Все знают, что мы живем в расширяющейся Вселенной, но не многие знают, что в ходе эволюции она меняет свои цвета.
В нашей расширяющейся Вселенной галактики стремительно удаляются от нас. Ближайшие галактики, которые находятся всего лишь в нескольких миллионах световых лет от Земли, движутся со скоростью сотни километров в секунду. Более далекие галактики, расположенные миллиарды световых лет от Земли, мчатся со скоростью свыше 100000 километров в секунду. Естественным следствием этого быстрого расширения является растяжение света, которое описано известным эффектом Доплера.
Это растяжение света очень похоже на растяжение звуковых волн на Земле. Например, высота звука меняется от приближающегося и удаляющегося автомобиля. Когда автомобиль удаляется от нас, то звуковая волна растягивается. Подобным образом растягиваются и световые волны, когда далекие галактики удаляются от нас.
Интересно, что когда мы смотрим на далекие галактики, то по сути мы смотрим в прошлое, так как свет может путешествовать по Вселенной миллиарды лет. Это дает возможность астрономам непосредственно наблюдать древнюю Вселенную.
Но эффект Доплера таит в себе проблему. Когда мы делаем изображение в видимом спектре света, то мы можем обнаружить ультрафиолетовый свет от далеких галактик, которые были растянуты (из-за расширяющейся Вселенной) в видимой части спектра.
Таким образом, астрономы, использующие изображения в видимом спектре света для изучения близлежащих и далеких галактик, рискуют “сравнивать яблоки и апельсины”, пытаясь понять, как Вселенная эволюционирует.
Однако, если вы точно измерите свет, испускаемый галактиками по всему спектру (включая ультрафиолетовый, видимый и инфракрасный), то сможете скорректировать эффекта Доплера. Вы также можете сравнить свет от близлежащих и далеких галактик, который находится в той же части спектра. Сегодня перед астрономами стоит задача создать специальный атлас галактик, в котором бы учитывались все эти замечания.
После введения поправок в эффект Доплера астрономы обнаружили, что галактики (в среднем) были синее в прошлом, чем сегодня. Десять миллиардов лет назад не было никаких больших красных галактик, подобных M87. Так почему же Вселенная изменяет цвет?
Известно, что когда звезды рождаются в гигантских облаках газа и пыли, то они рождаются с диапазоном масс. Самые большие звезды очень ярки, чрезвычайно синие и используют свое водородное топливо настолько быстро, что умирают молодыми. Самые маленькие звезды довольно тусклы, очень красные и расходуют свое водородное топливо в течении десятков миллиардов лет. Наше Солнце находится где-то по середине, и на полпути своих десяти миллиардов лет жизни.
Так как синие звезды имеют очень короткое время жизни, то галактика постепенно краснеет, если не формируются новые звезды. В некоторых галактиках, таких как M87, звездообразование закончилось примерно десять миллиардов лет назад, и с тех пор они продолжают постепенно краснеть.
Многие галактики, в том числе наш Млечный Путь, формируют звезды и сегодня. Звездообразование в нашей галактике может прийти к концу после того, как она сольется с галактикой Андромеды через четыре миллиарда лет.
Поскольку звездообразование во Вселенной находится в упадке, и поскольку количество голубых звезд уменьшается, то наша Вселенная становится скучнее и краснее. Но пока в нашей Вселенной присутствует смесь красных и синих звезд (с щепоткой космической пыли), мы живем в эпоху разноцветной Вселенной.