже не достигнем? В рамках стандартной модели — примерно 94 процента наблюдаемых, а практически недоступна ещё большая доля. Зато мы живём в редкую эпоху, когда можем хотя бы увидеть огромную часть космической истории.
Поделитесь в комментариях, что кажется поразительнее: размер видимого мира или узость доступного.
