В данной статье вы рассмотрите историю исследований размеров Вселенной и современное представление о размере наблюдаемой Вселенной. И размер вселенной из-за непостоянства её пространства-времени зависит от того, какое определение расстояния принять. У вас может возникнуть соблазн думать, что это дает нам простой ответ для размера вселенной: 13,8 миллиардов световых лет. Как работают расстояния во Вселенной? Согласно современным представлениям, размер Вселенной составляет примерно 45,7 миллиардов световых лет (или 14,6 гигапарсек).
ВИДИМ ЛИ МЫ ВСЕЛЕННУЮ?
В данной статье вы рассмотрите историю исследований размеров Вселенной и современное представление о размере наблюдаемой Вселенной. Видим мы их на расстоянии 13,7 млрд световых лет, итого: 13,7 + 13,7 = 27,4 млрд световых лет, но радиус вселенной оценивается в 46,3 млрд световых лет. Хотя размер всей Вселенной неизвестен, можно измерить размер наблюдаемой ее части — примерно 93 миллиарда световых лет в диаметре. В частности, наблюдения за реликтовым излучением при помощи «Планка» и BICEP указывают на то, что размеры обозримой Вселенной составляют порядка 46 млрд световых лет. Поскольку вселенная расширялась в течение 13,8 миллиардов лет, сопутствующее расстояние (радиус) сейчас составляет около 46,6 миллиардов световых лет.
15 фактов о размерах Вселенной, которые пополнят ваш багаж знаний
В данной статье вы рассмотрите историю исследований размеров Вселенной и современное представление о размере наблюдаемой Вселенной. У вас может возникнуть соблазн думать, что это дает нам простой ответ для размера вселенной: 13,8 миллиардов световых лет. Часть гигантского межзвездного газопылевого облака размером в несколько световых лет начала сжиматься. На ней изображены более 256 тысяч галактик, которые зародились в промежутке от 13,3 млрд до 500 млн световых лет после большого взрыва. Кстати подобные пустоты астрономами обнаруживались и ранее, однако размеры их редко превышали 2 млн световых лет в диаметре.
Космос как минимум в 250 раз больше видимой Вселенной заявляют космологи
Почему так? Потому что на этом фото мы видим то, что было миллиарды и миллиарды лет назад. Как это понять? Просто нужно уяснить ситуацию со скоростью света. Начнём с простого: от Солнца до Земли свет летит восемь минут, так? Значит, в тот момент, когда мы увидели, что солнечный диск скрылся за горизонтом, можем смело говорить, что на самом деле это случилось восемь минут назад. Иначе говоря, Солнце находится от нас на расстоянии восьми световых минут. Теперь смотрим, например, ночью на Сириус, он у нас находится в созвездии Большого Пса по правую сторону от Ориона. Так вот, Сириус находится на расстоянии восьми с лишним световых лет. То есть свет от него летит восемь лет. Значит, мы его видим таким, каким он был восемь лет назад.
И так всё в космосе. Сфотографированное телескопом James Webb скопление галактик и выделенные на снимке самые далёкие галактики. Как объясняют в NASA, на фото попало пространство, которое на видимом нами небе занимает кусочек размером с песчинку, расположенную на расстоянии вытянутой руки. И в этой песчинке тысячи галактик. И таких, как наш Млечный Путь, и таких, которые гораздо крупнее, и таких, которые поменьше, и таких, которые вообще не являются спиральными, а представляют собой просто шаровые скопления. В центре фото можно заметить удивительный оптический эффект: некоторые галактики кажутся как бы вытянутыми и изогнутыми в дугу. Это называется гравитационной линзой. Притяжение этого коллектива галактик искривляет свет, идущий от более далёких объектов, и делает их более заметными. То есть позволяет рассматривать более далёкий космос как сквозь огромную лупу.
На последнем правом из представленных рисунков нынешний радиус Вселенной равен примерно 1014 световых лет. В соответствии со стандартной моделью Большого Взрыва начальный радиус Вселенной должен был быть порядка нескольких сантиметров, а дальнейшее расширение было линейным. Инфляция позволяла устранить некоторые проблемы, возникающие в стандартной модели Большого Взрыва. Однако, первые инфляционные сценарии также не были лишены недостатков, что привело к дальнейшему их развитию и появлению новых инфляционных моделей, в которых на стадии инфляции Вселенная расширилась существенно сильнее. Например, в [12] приводится величина расширения пространства в 10 в степени 105 — 1012 раз, что практически означает размер Вселенной точно с этими же числовыми значениями: 10 в степени 105 — 1012 см. Наибольший размер Вселенной по завершению стадии инфляции из этого диапазона предсказывает новая инфляционная теория А. Линде: «Главное отличие инфляционной теории от старой космологии становится очевидным, если посчитать размер типичной инфляционной области в конце инфляции.
Скорость расширения Вселенной не постоянна, сегодня она увеличивается. При этом ограничение скорости света на него не действует, так как это ограничение лишь говорит о том, что сигналы о разных событиях не могут распространяться быстрее света, а в принципе сверхсветовые скорости в физике возможны. В итоге считается, что вся наблюдаемая нами Вселенная представляет собой сферу с центром в Земле и радиусом 46 млрд св. Увидеть более отдаленные области не позволяет как раз то самое ограничение скорости света. Оценить же размеры всей Вселенной, а не только ее наблюдаемой части, не представляется возможным. Лишь самые общие соображения позволяют предполагать, что она всё же конечна.
Многие космологи задавались вопросом - насколько больше. Сегодня у нас есть ответ, благодаря любопытному статистическому анализу, который произвел Михран Варданян и его коллеги из Оксфордского университета. Очевидно, что мы не можем непосредственно измерить Вселенную. Поэтому космологи создали различные модели, которые позволяют рассчитать размер Вселенной. Другие расчеты основана на числовых факторах, таких как искривление Вселенной: в зависимости от того, закрыта ли она подобно сфере, плоская или гиперболическая. В двух последних случаях, Вселенная должна быть бесконечной.
Сравнение размеров Вселенной 3D
Звезда UY Щита больше нашей родительской звезды в 1700 раз, но всего в 30 раз тяжелее. Это показывает, что масса и размер необязательно идут в космосе в ногу. На изображении показана структура Вселенной. Черные дыры и, в особенности, сверхмассивные черные дыры, которые обычно находятся в центре галактик, намного больше звезд. Крупнейшая черная дыра из известных на данный момент равна 21 млрд масс Солнца и расположена в скоплении Волос Вероники.
Многие могут возразить, что по Теории относительности ничто не может двигаться быстрее скорости света. Ученые не видят противоречий в данном обстоятельстве, расширяться быстрее скорости света может пространство, при этом расположенные в этом пространстве объекты, как и прежде, будут иметь досветовые скорости. Выходит, что какая-то часть Вселенной убегает от нас быстрее, чем нас достигает ее собственное световое излучение, то есть мы никогда не сможет ее увидеть.
Отсюда следует, что во Вселенной есть граница, которая делит ее на видимую и невидимую часть, эту границу называют Сферой Хаббла. Принимая во внимание последние факты, в суть определения Вселенной следует внести некоторые коррективы. Пространство, расположенной до Сферы Хаббла и все имеющиеся в нем объекты, которые можно обнаружить при помощи инфракрасного телескопа, ранее называлось Вселенной, теперь его называют Метагалактикой.
В другой статье, опубликованной на этой неделе в Astronomical Journal, ученые предполагают, что HD1 может содержать сверхмассивную черную дыру примерно в 100 миллионов раз больше массы нашего Солнца. Фабио Пакуччи, ведущий автор статьи, опубликованной в MNRASL, заявил, что «ответить на вопросы о природе источника, находящегося так далеко, может быть непросто».
Размеры атома определяются размером его электронной оболочки. Волновая природа электрона проявляется в способности к дифракции и интерференции. Энергия электрона в атоме изменяется дискретно. Волновая природа электрона не позволяет говорить о траектории его движения. Состояние электронов в атоме описывается законами квантовой механики. Нахождение электрона в атоме описывают как электронное облако определенной формы. Электронные облака изображают с помощью моделей — атомных орбиталей различной формы. Электронная конфигурация атомов распределение электронов по орбиталям определяет его химические свойства. Атомы могут соединяться, образуя большое разнообразие более сложных структур, существование которых обусловлено химической связью, имеющей электростатическую природу. Оценить размеры молекул можно по длинам связей расстояние между центрами атомов, связанных химической связью. В молекуле воды Н2О расстояние между центрами атомов кислорода и водорода составляет около 10-10 м. Атомы могут соединяться в еще более крупные молекулы и образовывать длинные цепочки полимеров. Размеры таких молекул могут достигать нескольких сотен нанометров. Например, длина молекулы мышечного белка миозина составляет около 200 нм. С помощью электронного микроскопа была установлена форма молекул миозина, а рентгенограмма показала его вторичную структуру. Самые небольшие молекулы нуклеиновых кислот вирусов, состоящие всего из нескольких тысяч нуклеотидов, могут достигать в длину несколько сотен нанометров. Последние десятилетия активно развиваются прикладные исследования структур, размеры которых находятся в интервале 1 — 100 нанометров. Результаты изучения фуллеренов, фуллеритов, углеродных нанотрубок, молекул белков, нанокристаллов, кластеров, тонких пленок и других структур размером от 10-9 до 10-6 м лежат в основе современных нанотехнологий. Мир объектов таких масштабов стали называть наномиром Вернемся к строению атома. Ядро атома имеет размеры порядка 10-15 м и состоит из нуклонов, протонов и нейтронов. Существование протонов и нейтронов в ядре определяется сильным взаимодействием, которое может проявляться только на таких малых расстояниях. Протоны и нейтроны, как и другие объекты микромира, обладают двойственной корпускулярно-волновой природой. Нейтроны и протоны не являются элементарными частицами и в своем составе имеют еще более мелкие частицы — кварки, размер которых оценивается уже в 10-18 м. Размеры такого порядка соответствуют масштабам электрона. Проникнуть еще глубже в микромир ученые еще не могут. Современные способы изучения структур микромира основаны на наблюдениях за столкновениями между различными частицами. Чем меньше частица, тем больше энергии ей нужно сообщить. Эта энергия сообщается частицам при разгоне на ускорителях. Причем, чем больше энергии требуется, тем больше должен быть размер ускорителя.
Вселенная. Что мы знаем о ней? Часть 3, Размеры. Продолжение
Все это говорит о том, что даже самые смелые фантазии недооценивают размер того, с чем человечество имеет дело. Это только то, что мы можем видеть при помощи самых мощных приборов. На самом деле реальные масштабы Вселенной мы не можем представить и приблизительно. Тем не менее, если взглянуть на размер известной Вселенной и представить, что человек мог путешествовать один световой год в секунду, ему потребовалось бы почти 3000 лет, чтобы добраться с одной ее стороны на другую. Достаточно сложно представить а еще сложнее понять, как это подсчитали ученые , что на планете находится примерно 7,5 квинтиллионов песчинок это 7,5 с 18 нулями. Их примерно в 5-10 раз больше в уже изученной части Вселенной, и это без учета планет и их спутников. На расстоянии от 38 миллионов до 260 миллионов километров свету требуется от 2 до 15 минут , чтобы добраться от Земли до Венеры. Поскольку сигнал связи движется со скоростью света, это означает, что между ответами может проходить до 30 минут во время телефонного разговора с кем-то гипотетическим с Венеры.
Но это позволяет предположить, что раньше Вселенная была меньше, чем сейчас. Более того, в какой-то исходный момент времени она была сжата буквально в маленькую точку, из которой и возник наш мир. Рассчитано, что расширение Вселенной началось 13,8 млрд лет назад. Учитывая, что скорость света является максимально возможной, можно ожидать, что радиус Вселенной не превышает 13,8 млрд св. Однако на самом деле всё несколько сложнее. Скорость расширения Вселенной не постоянна, сегодня она увеличивается.
Отсюда следует, что во Вселенной есть граница, которая делит ее на видимую и невидимую часть, эту границу называют Сферой Хаббла. Принимая во внимание последние факты, в суть определения Вселенной следует внести некоторые коррективы. Пространство, расположенной до Сферы Хаббла и все имеющиеся в нем объекты, которые можно обнаружить при помощи инфракрасного телескопа, ранее называлось Вселенной, теперь его называют Метагалактикой. Сама Вселенная не ограничивается пределами Метагалактики, она постирается очень далеко, выходя за пределы доступной для ученых реальности. Можно ли утверждать о том, что Вселенная бесконечна? Этот вопрос является одной из самых насущных и неразрешимых загадок современной физики.
Звездный свет, ускользающий даже из самых отдаленных галактик, в конечном итоге становится частью EBL. Поэтому точные измерения этого космического тумана, которые только недавно стали возможными, устранили необходимость оценки выбросов света из ультрадалеких галактик. Мы получили общий звездный свет каждой эпохи — один, два, шесть миллиардов лет назад и так далее — вплоть до момента формирования первых звезд, что позволило нам восстановить EBL и определить историю звездообразования во Вселенной наиболее эффективным образом», — пояснил Вайдехи Палия, соавтор исследования из Университета Клемсона. От «Fermi» до «James Webb» Когда высокоэнергетические гамма-лучи сталкиваются с низкоэнергетическим видимым светом, они превращаются в пары электронов и позитронов. Способность «Fermi» обнаруживать гамма-лучи в широком диапазоне энергий делает его уникальным для картирования космического тумана. Однако очень яркие объекты Солнечной системы делали это непреодолимо сложным. Наша техника нечувствительна к ближайшему свету и, таким образом, справилась с этими трудностями», — добавил Абхишек Десаи, соавтор исследования из Университета Клемсона. Образование звезд, которое происходит при коллапсе плотных областей молекулярных облаков, достигло своего пика около 11 миллиардов лет назад. Но хотя рождение новых светил с тех пор замедлилось, оно никогда не прекращалось. Это двигатель Вселенной.
37 поразительных фотографий, показывающих наше место во Вселенной
Ранее журналист Такер Карлсон также предупреждал, что США может грозить судьба Римской империи, поскольку одной из причин ее падения стало присутствие неграждан в легионах. Отмечается, что этот ответ является стандартным за все время расследования инцидента. За последние более чем полтора года официальные ведомства ФРГ не обнародовали никакую информацию о ЧП. Пожар зафиксировали на стоянке «Северная». Как указал источник, неизвестными лицами был совершен поджог вертолета, в 03:09 мск на месте работали две спасательные машины аэропорта Остафьево, площадь возгорания — примерно 30 кв. Отмечается, что на месте происшествия следователи обнаружили канистры с горючей жидкостью, монтировку, сумку для сменной обуви, пару перчаток и обрывки колючей проволоки.
Возбуждено уголовное дело по статье «Терроризм». Ранее депутат Госдумы Александр Хинштейн сообщал о задержании в Самарской области пытавшихся поджечь вертолет Ми-8 на военном аэродроме подростков. Они занимались поджогом релейных шкафов. Кроме того, в Смоленской области трех несовершеннолетних задержали после поджога релейных шкафов, они заявили, что сделали это, выполняя задание, полученное в мессенджере. Как пишет Interia , Украина стала первой, кто заполучил их в свой арсенал, бомбы были переданы в феврале этого года, но только они оказались совершенно бесполезными, передает РИА «Новости».
По этой причине на данный момент украинские военные перестали применять это оружие. В сообщении говорится, что судом по ходатайству следователя в отношении подростка избрана мера пресечения в виде заключения под стражу, передает «Рен-ТВ».
Центр этого образования находится в 820 миллионах световых лет от нас. По структуре это что-то вроде кольца из галактик, расположенного вокруг войда Волопаса — огромной пустоты диаметром в сотни миллионов световых лет. До сих пор полной и детальной трехмерной карты этого региона не было, что и не позволяло астрономам заметить само существование такой структуры. Исходя из размеров этого образования, расчетная скорость расширения Вселенной в нашу эпоху должна быть примерно 76,9 километра в секунду на мегапарсек один мегапарсек — 3,26 миллиона световых лет. Значит, любой кусок пространства длиной в 3,26 миллиона световых лет сейчас удлиняется примерно на 76,9 километра каждую секунду. По одним оценкам, опирающимся на процессы в местной части Вселенной, скорость расширения — от 69,8 до 73,1 километра в секунду на мегапарсек.
Например, погружают пассажиров в анабиоз или отправляют их в путешествие со скоростью, близкой к скорости света и таким образом, получают выгоду от эффекта замедления времени, предсказанного специальной теорией относительности Альберта Эйнштейна. Ещё вымышленные путешественники иногда используют двигатель, позволяющий летать со сверхсветовой скоростью, кротовые норы и другие явления, чьё существование пока не доказано. Астрономы, впервые точно измерившие размеры нашей галактики век назад, были поражены её масштабами.
Поначалу многие со скепсисом относились к идее, что так называемые спиральные туманности, которые можно было увидеть на фотографиях неба, были на самом деле внегалактическими объектами — галактиками, по размеру сравнимыми с Млечным путём, но находящимися от нас на огромном расстоянии. Хотя действие большинства научно-популярных романов происходит в нашей галактике, за последние 100 лет учёные выяснили, насколько огромно пространство вне её. Ближайшая от нас галактика находится на расстоянии 2 млн световых лет.
А свет от самых далёких галактик, который можно увидеть в наши телескопы, идёт 13 млрд лет. В 1920-е гг. Примерно 20 лет назад астрономы выяснили, что скорость расширения увеличивается под воздействием гипотетической «тёмной энергии».
Тёмная энергия работает в масштабах пространства и времени, соизмеримых со всей Вселенной, — и как мы можем представить её в своём воображении? Но это ещё не всё. Мы не видим галактик, которые находятся так далеко, что идущему от них свету не хватило даже времени жизни Вселенной, чтобы дойти до нас.
Что лежит за пределами обозримой части Вселенной? Согласно космологическим моделям, Вселенная однородна и всюду расширяется.
Все это несколько напоминает другой, уже открытый и во многом разгаданный микромир. Там исследуются совсем близкие к нам, но тоже невидимые кирпичики мироздания атомы, адроны, протоны, нейтроны, мезоны, кварки.
Познав устройство атомов и закономерности взаимодействия их электронных оболочек, ученые буквально "оживили" Периодическую систему элементов Д. Самое важное то, что человек оказался способным открыть и познать непосредственно не воспринимаемые им миры различных масштабов мегамир и микромир. В этом контексте астрофизика и космология вроде бы не оригинальны. Но тут мы приближаемся к самому интересному.
Мы сами, как и наша Земля, как Солнечная система, как Галактика, - всего лишь "частицы" невообразимой по обыденным масштабам и по сложности структуры Вселенной, именуемой "Метагалактика". Она включает в себя множество систем галактик разной сложности от "двойных" до скоплений и сверхскоплений. Согласитесь, что при этом осознание масштаба собственной ничтожной величины в необъятном мегамире не унижает человека, а, наоборот, возвышает мощь его Разума, способного открыть все это и разобраться в том, что было открыто ранее. Казалось бы, пора и успокоиться, поскольку современная картина строения и эволюции Метагалактики в общих чертах создана.
Однако, во-первых, она таит в себе много принципиально нового, ранее неведомого для нас, а во-вторых, не исключено, что кроме нашей Метагалактики есть и другие мини-вселенные, образующие пока еще гипотетическую Большую Вселенную... Может быть, на этом стоит пока остановиться. Потому что нам бы сейчас, как говорится, со своей Вселенной разобраться. Дело в том, что она в конце ХХ века преподнесла астрономии большой сюрприз.
Тем, кто интересуется историей физики, известно, что в начале ХХ века некоторым великим физикам показалось, будто бы их титанический труд завершен, ибо все главное в этой науке уже открыто и исследовано. Правда, на горизонте оставалась пара странных "облачков", но мало кто предполагал, что они вскоре "обернутся" теорией относительности и квантовой механикой... Неужели что-то подобное ожидает астрономию? Вполне вероятно, потому что наша Вселенная, наблюдаемая с помощью всей мощи современных астрономических инструментов и вроде бы уже довольно основательно изученная, может оказаться лишь вершиной вселенского айсберга.
А где же его остальная часть? Как могло возникнуть столь дерзкое предположение о существовании еще чего-то громадного, материального и совершенно доселе неизвестного? Вновь обратимся к истории астрономии. Одной из ее триумфальных страниц было открытие планеты Нептун "на кончике пера".
Гравитационное воздействие какой-то массы на движение Урана натолкнуло ученых на мысль о существовании неизвестной еще планеты, позволило талантливым математикам определить ее местоположение в Солнечной системе, а потом точно указать астрономам, где ее искать на небесной сфере. И в дальнейшем гравитация оказывала астрономам подобные услуги: помогала открывать разные "диковинные" объекты - белых карликов, черные дыры. Так вот и теперь исследование движения звезд в галактиках и галактик в их скоплениях привело ученых к выводу о существовании таинственного невидимого "темного" вещества а может быть, вообще какой-то неведомой нам формы материи , и запасы этого "вещества" должны быть колоссальными. По наиболее смелым оценкам, все то, что мы наблюдаем и учитываем во Вселенной звезды, газово-пылевые комплексы, галактики и т.
Эти 5 процентов включают весь известный нам мегамир от пылинок и распространенных в космосе атомов водорода до сверхскоплений галактик. Некоторые астрофизики относят сюда даже всепроникающие нейтрино, считая, что, несмотря на их небольшую массу покоя, нейтрино своим бессчетным количеством вносят определенный вклад все в те же 5 процентов. Но, может быть, "невидимое вещество" или по крайней мере часть его, неравномерно распределенная в пространстве - это масса потухших звезд или галактик либо таких невидимых космических объектов, как черные дыры? В какой-то мере подобное допущение не лишено смысла, хотя недостающие 95 процентов или, по другим оценкам, 60-70 процентов восполнить не удастся.
Астрофизики и космологи вынуждены перебирать различные другие, в основном гипотетические, возможности. Наиболее фундаментальные идеи сводятся к тому, что значительная часть "скрытой массы" - это "темное вещество", состоящее из не известных нам элементарных частиц. Дальнейшие исследования в области физики покажут, какие элементарные частицы кроме тех, которые состоят из кварков барионы, мезоны и др. Разгадать эту загадку будет, вероятно, легче, если объединить силы физиков, астрономов, астрофизиков, космологов.
Сравнение размеров Вселенной 3D
На ней изображены более 256 тысяч галактик, которые зародились в промежутке от 13,3 млрд до 500 млн световых лет после большого взрыва. Возраст самой Вселенной оценивается примерно в 13,7 миллиардов лет, но из-за её постоянного расширения свет самых древних объектов должен пройти гораздо большее расстояние, чтобы достичь наших телескопов. Однако точные размеры видимой части Вселенной установить очень трудно из-за ее постоянно ускоряющегося расширения. Внутри сот, размер которых составляет примерно 100 миллионов световых лет, практически отсутствуют звезды и какая-либо материя.