Человечество наблюдает Вселенную только в ее нынешнем состоянии — спустя 13,8 миллиарда лет после Большого взрыва. А что увидели бы вместо этого самые ранние формы жизни?
Мы видим нашу Вселенную такой, какая она есть сегодня — через 13,8 миллиарда лет после Большого взрыва. Из-за того, что она так долго и быстро расширялась и остывала, сейчас Вселенная крайне разрежена: в среднем на один кубический метр приходится менее одного протона обычной материи. Сегодня в ней доминируют темная материя и темная энергия, а скорость расширения стала намного ниже, чем в ранние эпохи — около 70 км/с/Мпк — постоянная Хаббла. Реликтовое излучение (или остаточное свечение Большого взрыва) остыло до ничтожных 2,7 К, и, хотя галактики собираются в группы и скопления, расстояния между ними огромны и составляют в среднем десятки миллионов световых лет.
Невооруженным глазом мы можем разглядеть в основном лишь звезды и туманности внутри нашего массивного и сильно эволюционировавшего Млечного Пути, но с помощью телескопов способны заглянуть невероятно далеко в глубокий космос. Но что бы увидели те, кто появился задолго до людей? Этим вопросом задается Саян Банерджи: он хочет узнать, что увидела бы самая первая разумная жизнь во Вселенной и как эта картина отличалась бы от нашей.
«В гипотетическом сценарии, если разумное существо жило вскоре после Большого взрыва (возможно, на планете, хотя я понимаю, что планеты могли и не сформироваться в первые 1–2 миллиарда лет), как бы их вид ночного неба отличался от того, что мы видим сегодня, и как бы он эволюционировал?»
Чтобы разобраться в этом, давайте сначала попробуем понять, когда во Вселенной вообще могла впервые зародиться жизнь, а затем — если бы она стала разумной — что бы она увидела, вглядываясь в космос.
Для возникновения жизни (по крайней мере, в том виде, в каком мы ее понимаем) требуется несколько условий. Нужна звезда в качестве источника энергии: достаточно стабильная, без резких перепадов температур и слишком сильных вспышек. Нужна планета с твердой каменистой поверхностью и достаточным количеством жидкой воды на ней (что требует наличия тонкой, но плотной атмосферы). И, наконец, нужно достаточное количество тяжелых элементов, чтобы создать разнообразие молекул, способных соединяться в сложные органические соединения, которые могут метаболизировать питательные вещества и размножаться — это считается абсолютным минимумом для жизни.
Однако Вселенная не родилась сразу с уже такими условиями. После горячего Большого взрыва не было ни звезд, ни углерода, ни кислорода, ни азота, ни фосфора — вообще никаких тяжелых элементов, необходимых для создания каменистых планет, жидкой воды или сложных молекул. Чтобы они появились, звезды должны рождаться, проживать свою жизнь и погибать в катаклизмах взрывов, возвращая наработанные внутри себя тяжелые элементы в космос, где из них смогут сформироваться будущие поколения звезд и планетных систем.
Причем одного поколения проживших свою жизнь звезд, вероятно, недостаточно. В современной, богатой экзопланетами Вселенной мы находим каменистые планеты только вокруг звезд, содержащих хотя бы 1% от количества тяжелых элементов нашего Солнца, а чаще всего — от 10% до 25%. Одно поколение звезд способно обогатить межзвездную среду лишь примерно до 0,01% от нынешнего уровня, поэтому для образования каменистых миров требуется множество сменившихся поколений.
Впрочем, в самых плотных областях молодой Вселенной этот процесс мог протекать очень быстро. Самые первые звезды могли сформироваться, когда Вселенной было всего 30–100 миллионов лет, а самые ранние из известных нам галактик, существовавшие спустя 280 миллионов лет после Большого взрыва, уже были сильно эволюционировавшими и обогащенными. К моменту, когда с начала Большого взрыва проходит от 800 миллионов до 1,1 миллиарда лет, межзвездная среда в наиболее развитых галактиках уже содержит достаточно тяжелых элементов для формирования каменистых планет вокруг новорожденных звезд. При подходящих условиях жизнь на таких мирах могла зародиться почти сразу.
Таким образом, можно предположить, что самые первые формы жизни могли появиться уже через 1 миллиард лет после начала горячего Большого взрыва — в то время, когда Вселенная прожила всего 7% от своего нынешнего возраста. Для появления же разумной жизни должно пройти значительно больше времени. Сколько именно — мы пока оценить не можем, так как у нас есть только один пример (наша собственная планета), чтобы судить о том, «сколько времени требуется на развитие интеллекта при наличии жизни». На Земле этот процесс занял от 3,8 до 4,5 миллиардов лет; но где-то во Вселенной это, возможно, произошло быстрее.
Не имея второго примера не то что разумной, а просто какой-либо внеземной жизни, мы можем лишь строить догадки о том, сколько времени займет этот процесс. Если в других мирах эволюция шла бы быстрее и эффективнее, то, возможно, путь от простейших форм до сложной, дифференцированной, разумной и даже использующей орудия труда макроскопической жизни занял бы всего 1–2 миллиарда лет. В великой космической лотерее мы не знаем:
- какие еще бывают призы;
- каковы шансы на выигрыш каждого из них;
- и является ли человечество вообще главным призом.
Тем не менее, несмотря на наше глубокое неведение, давайте возьмем за основу допущение, что первая жизнь появляется через 1 миллиард лет после Большого взрыва, а разумная жизнь — через 2 миллиарда лет. Исходя из этого, перейдем к главному вопросу: что бы эти ранние формы жизни увидели в своем ночном небе?
Поскольку они обитали на каменистой планете, вращающейся вокруг яркой звезды, у их мира наверняка тоже была ночная сторона, и там было так же темно, как на Земле в безлунную ночь. Эта звездная система, как и наша, скорее всего, находилась внутри галактики, но сама галактика существенно отличалась от Млечного Пути. Она должна была быть:
- меньше по размеру;
- меньше по массе;
- состоять в среднем из более голубых и горячих звезд, чем в наших окрестностях;
- содержать гораздо меньше звезд в целом (от десятков миллионов до, возможно, десяти миллиардов, но никак не сотни миллиардов, как у нас);
- но при этом скорость звездообразования в ней было гораздо выше, чем мы наблюдаем сегодня.
Спустя всего 1 миллиард лет после Большого взрыва темпы образования звезд все еще стремительно росли и были, вероятно, примерно в 2–3 раза выше нынешних. Поэтому на момент появления первых форм жизни в небе сияло бы в 2–3 раза больше ярких, голубых, недавно сформировавшихся звезд (которые нам легче всего заметить невооруженным глазом), чем сегодня.
Спустя 2 миллиарда лет темп звездообразования продолжал бы расти, превышая современный уже в 8–10 раз. (Еще через 1–2 миллиарда лет он достигнет своего пика — примерно в 20–30 раз выше нынешнего). Это значит, что плотность самых ярких звезд на ночном небе была бы примерно на порядок выше, чем сегодня в Млечном Пути.
Некоторые из самых ярких звезд в нашем ночном небе (например, Альфа Центавра и Сириус) кажутся такими не из-за своей феноменальной светимости, а потому, что находятся очень близко к нам. Их истинная яркость варьируется от яркости Солнца до 20–25-кратной, но те яркие звезды, которые не являются экстремально горячими (голубыми), расположены относительно недалеко: максимум в пределах 50 световых лет. Однако более 60% самых ярких звезд на нашем небе находятся на расстоянии 100 световых лет и дальше, так как:
- либо это звезды главной последовательности классов O или B (на их долю приходится всего 1 из 800 звезд, но они самые яркие, голубые и недолговечные);
- либо это звезды, уже превратившиеся в красные гиганты или сверхгиганты, которые стали гораздо ярче, чем на стадии главной последовательности (когда они сжигали только водород).
В нашей галактике при идеально темном небе обычный человеческий глаз способен различить около 2000–3000 звезд одновременно и примерно 6000 звезд в течение всей ночи. Но наблюдатель, родившийся спустя 1 миллиард лет после Большого взрыва, видел бы 5000–8000 звезд одновременно и 10 000–15 000 за ночь. А тот, кто смотрел бы на небо спустя 2 миллиарда лет, видел бы 15 000–30 000 звезд единовременно и 30 000–60 000 за целую ночь.
Это было бы похоже на то, как если бы вы смотрели на сегодняшнее небо в бинокль, но при этом сохранили свой нормальный широкий угол обзора. Или на то, как если бы ваше обычное зрение заменили фотографией на длинной выдержке, на которой видно гораздо больше деталей.
Но помимо звезд, наблюдатель из ранней космической эпохи увидел бы гораздо больше. Во-первых, это туманности в его родной галактике. Большинство туманностей, которые мы сегодня видим в Млечном Пути (Туманность Ориона, Туманность Орла или Тройная туманность), выглядят как тусклые размытые пятна: у них низкая поверхностная яркость, они занимают малую область неба и находятся очень далеко. Это происходит потому, что:
- наша галактика огромна — более 100 000 световых лет в диаметре;
- даже ближайший крупный регион звездообразования (Туманность Ориона) находится на расстоянии более 1000 световых лет от нас;
- а сами области звездообразования в поздних галактиках вроде нашей обычно достигают лишь около 50 световых лет в поперечнике.
Однако в прошлом галактики были меньше и компактнее, а регионы звездообразования в них — крупнее, внушительнее и, в среднем, располагались ближе к типичной звезде. Вполне вероятно, что на ночном небе того времени красовались бы более масштабные, близкие, яркие и в целом гораздо более заметные области звездообразования, а внутри них можно было бы невооруженным глазом разглядеть крупные скопления новорожденных звезд.
За пределами своей родной галактики этому древнему инопланетному виду открылась бы совершенно иная Вселенная для исследования. Сегодня нашей наблюдаемой Вселенной 13,8 миллиарда лет, ее радиус составляет 46,1 миллиарда световых лет, а плотность — примерно одна галактика на куб со стороной 1,7 миллиона световых лет. Но в те две эпохи, когда могла появиться первая или первая разумная жизнь, Вселенная:
- имела возраст 1 или 2 миллиарда лет;
- просматривалась на 7 или 11 миллиардов световых лет вдаль;
- вмещала одну галактику в кубе со стороной всего 100 000 или 250 000 световых лет.
В прошлом Вселенная была не просто меньше и плотнее — в ней было огромное количество галактик меньшего размера (и массы), поскольку слияния между такими ранними маленькими галактиками происходили очень часто.
Эти галактики были бы компактными, голубыми и более яркими на единицу массы, чем современные. Если бы земные астрономы оказались под небом, каким оно было через 1 или 2 миллиарда лет после Большого взрыва, мы смогли бы открыть внегалактическую природу этих туманных объектов не с помощью технологий 1920-х годов (как это произошло в реальности), а с помощью оптики, доступной на десятилетия раньше — между 1850-ми и 1880-ми годами.
Что касается космологии — изучения Вселенной на самых крупных масштабах, — то наши предшественники обнаружили бы совершенно иные, более примитивные условия. Основные отличия заключались бы в следующем:
- скорость расширения Вселенной (сегодня около 70 км/с/Мпк) в возрасте 1 или 2 миллиардов лет равнялась бы 650 км/с/Мпк или 320 км/с/Мпк;
- температура реликтового излучения (сегодня 2,7 К) тогда составляла 18,1 К или 11,4 К;
- состав Вселенной (сегодня это 70% темной энергии, 25% темной материи и 5% обычной материи) был бы иным: 1% темной энергии, 84% темной материи и 15% обычной (либо 3%, 82% и 15% соответственно).
Из-за этих различий узоры флуктуаций, которые мы сегодня наблюдаем в реликтовом излучении, выглядели бы иначе: это была бы та же самая Вселенная, но на тех же угловых масштабах отображались бы иные паттерны температурных колебаний и поляризации. (Всё потому, что дистанция, соответствующая «1 градусу», в те времена, когда Вселенная была моложе, меньше и горячее, физически отличалась от сегодняшней).
Родись мы гораздо раньше, некоторые аспекты нашего космоса было бы изучать значительно проще, тогда как другие стали бы сложнейшей задачей.
- Было бы проще открыть расширение Вселенной и внегалактическую природу спиральных, эллиптических и неправильных галактик, но сложнее обнаружить скопления и группы галактик, так как они находились бы лишь на ранних стадиях формирования.
- Было бы проще измерить реликтовое излучение (плотность фотонов и их энергия были бы выше), но сложнее отделить его от фона нагретого газа и пыли внутри самой галактики.
- Было бы проще обнаружить темную материю и доказать горячий Большой взрыв, но сложнее выявить темную энергию или узнать конечную судьбу Вселенной.
- Было бы проще обнаруживать черные дыры (включая активные сверхмассивные), но гораздо сложнее находить другие каменистые экзопланеты, и уж тем более — миры, населенные жизнью.
Еще одно поразительное отличие: поскольку расстояния между галактиками были бы значительно короче, цивилизации из далекого прошлого, освоившей межзвездные перелеты, было бы гораздо проще вывести их и на межгалактический уровень. Если целью древней цивилизации было распространение жизни со своего мира на другие планеты, звездные системы и галактики, то максимально раннее появление — самый оптимальный сценарий.
И всё же удивительно осознавать, как нам повезло появиться именно тогда, когда мы появились. Возникни мы слишком рано — нам некого было бы искать в космосе, а судьбу Вселенной разгадать было бы намного сложнее. Возникни мы слишком поздно — нам тоже некого было бы искать, и мы бы не смогли открыть ни реликтовое излучение, ни галактики за пределами нашей Местной группы: наше космическое происхождение было бы скрыто от нас. Но поскольку мы живем «здесь и сейчас», спустя 13,8 миллиарда лет после начала Большого взрыва, мы способны на всё это и имеем прекрасные шансы найти не только обитаемые миры, но и, возможно, разумную жизнь. Сможем ли мы по максимуму использовать эти возможности — зависит только от нас!
Поддержать нас на Boosty
Поддержать нас на Дзен
Перевод статьи Итана Сигала What would “first life” see in their night sky?, 2026
FAQ: Часто задаваемые вопросы
Когда во Вселенной могла появиться самая первая жизнь?
Согласно оценкам, простейшие формы жизни могли зародиться уже спустя 1 миллиард лет после Большого взрыва. Несмотря на то что изначально во Вселенной не было тяжелых элементов (углерода, кислорода и др.), первые поколения звезд в самых плотных участках космоса эволюционировали очень быстро. Они обогатили межзвездную среду химическими элементами, необходимыми для формирования каменистых планет и воды, что сделало возможным появление жизни. Разумная же жизнь гипотетически могла возникнуть спустя 2 миллиарда лет после Большого взрыва.
Чем вид ночного неба для «первой жизни» отличался бы от нашего?
Ночное небо ранней Вселенной было бы гораздо более ослепительным и насыщенным. Из-за невероятно высокой скорости звездообразования наблюдатель смог бы увидеть невооруженным глазом в 5–10 раз больше звезд (от 30 000 до 60 000 за ночь по сравнению с нашими 6000), и большинство из них были бы яркими голубыми гигантами. Кроме того, галактики и туманности находились значительно ближе, поэтому крупные области рождения звезд и соседние галактики выглядели бы на небе как огромные и яркие детали, а не как едва заметные пятнышки.
Почему нам так повезло жить именно сейчас, спустя 13,8 миллиарда лет после Большого взрыва?
Наша эпоха предоставляет идеальный баланс для изучения космоса. Появись человечество слишком рано — и нам было бы крайне сложно обнаружить темную энергию, чтобы понять конечную судьбу Вселенной. Появись мы слишком поздно — из-за расширения космоса реликтовое излучение остыло бы до невидимости, а другие галактики отдалились бы настолько, что мы не смогли бы их обнаружить, навсегда потеряв знания о своем космическом происхождении. Находясь в нашем времени, мы способны увидеть всю историю Вселенной.