Путенихин П.В.
m55@mail.ru

Вселенная расширяется и однажды реликтовые фотоны станут невидимы, не смогут достичь Земли от горизонта Вселенной.

Два рода горизонтов видимости Вселенной

Реликтовое излучение испытывает такое же красное смещение, как и любое другое излучение. В наши дни мы фиксируем только реликтовое излучение в возрасте около 14 млрд. лет. Именно столько лет излучение шло до нас с момента образования Вселенной.
Вместе с излучением далёкого квазара, например, в возрасте 12 млрд. лет до нас доходит и реликтовое излучение, имевшееся рядом с ним на тот момент. Точно также свет от галактики в возрасте 1 млрд. лет доходит до нас вместе с таким же реликтовым излучением, оказавшимся рядом с ним на момент излучения. Почему же мы видим разницу в излучении квазара и галактики, но не видим такой же разницы в реликтовом излучении? Дело в том, что спектры галактики и квазара позволяет выделить в них характерные линии, по которым и определяется различное красное смещение, характеризующее удалённость объекта. Напротив, спектр реликтового излучения «чистый», он совпадает со спектром излучения абсолютно черного тела и не имеет таких же опознавательных «маркеров».

С каждой новой «порцией» излучения квазара или галактики мы получаем одно и то же соответствующее их скорости красное смещение. Напротив, реликтовое излучение для каждой новой порции излучения звёзд всегда новое, всё более древнее, поскольку точка расположения звезды удаляется медленнее, медленнее «стареет», чем поток фотонов реликтового излучения. С каждой новой порцией излучения звезды из этой же точки пространства к нам движутся всё более и более «старые» фотоны реликтового излучения, из всё более удаленных точек пространства. Это похоже на то, как если бы некий источник испускал фотоны реликтового излучения, сам удаляясь при этом со строго световой скоростью.

Реликтовое излучение не имеет спектральных «маркеров», но оно имеет собственную характеристику. Это температура или длина волны. Поскольку к нам приходят фотоны реликтового излучения от всё более и более удалённых точек пространства, то, очевидно, каждая новая порция фотонов должна испытать всё большее и большее красное смещение. То есть, наблюдаемое реликтовое излучение должно постоянно и непрерывно снижать свою температуру или увеличивать длины волн.

Известно, что для астрономических наблюдений существует своеобразный горизонт, физическое расстояние, на котором возможно наблюдение объектов Вселенной. Это такое расстояние, на котором объекты удаляются со сверхсветовой скоростью, поэтому свет от них не может достичь наблюдателя на Земле. Конечно, космологические объекты удаляются не в результате механического движения, это запрещает теория относительности. Они удаляются за счёт увеличения самого пространства, эквивалентного увеличению расстояния.


Когда прекратится реликтовое излучение

Вычисления, произведённые в данной работе, показали, при неизменности ныне известной величины постоянной Хаббла или, по крайней мере, не увеличении её, доступной областью для наблюдения являются объекты, удалённые не более, чем на 5,41 млрд. световых лет. В наши дни мы наблюдаем реликтовое излучение и свет от удалённых галактик, которые находились от нас в момент излучения на расстоянии не более 5,07 млрд. световых лет. Получается, что пока мы не можем наблюдать лишь тонкий слой сферы в 0,34 млрд. световых лет на момент излучения. Только из этого слоя до Земли пока ещё не дошел ни один фотон.

Можно признать, что при всей громадности этого слоя, количество вещества в нём и число фотонов реликтового излучения ограничено. Поэтому по мере расширения Вселенной интенсивность реликтового излучения будет непрерывно снижаться. Ясно, что «последний фотон» реликтового излучения прилетит на Землю через бесконечно большое время. Но задолго до этого их поток будет заметно снижен. При этом можно с уверенностью предположить, что этот последний, пока не видимый с Земли сферический слой Вселенной уже давно не содержит реликтовых фотонов, движущихся в нашу сторону. Те, что там находятся – удаляются от нас.

Парадокс видимости реликтового излучения

Итак, однажды реликтовое излучение неизбежно окажется за границей наблюдаемости. Всё, что находится дальше этой границы Вселенной, будет в принципе недоступно наблюдению, причём за эту границу будут постоянно уходить всё новые и новые самые удалённые от Земли объекты. Со временем за этой границей окажутся и все области, из которых к Земле приходят фотоны реликтового излучения.

И здесь возникает довольно любопытное обстоятельство. Допустим, что на Земле больше не будет наблюдаться реликтовое излучение. Но Земля – это не уникальное, не особое место во Вселенной. Если реликтовое излучение не наблюдается на Земле, то, вследствие равноправия всех областей Вселенной, реликтовое излучение не должно наблюдаться нигде.

Возникает парадокс, ведь само излучение при этом никуда не исчезло. Оно, конечно, испытает значительное красное смещение и вызванное этим охлаждение. Но фотоны будут по-прежнему летать по Вселенной. Почему же они будут не наблюдаемыми?

26.12.2015