Как понять будущее нашей Вселенной? Надо уметь заглянуть в прошлое и затем предположить, как оно определяет предстоящее.

Астрономы изобретательно подходили к тому, чтобы измерять размеры Вселенной, добавляя метод за методом. И это все – только определяя яркость и спектр света. Яркость дает расстояние. Спектр дает скорость. Зная расстояния и скорости движения – можно предположить, что происходило и будет происходить. Как это устроено?

Метода первая. Древняя параллаксная.

Поскольку Земля движется по кругу вокруг Солнца, то в одну часть года от другой части года она находится на 300 миллионов километров дальше. Значит, если смотреть на звезды, то будет параллактическое смещение их относительно более далеких звезд. Простой тригонометрией можно намерять расстояние, что до звезд, видимых с Земли простым глазом и в небольшой телескоп, расстояние составляет обычно несколько тысяч световых лет. Сейчас мы знаем, что это маленькая долька от нашей Галактики, но в древности эти расстояния ошеломляли. Вселенная казалась гигантской.

Метода первая штрих. Модифицированная угловых скоростей.

Для более далеких звезд параллакс перестает работать, но зато наизмеряв угловые скорости звезд ввиду их собственного движения – можно за несколько лет терпения понять по смещению звезд – какое до них может быть расстояние. Соответственно, отталкиваясь от проверенного параллакса – можно по собственному угловому движению более далеких звезд расширить рулетку расстояний до десятка тысяч световых лет. Вселенная оказалась еще больше.

Метода вторая. Цефеидная.

Цефеиды – это большие звезды переменной яркости по предсказуемому алгоритму. Значит, по знанию их яркости и цикла изменения – можно просчитать расстояние до них. До первых цефеид расстояние считали по первой методе угловых скоростей. И вот, цефеиды дали понимание, что до туманности Андромеды – ближайшей к нам спиральной галактики – два миллиона световых лет. Мы как человечество это узнали век назад. Цефеиды дали возможность промерять расстояние до ближайших галактик. Вселенная вдруг еще раз стала больше.

Метода третья. Хаббловская, спектросместительная.

Хаббл измерял расстояния до галактик, смотрел спектры и сравнивал степень красного смещения (то есть скорости удаления объектов от нас) и расстояние. И получилось, что чем больше расстояние – тем быстрее от нас убегают галактики. Оказалось, что Вселенная – расширяется. А насколько она стабильная или статичная – вот в чем был вопрос. Соответственно, три базовых гипотезы: расширяется бесконечно, расширяется конечно, расширяется и схлопнется – требовали проверки.

Метода четвертая. Современная. Сверхновые 1а.

Проблема хаббловского метода – в том что его тоже надо калибровать и проверять. Это сложно, но менее чем полвека назад научились измерять по сверхновым первого типа, которые получались из коллапсирующих белых карликов. Дело в том, что когда белый карлик достигает критической массы и температуры, то он взрывается со стандартной яркостью и скоростью процесса. Сверхновая такого типа может достигать яркости галактики на несколько дней – а значит – ее можно увидеть и с краев Вселенной. Так удалось гарантированно промерять расстояния и уверенней подтвердить, что возраст Вселенной около пятнадцати миллиардов лет.

С этими измерениями расстояний стал ясен возраст Вселенной, скорость ее расширения, плотность, наличие темной материи (и энергии) и понимание что мы живем в однородной изотропной Вселенной, которая во все стороны одинакова и очень далекая. А, значит, наше будущее – это постоянное расширение, которое через 10 в 100 степени лет будет приводить к тепловой смерти, когда предположительно не останется даже протонов и испарятся все черные дыры.

Хорошие новости – Солнца нам хватит еще на миллиарды лет.

Еще на эту тематику из книг и других публикаций можно прочитать:
The End of Eternity by Asimov.
Human Universe by Brian Cox 5/5.
21st Century Astronomy by Hester. 6/5.
Losing Mars by Peter Cawdron. 4/5.
Parallel Worlds by Michio Kaku.
Глубокий космос людям недоступен.
Deep Simplicity by Gribbin. 4/5.
Brief Answers… by Stephen Hawking.

На прошлой неделе опубликовали: The Smartest Guys in the Room.

Все публикации копируются в канал Телеграм.

Позиции в статьях отражают частное мнение автора в частном блоге и не могут быть официальным заявлением или публичной рекомендацией от имени компании-работодателя.