Гайд по астрономии. Путешествие к границам безграничного космоса

Поскольку свет распространяется с конечной скоростью, равной 300 000 км/с, ему требуется время на то, чтобы дойти до нас от своего источника. Это время и называется аберрационным. Например, Луну, до которой от нас 384 000 км, мы видим такой, какой она отражала солнечный свет 1,28 секунды тому назад; следовательно, ее аберрационное время составляет 1,28 секунды. А Солнце, до которого 150 млн км, мы видим таким, каким оно бурлило и испускало свет 8,33 минуты назад, и его аберрационное время — 8,33 минуты. Вот несколько примеров такого времени, которые стоит принять во внимание:

Сатурн — 1,1 часа при максимальном сближении с Землей Плутон — 6,9 часа при максимальном сближении с Землей ? Центавра — 4,2 года

Вега — 25 лет

Полярная звезда — 434 года

Туманность Ориона — 1500 лет

Галактический центр — 27 000 лет

Галактика Андромеды — 2,5 млн лет

Ближайший квазар — 3С 273 (2,4 млрд лет)

Самая дальняя обнаруженная галактика — GN-z11 (13,4 млрд лет)

Измерять метрические расстояния за пределами галактики Андромеды и Местной группы гораздо сложнее: этому препятствует расширение Вселенной. Например, расстояние до той или иной галактики в то мгновение, когда из нее был испущен свет, в конечном итоге оказывается намного меньше расстояния до нее в тот момент, когда нам удается ее обнаружить. Поэтому оценивать космические расстояния лучше в аберрационном времени — оно лучше всего учитывает расширение и дает нам единую меру расстояния до объекта в пределах расширяющегося космоса. Возможно, это вас удивит, но с помощью «Хаббла» и крупнейших наземных телескопов астрономы нашли галактики, для света которых характерно такое красное смещение, что он, по всей вероятности, излучался, когда видимая Вселенная была в 10 с лишним раз компактнее, а значит, насчитывала всего несколько сотен миллионов лет. То, что доступно нашему взгляду из тех изначальных времен, во многом резко отличается от того, что мы наблюдаем в текущей Вселенной, причем галактики ранней эпохи кажутся намного меньше и массивнее, чем их современные аналоги.

В последующих главах мы будем говорить о той части Вселенной, которая доступна нашему наблюдению, поскольку она располагается в пределах светового радиуса, установленного возрастом Вселенной в 13,8 млрд лет. Однако это пространственное ограничение не помешает нам исследовать всю историю космоса и мы сможем пронаблюдать — по крайней мере в принципе — все основополагающие стадии от Большого взрыва до эпохи рекомбинации, образования первых галактик, звезд и планет.

Происхождение космоса

Утверждение, согласно которому у Вселенной было начало, на самом деле звучит невероятно странно и необъяснимо. Впрочем, это не мешало людям придумывать истории о происхождении космоса, ставшие неотъемлемой частью их культурной идентичности. И более того, в разных культурах, возникших задолго до появления письменности, очень много преданий о возникновении мира. Пожалуй, из существ, живущих на Земле, только нам, людям, нужно объяснить наше собственное существование в свете происхождения и эволюции большой Вселенной.

Я помню времена, когда астрономы все еще не могли с уверенностью сказать, действительно ли у Вселенной было начало. В 1960-х годах за первенство соперничали две космологические теории. Одна из них называлась теорией стационарной Вселенной. В 1940-х и 1950-х годах ее отстаивали сэр Фред Хойл и его коллеги. Эта теория признавала расширение космоса, открытое Эдвином Хабблом в 1929 году, но допускала появление новой материи для заполнения пустот (войдов) и гласила, что Вселенная остается по существу неизменной во всем пространстве-времени. Так ученым удавалось придерживаться популярного представления об однородности — так называемого идеального космологического принципа. Никакое место или время не играло особой роли, в том числе и наше время на Земле.