Возможно ли, что галактики, которые мы видим, есть иллюзия?

 

В 1977 МЕРЛИН (MERLIN) — массив радиотелескопов, расположенных в Джодрелл-Бэнк в Великобритании, обнаружил два квазара, выглядевших удивительно похожими друг на друга.

 

Два квазара QSO 0957+561 были более чем похожи — они были одинаковыми. «Двойной квазар» был первый «гравитационно-линзированный» объект.

 

Гравитационное линзирование — искривление света вследствие гравитации — предсказала теория гравитации Эйнштейна (общая теория относительности) в 1915.

 

Если массивный объект (например, скопление галактик) находится между нами и удаленным объектом (например, квазаром), то гравитация может отклонить/сфокусировать свет от удаленного объекта.

 

Поскольку существует несколько возможных путей распространения света вокруг мешающего объекта, наблюдается несколько изображений. Максимально возможное их число — 5. Некоторые слишком слабые, чтобы быть легко видимыми.

 

G-линзирование (гравитационное) с помощью промежуточного объекта (линза) не только фокусирует свет от далекого объекта, но и усиливает его, повышая, или увеличивая, яркость.

 

Следовательно, гравитационное линзирование действует как природный телескоп, повышая яркость объектов, слишком далеких, чтобы их можно было наблюдать в обычных условиях.

 

Так, ближайшие к нам галактики мы видим реально. Но для удаленных больше шансов оказаться под влиянием промежуточных линз. Далекая часть Вселенной является более иллюзорной.

 

Кстати, вследствие гравитационного линзирования не всегда возможно получить правильное изображение. Гравитация скопления галактик приводит к искажению изображения удаленного объекта, искривляя его.

 

Гравитационное линзирование может быть использовано для обнаружения темной материи, которую нельзя увидеть непосредственным путем. В Большой синоптический обзорный телескоп (Чили) будет использовать слабое линзирование для выявления распределения материи, в частности темной материи, во Вселенной.

 

Телескопы были изобретены для того, чтобы исследовать свет. По иронии судьбы, Большой синоптический обзорный телескоп будет исследовать тьму!

 

Клаудио Маккене предложил использовать Солнце как гравитационную линзу. Фокусное расстояние «гравитационного телескопа» будет за орбитой Плутона, поэтому возникает вопрос, как его построить.

 

Почему телескопы считаются машинами времени?

 

Свет, хотя и быстрый, но не бесконечно быстрый. Ему требуется какое-то время, чтобы добраться до нас от объектов. Поэтому мы видим вещи такими, какими они были раньше.

 

Эффект запаздывания является незаметным для бытовых предметов, так как скорость света огромна — 300 000 км/с (свет в миллион раз быстрее пассажирского самолета).

 

Но Вселенная велика и расстояния огромные. Свету требуется много времени, чтобы добраться до нас от астрономических тел. Телескопы — реальные «машины времени».

 

Мы видим Луну такой, какой она была 1,3 секунды назад; Солнце — 8,3 минуты назад; ближайшую звезду — 4,2 года назад; самые дальние объекты, видимые невооруженным глазом (галактика Андромеды), — 2,5 млн лет назад.

 

Невозможно знать, как какой-то астрономический объект выглядит «сейчас» (бессмысленное понятие), мы можем знать только, как он выглядел, когда свет его покинул.

 

Предположим, свет распространяется так медленно, что ему необходимо 100 лет, чтобы пересечь улицу. Дом, который мы видим на дальней стороне, мог уже давно разрушиться. Похожая ситуация для далеких галактик.

 

Наиболее удаленные галактики, возможно, больше не существуют. Мы видим их такими, какими они были более чем 10 млрд лет назад — задолго до того, как родилась Земля.

 

Максимальное удаление назад, которое мы можем увидеть с использованием света (по существу, известных всем радиоволн), составляет 13,7 млрд лет, 380 000 лет после рождения Вселенной.

 

13,7-миллиарднолетний свет это «послесвечение» от Большого взрыва. До этого Вселенная была наполнена «туманом». Свет не мог распространяться по прямой линии.

 

1% телевизионных помех при приеме между станциями дает «послесвечение» от Большого взрыва — самый первый свет, на который приходится 99,9 % всех фотонов во Вселенной.

 

 

Вселенная

 

Насколько велика Вселенная?

 

Для того чтобы ответить на вопрос, как велика Вселенная, в первую очередь необходимо определить, что мы имеем в виду, говоря слово «Вселенная».

 

Ключевой факт: Вселенная не существовала всегда. Она была «рождена». Из того, что возникло в колоссальном взрыве 13,7 млрд лет назад, — в Большом взрыве.

 

Факт рождения Вселенной означает, что мы видим галактики, свет от которых шел к нам не более 13,7 млрд лет. Для более удаленных объектов — свет все еще в пути.

 

Мы видим объекты — около 100 млрд галактик — расположенные в гигантском «пузыре» пространства, с центром на Земле, известном как «наблюдаемая Вселенная».

 

Расстояние до края наблюдаемой Вселенной составляет около 42 млрд световых лет, что дает для наблюдаемой Вселенной около 84 млрд световых лет в поперечнике.

 

Вопрос. Как может граница располагаться в 42 млрд световых лет отсюда, если Вселенной только 13,7 млрд лет? Ответ. На начальной стадии Вселенная расширялась или «раздувалась» быстрее света!

 

Примечание: скорость света — максимальная скорость только в эйнштейновской специальной теории относительности (1905). В общей теории относительности (1915) пространство может расширяться с любой скоростью.

 

Наблюдаемая Вселенная ограничена воображаемой границей, называемой «световой горизонт» и отмечающей самый далекий объект, который можно увидеть с помощью телескопа.

 

Но «космический горизонт» очень сильно похож на горизонт в море. Так же, как мы знаем, что большая часть океана находится за горизонтом, так и большая часть Вселенной — за космическим горизонтом.

 

Согласно теории «инфляции»[27], фактически может быть бесконечное количество областей Вселенной за пределами горизонта. Вселенная бесконечна!