Как галактикам удаётся разлетаться со сверхсветовой скоростью, если в нашей Вселенной это невозможно? Простейшее объяснение
Согласно общепринятой космологической модели, наша Вселенная появилась 13,7 миллиардов лет назад в результате Большого Взрыва сингулярности, материя из которой начала распространяться. Причем физики утверждают, что расширение Вселенной происходит быстрее скорости света. А ведь согласно Специальной теории относительности Эйнштейна, ничто не может двигаться со сверхсветовой скоростью. Кто из них прав и возможно ли такое вообще?
Понять это можно на простом примере. Представьте пространство в виде очень длинной резинки, а галактики в виде точек на ней. Начальное расстояние между каждой точкой составляет 1 см (точка B находится на расстоянии 1 см от точки A, точка C находится на расстоянии 2 см, а точка D — на расстоянии 3 см). Теперь мы за одну секунду растянем резинку так, чтобы расстояние между точками стало 2 см. Тогда расстояние от точки А до В будет 2 см, точка С будет находиться на расстоянии 4 см от A, а точка D на расстоянии 6 см.
Вспомним, что скорость объекта — это пройденное расстояние, деленное на время, необходимое для прохождения этого расстояния.
В нашем примере с резинкой, точка В за одну секунду переместилась от точки А на 1 см, точка С сместилась на 2 см дальше, а точка D – на 3 см. Следовательно, их скорости удаления относительно точки A будут 1 см/сек, 2 см/сек и 3 см/сек соответственно. Так и получается, что с позиции точки А, более удаленные объекты будут двигаться быстрее, чем те, которые находятся ближе.
Если бы мы повторили предыдущий эксперимент, но измеряли расстояния между точками относительно точки B, то мы бы пришли к тому же выводу, что и с точкой A. То есть все точки удалялись бы от точки B, при этом дальние двигались бы быстрее.
Эта аналогия позволяет нам сделать пару выводов о расширении Вселенной:
- На самом деле, не галактики разлетаются в пространстве с увеличивающейся скоростью, а происходит расширение самого пространства между ними (подобно растягивающейся резинке, отдаляя точки на ней друг от друга). По мере расширения Вселенной галактики удаляются друг от друга, и кажущаяся скорость разлета более отдаленных галактик будет больше.
- Земля и Млечный Путь не являются какими-то особенными объектами во Вселенной из-за того что, все галактики разлетаются от нас. Если бы мы находились в другой галактике, то мы видели бы тоже самое из-за этого расширения.
Какие галактики удаляются от нас быстрее скорости света
Зная, что чем дальше объекты находятся от нас во Вселенной, тем выше их скорость разлета, и наблюдая за галактиками, астроном Эдвин Пауэлл Хаббл вывел формулу для расчета скорости, с которой галактики разлетаются:
где V — скорость галактики, r — расстояние до неё, а Ho — коэффициент пропорциональности, называемый постоянной Хаббла. (по последним оценкам она составляет 74,03 (км/с)/1 Мпк (Мегапарсек)
Если подставить в эту формулу скорость света, то можно грубо определить расстояние, больше которого от нас должна находиться галактика, чтобы из-за расширения пространства она «улетала» от нас со сверхсветовой скоростью.
299 792 км/с= r*74,03 (км/с)/Мпк;
r=299 792/74,03
r ≈ 4049,6 Мпк или 13,2 миллиарда световых лет
Получается, что объекты удаленные на расстояние более 13,2 млрд световых лет мы никогда не увидим.
Однако ученым известно, что Сопутствующее расстояние до самого удалённого наблюдаемого объекта — поверхности последнего рассеяния реликтового излучения — составляет около 46 миллиардов световых лет во всех направлениях. Представляете, сколько всего там может быть скрыто, чего мы никогда не увидим?!!!