Как изменилась Вселенная за 2016 год?

Через две недели 2016 год завершится, и кажется, что Солнечная система, галактика и Вселенная совсем не изменились по прошествии годичного срока. Мы завершили еще одну орбиту вокруг Солнца, но ведь их было больше 4,5 миллиарда. И хотя мы могли заметить некоторые крупные события, которые происходят во Вселенной каждый год, а именно:

прибытие комет,

прелесть метеоритного дождя,

мерцание ближайшей звезды,

разрушительные сверхновые,

это все лишь самые очевидные изменения.

Как правило, мы представляем год как довольно длительный период времени. В человеческом плане многое может произойти за 365 дней (или около того). Но по сравнению со Вселенной, которой 13,8 миллиарда лет, год — это буквально мгновение. Серьезно, если бы мы сравнивали возраст Вселенной с одним годом, это было бы сравнением человеческой жизни с 0,2 секунды. И даже за такой короткий период, как год, в нашей Солнечной системе, нашей галактике и Вселенной происходят едва заметные изменения, из которых складываются большие, медленные изменения на величайших временных масштабах.

Вращение Земли замедлилось. Конечно, вы вряд ли это заметили. Время, которое уходит на то, чтобы Земля единожды провернулась вокруг своей оси — день — на 14 наносекунд больше того, что уходило на такое вращение год назад. Но если ждать достаточно долго, оно увеличивается. За четыре миллиарда лет наше вращение замедлится достаточно, чтобы мы могли отказаться от високосных годов: в году будет точно 365 дней. Из этого также следует, что на заре Солнечной системы день на Земле был короче: Земля совершала оборот за 6-8 часов, поскольку год состоял из более тысячи дней. Но замедленное вращение — это только начало.

Луна в этом году находится дальше, чем в прошлом. Опять же, вы вряд ли это заметите, но существует фундаментальный закон сохранения, который делает это необходимым: закон сохранения углового момента. Представьте систему Земля — Луна: они вращаются вокруг своих осей, в то время как Луна вращается вокруг Земли. Если вращение Земли замедляется, это значит, что нужно чем-то уравновесить эту потерю. Это что-то и есть Луна, вращающаяся вокруг Земли: Луна удаляется, чтобы сохранить систему. За год вы, конечно, не заметите это удаление даже при помощи хитроумного лазера — разница в орбите Луны вытекает в сантиметры в год. Но со временем, когда пройдет 650 миллионов лет, больше не будет такой вещи, как полное солнечное затмение, поскольку Луна будет достаточно далеко, чтобы даже идеально выровненные солнечные затмения были в лучшем случае кольцевыми.

Солнце стало горячее, чем было год назад. Но только в среднем, прошу заметить, поскольку вариации Солнца больше даже, чем общий эффект потепления. Они определенно не могут усугубить общее потепление, которое испытывает Земля, поскольку светимость Солнца увеличивается на год примерно на пять миллиардных процента, 0,0000000005%. Пройдет достаточно времени, и это станет заметно. Видите ли, Солнце преобразует материю в энергию, теряя примерно 10¹⁷ кг массы в год по формуле Эйнштейна E = mc². Выжигая топливо, Солнце становится горячее, начинает выжигать топливо быстрее, и это приводит к общему увеличению выхода энергии. Через два миллиарда лет Солнце станет достаточно горячим, чтобы вскипятить океаны Земли и положить конец известной нам жизни. В конечном итоге глобальное потепление, вызванное Солнцем, положит конец всем нам.

И все это только в нашей Солнечной системе; галактика и все, что за ее пределами, тоже изменилось за год.

В нашей галактике родилась новая звезда, чуть меньше Солнца. В Млечном Пути новые звезды образуются на постоянной основе в туманностях, что приводит к появлению скоплений молодых звезд. Наша текущая скорость образования звезд — в меру наших скромных знаний — 0,68 солнечной массы в год в нашей галактике. Это, конечно, в среднем: за сто лет может сформироваться одна звезда в 100 солнечных масс или же пять крошечных звезд за один год. В реальности формирование звезд происходит постепенно и занимает миллионы лет. Но в среднем у нас появляется новая звезда, чуть менее массивная, чем Солнце, каждый год.

Мы прибавили несколько шансов к взрыву сверхновой в нашей галактике. Мы привыкли считать, что сверхновые — очень редкие события, ведь последние, что мы видели, это сверхновая Тихо в 1572 году и две Кеплера в 1604 году, которые астрономы видели невооруженным глазом. Но с тех пор мы нашли и другие, которые последовательно взрывались в нашей галактике, включая Кассиопею в конце 1600-х и Стрельца в конце 1800-х. Сейчас известно, из наблюдений за другими галактиками, что наша галактика должна содержать в четыре раза больше типов сверхновых Ia и что мы ожидаем от двух до семи сверхновых каждый век. Впрочем, до конца это не утверждено. Процент ожидания может быть гораздо выше, и даже если мы не видим всех сверхновых, есть вероятность, что они были, а одна даже в прошлом году. Шансы выше с каждым годом.

А в масштабах Вселенной…

В этом году Вселенная стала холоднее, чем в прошлом. Послесвечение Большого Взрыва ужасно холодное: всего 2,725 К выше абсолютного нуля. И тем не менее эта температура сложилась только после 13,8 миллиарда лет остывания; до этого же она была достаточно высокой, чтобы ионизировать атомы, разрывать ядра, даже не давала кваркам и глюнам формировать отдельные протоны и нейтроны. Это остывание и расширение будет продолжаться, пока не достигнет абсолютного нуля. За год мы вряд ли заметим разницу, но вода камень точит. Еще несколько десятков возрастов Вселенной — и мы уже не узнаем, что космический микроволновый фон вообще когда-либо существовал.

20 000 звезд стали недостижимыми для нас. Темная энергия продолжает набирать мощь и увеличивать расширение Вселенной, ускоряя разбегание далеких галактик. Где-то за 15 миллиардов световых лет эти галактики удаляются от нас быстрее, чем сможет путешествовать свет, излучаемый нами. Из всех наблюдаемых галактик во Вселенной, 97% стали потеряны для нас навсегда. Но оставшиеся 3% не просто ютятся под боком, они тоже убегают все быстрее. С каждым прошедшим годом 20 000 новых звезд, которые были достижимы (при движении на скорости света), стали недостижимы. Чем дольше мы оттягиваем путешествия к звездам, тем меньше нам остается для посещения.

Жизнь Вселенной может быть долгой, а год может быть коротким в великой схеме вещей, но тем не менее все течет, все меняется. Если мы посмотрим достаточно близко и достаточно точно, мы тоже почувствуем течение времени. Не только здесь, в нашем родном мире, но и в Солнечной системе, галактике, Вселенной где-то там.