Рис. 10.3
Пересечение синей линии R, графика удаления Земли от сверхновой, с красной R_exp, графика удаления фотонов от сверхновой, означает, что Земля и фотоны находятся на одном и том же удалении от сверхновой, в одной и той же точке пространства, то есть, фотоны достигли наблюдателей на Земле.
Жёлтая линия v — это скорость Земли относительно сверхновой: видно, что эта скорость удаления в наши дни уже превысила 1,7 скоростей света (график показан в масштабе с 10-кратным увеличением).
Если сверхновая находится в начальный момент времени t = 0 на большем удалении, чем 8,85 млрд. световых лет, но меньшем, чем горизонт видимости Вселенной, то с Земли она будет видна только в будущем, в более позднее время. Например, свет от галактики, находившейся на удалении около 9 млрд. световых лет, Земли пока не достиг. На рисунке видно, что линии удалённости галактики (синяя) и светового потока от взрыва сверхновой (красная) явно пересекутся, но не в наши дни — 14 млрд. лет, а позднее.
Рис. 10.4
Отметим, что расстояние R_exp между фотонами вспышки и наблюдателем на Земле R постоянно уменьшается. Если в начальный момент расстояние между звездой, фотонами её вспышки и Землёй было 9 млрд. световых лет, то через 5 млрд. лет оно уменьшилось до ~ 6,8 млрд. световых лет, а через 10 млрд. лет — до ~ 4 млрд. световых лет.
Рис. 10.5
Если же в момент вспышки сверхновая находилась на меньшем удалении, чем 8,85 млрд. световых лет, то есть, ближе радиуса наблюдаемой Вселенной, то свет от неё уже был получен в прошлом. Например, на рисунке 10.5 показана звезда, которая в начальный момент находилась от Земли на удалении в 1 млрд. световых лет. Наблюдателем на Земле получен свет от вспышки этой сверхновой, произошедшей 4 млрд. лет назад. Также в прошлом был получен и свет от вспышки, примерно 2 млрд. лет назад.
Сегодня эта галактика находится от Земли на расстоянии в ~2,7 млрд. световых лет, а свет от неё наблюдается в виде старых остатков от взрыва. Виден этот свет от остатков сверхновой в наши дни на удалении 2,5 млрд. световых лет, хотя, как указано, остатки сверхновой реально находятся на удалении в ~2,7 млрд. световых лет.
Приведённые выкладки верны только для галактик, которые находятся ближе горизонта видимости Вселенной, поскольку более удалённые галактики нам не видны.
Горизонт видимости Вселенной
Здесь нам следует внести уточнение понятию горизонта видимости Вселенной и его соотношению с радиусом наблюдаемой Вселенной. Горизонтом видимости Вселенной (в литературе — горизонт событий) следует считать исходное, в начальный момент расширения расстояние до самой дальней галактики, которую мы можем наблюдать в принципе, пусть даже и через бесконечно большое время. Физически горизонтом видимости Вселенной является радиус сферы Хаббла, который определяется параметром Хаббла и изменяется при его изменении:
Происходит этот радиус из закона Хаббла при световой скорости удаления галактик:
Здесь вновь уточним, что истинной, действительной удалённостью считаем исходное расстояние до галактики, сверхновой в момент вспышки. Из всех рассмотренных удалённостей эта — наименьшая. В момент получения наблюдателем на Земле света от этой галактики она находится уже на существенно большем удалении. Например, галактика, сверхновая, находившаяся от Земли в момент вспышки на удалении в R0 = 13,98 млрд. световых лет, в момент её наблюдения с Земли при H0 = 1/14 будет находиться уже на удалении ~ 13 триллионов световых лет, а увидеть её можно будет лишь через 96 млрд. лет: