[Перевод] Спросите Итана №110: как выглядело небо, когда Земля ещё только сформировалась?

Четыре миллиарда лет назад Вселенная была не такой, как сейчас. Что бы увидели мы?

В такие мгновения, возносясь сердцем в тот самый час, когда ночные цветы возносят к небу свой аромат, весь светящийся, как лампада, зажженная среди звездной ночи, словно растворяясь в экстазе перед всеобъемлющей лучезарностью мироздания, быть может он и сам не мог бы сказать, что совершается в его душе; он чувствовал, как что-то излучается из него и что-то нисходит к нему. Таинственный обмен между безднами духа и безднами вселенной!
— Виктор Гюго

Хотя звёзды в ночном небе кажутся нам неподвижными и неизменными на протяжении человеческой жизни, наш мир существует уже миллиарды лет. Это большой срок для любых процессов: звёзды рождаются, сжигают своё топливо и умирают, галактики объединяются, Вселенная расширяется, и т.д. Этого достаточно, чтобы заинтересоваться – чем отличалось ночное небо в те далёкие времена? И поэтому наш читатель Скотт Элрик спрашивает:

Как в целом выглядело бы ночное небо для наблюдателя на новообразовавшейся остывающей Земле 4 миллиарда лет назад? Было бы ночное небо таким же? Или светлее?

Чтобы понять, как выглядело бы небо тогда, нам необходимо определиться с тем, на что мы смотрим сегодня.

Хотя при взгляде на удалённые объекты Вселенной у нас может появиться ощущение, что мы смотрим в глубины бесконечности, на самом деле мы видим комбинацию двух вещей: наиболее близкие к нам и наиболее яркие звёзды. Десятка самых ярких звёзд в ночном небе включают как ближайшие к нам, такие, как Сириус и Альфа Центавра, находящиеся на расстоянии менее 10 световых лет от нас, но и самые яркие, такие, как Ригель и Бетельгейзе, находящиеся в сотнях световых лет, но превосходящие Солнце по яркости в 100 000 раз.

Сириус

Бетельгейзе

Ригель

Чтобы человеческие глаза увидели звезду, её видимая величина должна быть +6 или ярче. Это ограничение требует сочетания расстояния и яркости звезды, недостижимого для большинства звёзд в Млечном пути. С нашей Земли невооружённым глазом видно только 6000 звёзд на всей небесной сфере.

Всё это описано, исходя из предположения, что наблюдатель не находится в загрязнённой светом области, и что яркость небесных и земных объектов не подсвечивают атмосферу Земли.

Мало что может состязаться с этими ограничениями человеческого зрения, но во Вселенной есть много объектов, удивительным образом пытающихся это сделать. Например, ограничения на расстояние и яркость касаются отдельных звёзд, но размытые и протяжённые объекты могут казаться гораздо ярче. Некоторые звёздные скопления, шаровые скопление и целые галактики будут видны с Земли при низком световом загрязнении, но эти классы объектов, со светом, размазанным по большой площади, первыми исчезают из виду при усилении светового загрязнения.

Шкала видимости объектов

Учитывая всё это, Земля, Солнечная система, Галактика и Вселенная сильно отличались в далёком прошлом, и эти отличия внесли бы изменения в ночное небо тех времён многими способами. Если мы возьмём наблюдателя с человеческими глазами, что бы увидел он 4-4,5 миллиарда лет назад, когда Солнечная система формировалась и проходила первые этапы своей эволюции?

Больше планет в небе, причём более ярких. Сегодня в небе на востоке перед восходом можно заметить несколько ярких огней. Кроме ярко-голубой звезды Регул, там можно найти планеты Венеру (она будет самой яркой), Марс, Юпитер и даже Меркурий.

Но в ранней истории Солнечной системы в ней было, вероятно, не только больше планет, как говорят нам симуляции, но к тому же Юпитер, Сатурн, и даже Уран с Нептуном могли находиться гораздо ближе к Солнцу, как показывает модель Ниццы.

Сегодня Уран находится на границе возможностей невооружённого глаза, но в давние времена Юпитер, Сатурн светились бы ярко, а Уран и Нептун – и, вероятно, ещё одна планета, с тех пор убежавшая из системы – были бы видны в небе. Помните, что сегодня в Солнечной системе мы наблюдаем лишь выжившие планеты!

Тысячи дополнительных ярких звёзд. Сегодня ближайшая к нам звезда находится более чем в 4 световых годах от нас. В радиусе 30 световых лет от нас видно всего порядка 300 звёзд.

Но наше Солнце, как и все звёзды, формировалось не в изоляции. 4,5 млрд лет назад Солнце было частью гигантского региона формирования звёзд, в котором, скорее всего, их появлялись тысячи, и хотя многие из них были не такие яркие, но некоторые были даже ярче.

Вид изнутри одного из таких скоплений был бы довольно пыльным, поскольку Солнечной системе нужно было стряхнуть все эти протопланетные обломки. Но когда пыль осела и исчезла из системы, мы бы обнаружили небо, заполненное многими тысячами звёзд, расположенными ближе и светящимися ярче, чем самые яркие участки нашего сегодняшнего неба.

Десятки миллионов лет небеса должны были быть полны ярких и сверкающих звёзд по ночам.

Формирование Луны внесло бы свои коррективы в вид на небе! Через 50-100 миллионов лет после формирования Земли протопланета Тея столкнулась с Землёй, и выбила обломки, собравшиеся вскоре в Луну.

Однако Луна и поверхность Земли очень долго оставались горячими – скорее всего, миллионы лет – после этого, поэтому они должны были излучать такое количество видимого света, что ночное небо было бы очень сильно освещено. Представьте – наша планета была настолько горячей, что способствовала световому загрязнению просто за счёт теплового излучения!

После нескольких сотен миллионов лет звёздное скопление, в котором появились мы, стало распадаться. Такие открытые скопление редко существуют больше полмиллиарда лет до того, как гравитационные взаимодействия раздирают их на части и лишают их большей части звёзд. Вскоре после того, как нас вышвырнули, наше ночное небо уже мало отличалось бы от сегодняшнего.

По мере того, как мы путешествуем по Галактике – и звёзды становятся ближе или дальше от нас – а также по мере формирования и исчезновения звёзд классов О и В в новых скоплениях, отдельные звёзды, видимые для нас, могут со временем меняться, но количество и яркость звёзд остаётся примерно таким же. Конечно, мы можем оказаться ближе или дальше к звёздным скоплением (таким, как Гиады и Плеяды), к регионам формирования звёзд, таким, как туманность Ориона, или оказаться на другой стороне Галактики, что сделает видимыми такие экстрагалактические объекты, как Maffei 1 и Maffei 2.

Maffei 1 справа внизу, Maffei 2 слева вверху

Но удалённые размытые объекты, в том числе другие галактики, вряд ли выглядели бы по-другому даже четыре миллиарда лет назад, так как расширение Вселенной, затрагивающее лишь её сверхмасштабы, сделало бы всего 2-3 галактики невидимыми для невооружённого глаза за прошедшее время. Гораздо более вероятно, что были бы видны мелкие галактики, поглощённые с тех пор Млечным путём, а большое и малое Магеллановы облака, напротив, были бы слишком далеко от нас для того, чтобы их можно было увидеть!

Так что, Скотт, некоторые детали ночного неба отличались бы очень сильно, но большая часть изменений была бы связана с непосредственным окружением Солнца. Сегодняшнее наше небо кажется нам неизменным в течение доступных нам недолгих временных промежутков, но для наблюдателя 4 миллиарда лет назад всё, что мы видим сегодня – за исключением, возможно, Андромеды – выглядело бы совершенно чужим.