Ускоряющееся расширение пространства означает, что пространство между нами и далекими галактиками расширяется быстрее, чем свет может проходить через пространство. Существует горизонт возможного наблюдения, за которым галактики исчезают от нас.
С какой скоростью галактики или какое-либо другое измерение массы/энергии исчезают за этим горизонтом в настоящее время? Увидят ли будущие телескопы красное смещение галактик в забвении? Я предполагаю, что в этом контексте возникают проблемы с определениями «когда» и «где». Ответы должны попытаться решить, как они справляются с этим.
Поскольку радиус наблюдаемой Вселенной увеличивается со скоростью света, моя интуиция подсказывает мне, что должен был быть момент времени, когда расширение пространства уравновешивало приход света из более отдаленных частей космоса. если да, то когда это произошло?
На этот вопрос сложно ответить, потому что в нем заложены некоторые ложные и неточные предположения. Краткая версия такова: я не знаю, с какой скоростью в настоящее время материал пересекает космический Горизонт Событий. Но телескопы будущего не увидят, как эти галактики исчезнут в красном смещении, потому что это произойдет буквально в бесконечно далеком будущем. Космологическое красное смещение эквивалентно релятивистскому замедлению времени; события, которые с нашей точки зрения имеют красное смещение, также разыгрываются медленнее, а бесконечное красное смещение означает, что они полностью останавливаются.
Также неверно, что радиус наблюдаемой Вселенной расширяется со скоростью света. Есть два разных радиуса, которые могут быть кандидатами на звание «граница наблюдаемой Вселенной»; они очень разные, но оба расширяются быстрее света.
Однако ваша интуиция верна: расстояние, на котором галактики удаляются от нас точно со скоростью света — то, что мы называем сферой Хаббла , — расширяется и с тех пор снова приближается к нам. Он достиг своего максимума, когда космическое расширение перешло от замедления к ускорению, когда Вселенная была примерно в два раза старше своего нынешнего возраста. Однако сфера Хаббла не является пределом чего бы то ни было.
Один из двух горизонтов, который, кажется, тот, который вы имели в виду в начале своего вопроса, — это Горизонт Событий . Это текущее расстояние, за которым свет, излучаемый в это космологическое время, никогда не сможет достичь нас. Этот горизонт удаляется от нас на должном расстоянии, а поскольку он находится за пределами Сферы Хаббла, эти области Космоса на самом деле удаляются от нас быстрее скорости света. В сопутствующих координатах приближается горизонт событийнас. Сопутствующие координаты — это система координат, которая растягивается вместе с расширением Вселенной, так что галактика, на которую не влияет ничего, кроме космического расширения, будет иметь постоянные координаты во времени. Поскольку космологическое расширение ускоряется, свету на фиксированном сопутствующем расстоянии становится все труднее и труднее достичь нас, пока это не становится невозможным, и Галактика не смещается в красную сторону до бесконечности. Это эквивалентно утверждению, что Горизонт Событий переместился внутрь этой галактики в координатах, движущихся вместе с ней. В правильных координатах это равносильно утверждению, что галактика догоняет Горизонт Событий. Наша, кстати, в настоящее время находится на красном смещении около 2, примерно в 18 миллиардах световых лет от нас. Свет, который мы получаем с такого расстояния, лишь слегка смещен в красную сторону.
Однако есть и другой горизонт, который расширяется вечно, также в координатах сопутствующего движения. Это текущее расстояние попутного движения, на котором свет, излучаемый во время Большого Взрыва, достигает нас прямо сейчас. В сопутствующих координатах этот горизонт расширяется все медленнее и медленнее, поэтому реликтовое излучение смещается все больше и больше в красную сторону. Объекты, которые в настоящее время находятся на Горизонте Частиц, давно находятся за пределами нашего Горизонта Событий — мы можем видеть только самое начало их истории, прежде чем они исчезнут в красном смещении. А объекты, смещающиеся в наш горизонт частиц, покажут нам еще меньше своей истории до того, как навсегда покинули Горизонт событий (да, язык становится волосатым, когда речь идет о релятивистском времени).
Так что трудно сказать, каков предел наблюдаемой Вселенной, он просто плохо определен. Горизонт Событий всегда увеличивался на правильном расстоянии, но сужался на сопутствующем расстоянии. Горизонт Частиц всегда рос как в со+движении, так и на собственном расстоянии. Горизонт событий всегда расширялся быстрее света и всегда будет расширяться. Горизонт частиц начинался медленнее, но очень скоро превзошел скорость света по скорости расширения.
Интересно, что все объекты с красным смещением выше не просто удаляются быстрее света, они были всегда! Тем не менее, мы наблюдаем их без проблем.
Андрей Лебеденко