Расширение вселенной⁠⁠

Хочу заранее сказать, что я не привожу формулы и выкладки, что бы не отпугнуть читателей или кому-нибудь не стало совсем скучно, но если есть пытливые умы то, можете смело штурмовать (обе книги в открытом доступе). Я взял оттуда лишь крупицу и неумело облек в слова.

1. http://elib.biblioatom.ru/text/zeldovich_izbannye-trudy_t2_1985/
2. https://astro.ucla.edu/~wright/A275.pdf

Я так же, не выкладываю картинки художников, которые рисуют красивые конуса (если говорить в рамках темы поста) среди мириадов звезд, а галактики убегают вдаль, потому что кроме эстетики, никакой другой нагрузки они, на мой взгляд, не несут.

Что бы понять, что из себя представляет расширение Вселенной по современным представлениям, можно рисовать много различных графиков или, начав с пары страниц формул, завершить всё одной. Осознать, что она, собственно, описывает весь процесс и немедленно проникнуться величием момента)) Вопрос, насколько это понятно, насколько это очевидно в голове у "обычного" человека - остается открытым. Предлагаю убрать (для упрощения демонстрации) из нашего 4хмерного пространства-времени два измерения и оставить только два - одно пространство и одно время.

Давайте, проследим, как будет изменяться Вселенная с момента большого взрыва на протяжении 18 миллиардов лет. (картинка взята из вики)

Меридианы у нас будут отсчитывать время, 1 шаг – 1 миллиард лет. Параллели – расстояние. 1 шаг – 1 миллиард световых лет.

Каждый шаг по времени будет показывать, как и насколько будет увеличиваться наша Вселенная.

Перед вами проекция изменения круга (Вселенной) во времени.  Самый первый круг (синий кружочек в центре после белого диска) – это Вселенная спустя ~700 млн.лет после Большого Взрыва. Самый крайний диск – Вселенная после ~18 млрд.лет после БВ.
1. В точке (1) очень яркий квазар, в момент ~700 млн.лет после БВ испускает фотон света.
2. Это положение точки пространства, где когда-то был квазар в настоящее время. Можете отсчитать квадратики вдоль желтой линии и убедиться что и правда прошло ~14 млрд.лет. )
3. Это точка пространстве на момент 700 млн. лет после БВ, где когда-то возникнет Земля.
4. Это, собственно мы, на текущей момент времени.
Красная линия – это путь фотона в пространстве, который летел ~13 млрд.лет. Поймав его в точке (4) мы видим квазар на расстоянии ~13 млрд.световых лет.

Однако, все это время, пространство, как мы знаем, расширялось, поэтому фактическое расстояние между нами и квазаром (если бы он конечно дожил до наших дней) это коричневая линия вдоль параллели от точки (2) до точки (4).

Линии 1-2 и 3-4 наглядно показывают, что сами объекты (или место, где был или будет объект) никуда, фактически, не «убегали» и не «улетали». На диске они оставались на том же месте все миллиарды лет. Именно, поэтому, считается, что как таковое, расстояние между двумя любыми объектами Вселенной остается неизменным в рамках расширения Вселенной. Расширяется только пространство между объектами.

Фотон от квазара, как видно из нашего рисунка, на самом деле первоначально вылетел в противоположном направлении от Земли. Но, расширение пространства «повернуло» его и он «изменил» свою траекторию. Это контринтуитивно, но геометрически вполне допустимо.

Поэтому, когда говорят или пишут, что мы видим объект на расстоянии 5..6.10 млрд. световых лет, это условность. Мы всего лишь ловим фотон и по его красному смещению способны определить какой долго он летел. А вот расстояние (фактическое) между нами и объектом испустившим фотон, из-за постоянного расширения Вселенной, считается через интеграл (это если упростить ряд показателей) А если не упрощать, то придется еще учитывать кривизну Вселенной, ее плотность, плотность темной энергии, влияние безмассовых нейтрино и т.д.
Вот, несколько примеров:

z = 2.45 – протосверхскопление Гипериона. Видимое расстояние (Линия 1-4 на картинке) ~10.95 млрд.св.лет, сопутствующее  (Линия 2-4 на картинке) ~19.1 млрд.св.лет.

z = 9.11 – MACS1149-JD1, галактика в созвездии Льва. Видимое расстояние ~13.1 млрд.св.лет, сопутствующее ~30.6 млрд.св.лет

z = 1100 – отголоски эры рекомбинации водорода или Реликтовое излучение. Видимое расстояние ~13.6 млрд.св.лет, сопутствующее ~45.3 млрд.св.лет

Казалось, бы замечательно! Вселенная расширяется, все больше и больше пространства, которое пока пропадает(с) )) Но, человечество обязательно выйдет в космос и покорит его! Увы, если наши представления об окружающем мире не сильно разнятся с объективной реальностью, то нас ожидает примерно такой сценарий.

Черные линии – это уже знакомые вам параллели, а вот красная капля – это наш горизонт событий, который из-за расширения Вселенной становится все меньше и меньше. Мы сейчас (условно) находимся на середине центральной линии.

Но, это уже другая история ))

Как обычно, если есть вопросы, я постараюсь на них ответить.