Галактики удаляются от нас быстрее, чем раньше?

Скорость рецессии$v$объекта зависит от двух вещей: во-первых, от того, насколько далеко объект находится с точки зрения правильного расстояния$D$, а во-вторых, на скорость расширения Вселенной как функцию космологического времени$t$, который лучше всего выражается как параметр Хаббла$H(t)$. Конкретно:

Стоит отметить, что это уравнение немного бессодержательно, так как это просто определение скорости рецессии, которую нельзя измерить напрямую.

Поскольку скорость рецессии зависит не только от функции$t$, но и на$D$, на вопрос о том, удаляются ли объекты от нас быстрее, чем когда-либо прежде, можно ответить несколькими способами. Прежде чем я рассмотрю различные способы, которыми мы могли бы ответить на ваш вопрос, я отмечу несколько вещей. Во-первых, определение параметра Хаббла:

куда$a(t)$Масштабный коэффициент, описывающий, как изменяется масштаб Вселенной с$t$, и$\dot{a}(t)$- первая производная масштабного фактора по$t$. Согласно космологическим наблюдениям, Вселенная содержит темную энергию, которая вызывает ускорение расширения Вселенной. Имеется в виду, что в настоящее время$\ddot{a}(t) > 0$куда$\ddot{a}(t)$– вторая производная масштабного фактора по времени.

Первый способ, с помощью которого мы могли бы рассмотреть ваш вопрос, — это спросить, находятся ли галактики, находящиеся в настоящее время на расстоянии$D_0$удаляются быстрее, чем другие галактики, ранее находившиеся на расстоянии$D_0$.

Из определения ускоряющегося расширения и параметра Хаббла мы видим, что ускорение расширения не означает, что ответ на этот вопрос «да», и на самом деле, если мы предположим, что темная энергия принимает форму космологической постоянной (игнорируя космическую инфляцию), и мы углубляемся в динамику Вселенной, мы обнаруживаем, что галактики в настоящее время$D_0$должны удаляться от нас медленнее, чем галактики, которые ранее находились на$D_0$отступали, когда были в$D_0$. Так что в этом конкретном смысле расширение Вселенной замедляется, хотя мы обычно описываем его как ускоренное.

Второй способ, которым мы могли бы ответить на ваш вопрос, состоит в том, чтобы спросить, больше ли сейчас скорость удаления любой данной галактики, чем когда-либо в прошлом.

Ответить на этот вопрос сложнее, поскольку ускоренное расширение действительно подразумевает, что скорость удаления данной галактики увеличивается со временем, но скорость расширения Вселенной в предыдущие эпохи замедлялась. Однако, снова принимая темную энергию за форму космологической постоянной, мы видим, что ответ состоит в том, что галактики достигают своих самых высоких скоростей удаления дважды: во-первых, во время Большого взрыва, а во-вторых, в бесконечном будущем. Таким образом, ответ на этот вопрос заключается в том, что в настоящее время галактики не удаляются от нас быстрее, чем во все предыдущие времена.

Скорость рецессии отличается от пекулярной скорости (т.е. локальной скорости по отношению к реликтовому излучению). Мы могли бы сложить эти два, чтобы найти «реальную скорость», но, как я уже отмечал, скорость рецессии не имеет прямого физического значения, поэтому то, что на самом деле означает эта «реальная скорость», не является однозначным.

Расширение однородно, тогда как вакуум вокруг черной дыры неоднороден, поэтому в этом смысле «засасывание» черной дыры не является противоположностью расширения.