Согласно современным представлениям, размер наблюдаемой Вселенной составляет примерно 45,7миллиардовсветовыхлет (или 14,6 гигапарсек). Ученые Национального аэрокосмического агентства (НАСА) США обнаружили доказательства возможной жизни на планете, находящейся на расстоянии более 100 световых лет от Земли. Как работают расстояния во Вселенной?
Интересные факты об устройстве Вселенной
Согласно современным представлениям, размер Вселенной составляет примерно 45,7 миллиардов световых лет (или 14,6 гигапарсек). Говорят, что размер наблюдаемой Вселенной составляет около 93 миллиардов световых лет в поперечнике. Размер наблюдаемой Вселенной составляет около 46,5 млрд световых лет в любом направлении от Земли (или 93 млрд световых лет в диаметре). По их оценкам, возраст Вселенной может составлять 26,7 миллиарда лет — такие данные возможны, если совместить модель Lambda-CDM и теорию усталого света Цвикки, то есть рассматривать красное смещение как гибридное явление. У вас может возникнуть соблазн думать, что это дает нам простой ответ для размера вселенной: 13,8 миллиардов световых лет. И вот этот размер Вселенной, который люди могут наблюдать, составляет 14,6 гигапарсек или 45,7 миллиардов световых лет.
Верно ли, что вселенная имеет размер 13,8 миллиардов световых лет?
Гигантские размеры Вселенной, её тайны страшат и притягивают одновременно, словно магнит. Мысли о гигантском размере Вселенной многих пугают. Мы знаем, что видимая Вселенная протянулась на десятки миллиардов световых лет. А размах вселенной (90 млрд световых лет) составит около 70,632 километров!
От 13,8 до 93 миллиардов световых лет: как астрофизики измеряют настоящий размер Вселенной?
Несмотря на огромное значение, световой год тоже бывает мал для измерения гигантских дистанций между объектами Вселенной. Вселенная расширяется в течение 13,8 миллиарда лет, сопутствующее расстояние (радиус) сейчас составляет около 46,6 миллиарда световых лет. До недавних пор считалось, что предельные размеры осцилляций — около полумиллиарда световых лет. Смотрите видео онлайн «Сравнение размеров Вселенной 3D» на канале «Познавательный канал» в хорошем качестве и бесплатно, опубликованное 7 мая 2022 года в 18:27, длительностью 00:05:07, на видеохостинге RUTUBE. Говорят, что размер наблюдаемой Вселенной составляет около 93 миллиардов световых лет в поперечнике.
Чем космос отличается от Вселенной: спорим, вы не знали
Однако точные размеры видимой части Вселенной установить очень трудно из-за ее постоянно ускоряющегося расширения. Текущие расчеты говорят, что наблюдаемая Вселенная простирается на 46,5 миллиарда световых лет во всех направлениях. Если размеры нашей Вселенной 13,8 млрд. св. лет, то возраст явно больше. Логарифмический график зависимости размера наблюдаемой Вселенной, в световых годах, от количества времени, прошедшего с момента Большого взрыва. Вселенная уже не та: Что телескоп James Webb увидел в далёком прошлом. диск Млечного Пути обладает радиусом 75–100 тыс. световых лет и толщиной — около 1 тыс. световых лет.
Наблюдаемая Вселенная
Её размеры — примерно 14 миллиардов световых лет. По размерам видимая часть Вселенной занимает около 14 млрд световых лет. А размах вселенной (90 млрд световых лет) составит около 70,632 километров!
Учёные рассчитали поперечник Вселенной
Учитывая, что возраст Вселенной чаще всего оценивается в 13,7 миллиардов лет, гигантская зеленая капля считается одной из самых древних структур во Вселенной. Сверхскопление Шепли Сверхскопление Шепли. Ученым давно было известно, что наша галактика движется в направлении созвездия Центавра со скоростью 2,2 миллиона километров в час, но причина движения оставалась загадкой. Около 30 лет назад появилась теория, согласно которой Млечный путь притягивает к себе "Великий аттрактор" — объект, гравитация которого достаточно сильная, чтобы притягивать нашу галактику на огромном расстоянии. В итоге было обнаружено, что наш Млечный путь и вся Местная группа галактик притягивается к так называемому Сверхскоплению Шепли, состоящему из более чем 8000 галактик общей массой в 10 000 раз больше Млечного пути. Как и многие из структур в этом списке, Великая стена CfA2 при обнаружении была признана крупнейшим известным объектом во Вселенной. Объект находится на расстоянии примерно в 200 миллионов световых лет от Земли, а его приблизительные размеры составляют 500 млн световых лет в длину, 300 млн в ширину и 15 млн световых лет в толщину.
Точные размеры установить невозможно, поскольку облака пыли и газа Млечного пути закрывают от нас часть Великой стены. Ланиакея Ланиакея. Галактики, как правило, группируются в кластеры. Те регионы, где кластеры расположены более плотно упакованы и связаны друг с другом силами гравитации, называются сверхскоплениями. Когда-то считалось, что Млечный Путь вместе с Местной группой галактик является частью сверхскопления Девы размером 110 млн световых лет , но новые исследования показали, что наш регион является лишь рукавом намного более огромного суперкластера, названного Ланиакея, размер которого составляет 520 миллионов световых лет. Великая стена Слоуна Великая стена Слоуна.
Они взяли расстояния до 50 галактик, частично определенные с помощью космического телескопа « Спитцер », и использовали их для оценки расстояний до 95 других галактик. По словам авторов исследования, такой подход лучше учитывает кривые массы и вращения галактик, чем данные, которые ранее использовались для уравнений, определяющих начало Большого Взрыва. Таким образом ученые смогли более точно вычислить постоянную Хаббла и, соответственно, возраст Вселенной. Это означает, что галактика , удаленная от Земли на один мегапарсек примерно 3,3 млн световых лет , удаляется от нас со скоростью 75,1 км каждую секунду. На основе новых данных исследователи подсчитали, что возраст Вселенной составляет всего 12,6 млрд лет, что намного меньше общепринятой цифры 13,8 млрд лет. И этот результат существенно выходит за пределы приемлемой для прежних вычислений погрешности. Работа опубликована в журнале Astrophysical Journal.
Несмотря на название "пустота", войд размером в 1,8 млрд световых лет не является фактически полностью пустой областью в космосе. Его отличие от прочих участков Вселенной заключается в том, что плотность вещества в нем на 30 процентов меньше другими словами, в войде меньше звезд и скоплений. Также Сверхпустота Эридана примечательна тем, что в данной области Вселенной температура микроволнового излучения на 70 микрокельвинов меньше, чем в окружающем пространстве где она равняется приблизительно 2,7 кельвина. Космическая клякса Космическая клякса. В 2006 году команда ученых-астрономов из Университета Тулузы нашла таинственную зеленую каплю в космосе, которая стала крупнейшей на тот момент структурой во Вселенной. Эта капля, получившая название "Капля Лайман-Альфа", представляет собой гигантскую массу газа, пыли и галактик, которая "расползлась" на 200 миллионов световых лет в ширину это в 7 раз превышает размеры нашей галактики, Млечного пути. Свет от нее добирается до Земли целых 11,5 миллиардов лет. Учитывая, что возраст Вселенной чаще всего оценивается в 13,7 миллиардов лет, гигантская зеленая капля считается одной из самых древних структур во Вселенной. Сверхскопление Шепли Сверхскопление Шепли. Ученым давно было известно, что наша галактика движется в направлении созвездия Центавра со скоростью 2,2 миллиона километров в час, но причина движения оставалась загадкой. Около 30 лет назад появилась теория, согласно которой Млечный путь притягивает к себе "Великий аттрактор" — объект, гравитация которого достаточно сильная, чтобы притягивать нашу галактику на огромном расстоянии. В итоге было обнаружено, что наш Млечный путь и вся Местная группа галактик притягивается к так называемому Сверхскоплению Шепли, состоящему из более чем 8000 галактик общей массой в 10 000 раз больше Млечного пути. Как и многие из структур в этом списке, Великая стена CfA2 при обнаружении была признана крупнейшим известным объектом во Вселенной.
Великая стена Слоуна была впервые обнаружена в 2003 году. Гигантская группа галактик, простирающаяся на 1,4 миллиарда световых лет, носила титул крупнейшей структуры во Вселенной до 2013 года. Располагается она приблизительно на расстоянии 1,2 миллиарда световых лет от Земли. Квазары - ядра активных галактик, в центре которых как предполагают современные ученые находится сверхмассивная черная дыра, выбрасывающая наружу часть захватываемой материи в виде яркой струи материи, что приводит к сверхмощному излучению. В настоящее время третьей по величине структурой во Вселенной является Huge-LQG - кластер из 73 квазаров а соответственно и галактик , удаленный от Земли на расстояние в 8,73 миллиарда световых лет. Размеры Huge-LQG составляют 4 миллиарда световых лет. Гигантское кольцо из гамма-всплесков Гигантское кольцо из гамма-всплесков. Венгерские астрономы обнаружили на расстоянии 7 миллиардов световых лет от Земли одну из крупнейших структуру во Вселенной - гигантское кольцо, образованное вспышками гамма-излучения. Гамма-всплески являются самыми яркими объектами во Вселенной, поскольку высвобождают всего за несколько секунд столько энергии, сколько Солнце дает за 10 миллиардов лет. Диаметр обнаруженного кольца составляет 5 миллиардов световых лет. В настоящее время крупнейшей структурой во Вселенной является суперструктура из галактик, получившая название "Великая стена Геркулес-Северная Корона". Ее размеры составляют 10 миллиардов, или 10 процентов от диаметра наблюдаемой Вселенной. Структура была открыта благодаря наблюдениям за вспышками гамма-излучения в районе созвездий Геркулеса и Северной Короны, в регионе, удаленном от Земли на 10 миллиардов световых лет.
Насколько велика вся ненаблюдаемая Вселенная целиком?
По оценкам ученых, Млечный Путь примерно в 1 трлн раз тяжелее Солнца. Согласно мифам Древней Греции, жена Зевса и верховная богиня Гера случайно разлила молоко по всему небу. Невозможно узнать, кто первым заметил Млечный Путь — наши предки любовались им каждую ночь. В 1610 году Галилео Галилей с помощью созданного им телескопа впервые в истории обнаружил , что свечение Млечного Пути происходит благодаря отдельным звездам. В 1923 году астроном Эдвин Хаббл детально проанализировал туманность Андромеды и выяснил, что перед ним отдельная галактика Андромеды, которая расположена на расстоянии 2,5 млн световых лет от Земли. Dalcanton, B. Williams, and L. Gendler Что находится в центре Млечного Пути Млечный Путь составляют три основные части — ядро, диск и гало: ядро — область в центре Млечного Пути, которая вытянута в форме полосы длиной 5—30 тыс. Ее масса равноценна массе 4,3 млн Солнц; диск Млечного Пути обладает радиусом 75—100 тыс. Внутри диска находится несколько крупных спиральных рукавов. Плотность звезд и газа в них выше средней по галактике, из-за чего они визуально выделяются.
Этот «сдвиг» и называется параллаксом, методом, который используется для определения расстояния в космосе. Метод отлично работает, когда речь идет о звездах, находящихся в относительной близости от нас — примерно в радиусе 100 световых лет. Но когда и этот метод становится малоэффективным, ученые прибегают к другим. Следующий способ определения расстояния носит название «метод главной последовательности». Он основан на наших знаниях о том, как со временем изменяются звезды определенных размеров.
Сначала ученые определяют яркость и цвет звезды, а затем сравнивают показатели с ближайшими звездами, обладающими аналогичными характеристиками, выводя на основе этих данных приблизительное расстояние. Опять же, данный метод весьма ограничен и работает только в случае звезд, принадлежащих нашей галактике, или тех, которые находятся в радиусе 100 000 световых лет. Чтобы заглянуть дальше, астрономы полагаются на метод измерения по цефеидам. Он основан на открытии американского астронома Генриетты Суон Ливитт, которая обнаружила зависимость между периодом изменения блеска и светимостью звезды. Благодаря этому методы многие астрономы смогли высчитать расстояния до звезд не только внутри нашей галактики, но и за ее пределами.
В некоторых случаях речь идет о дистанциях в 10 миллионов световых лет. Какого размера Вселенная? И все же к вопросу размеров Вселенной мы пока не приблизились ни на йоту. Поэтому переходим к ультимативному средству измерений, основанному на принципе красного сдвига или красного смещения. Суть красного смещения аналогична принципу работы эффекта Доплера.
Вспомните железнодорожный переезд. Никогда не замечали, как звучание гудка поезда изменяется в зависимости от расстояния, усиливаясь при приближении и становясь тише при отдалении? Свет работает примерно так же. Посмотрите на спектрограмму выше, видите черные линии?
В новом исследовании ученые основывались на анализе данных первичной радиации. Ученые полагают, что благодаря этому эффекту есть возможность заглянуть в глубины космоса и увидеть нашу планету в ее ранней юности.
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. Рисунки из работ слева направо [12, 9] Такой разброс размеров Вселенной, очевидно, должен привести к различным итоговым параметрам Вселенной. Исследуем некоторые группы этих сценариев инфляционного расширения Вселенной. В дальнейших расчетах удобно использовать в качестве основных единиц измерения световой год расстояния и год время вместо традиционных мегапарсека и секунды, поскольку в приведённые ниже уравнения мы будем подставлять числовые значения и возраста Вселенной в годах , и размера Вселенной в световых годах и постоянную Хаббла километры, секунды, мегапарсеки.
Сколько лет Вселенной? Отвечает новое исследование
Вовсе нет. Просто этот вопрос остаётся открытым, полагает профессор Корниш. Зато новое исследование позволило уточнить диаметр Вселенной если наши представления о ней не ошибочны в корне. Он составляет 156 миллиардов световых лет.
Возраст Вселенной примерно 13,7 млрд. Свет, прилетающий к нам от самых дальних галактик, шёл поэтому явно дольше 13-ти миллиардов лет. Итак, можно было бы резюмировать, что радиус Вселенной - 13,7 млрд.
Но Вселенная расширяется с того самого времени, когда, по мнению теоретиков, всё внезапно вылетело из бесконечно плотной точки Большим взрывом. Нужно наглядное объяснение? Вообразите Вселенную всего лишь через миллион лет после рождения, советует Корниш. Пучок света за один год пролетел бы путь в один световой год. Все подсчёты приводят к итогу в 78 миллиардов световых лет. Свет не летел так далеко, но от исходной точки фотона, который спустя 13,7 миллиардов лет полёта наблюдается нами, до нас стало 78 миллиардов световых лет", объясняет Корниш. Это - радиус Вселенной, а взятый дважды - 156 миллиардов световых елт - диаметр.
Вы могли слышать, что Вселенная почти плоская, а не сферическая. Плоская форма делает нашу геометрию "нормальной", примерно как мы учили в школе: две параллельные прямые не пересекаются. Зал зеркал. Учёные исследовали реликтовое излучение РИ , появившееся примерно через 380 000 лет после Большого взрыва, когда Вселенная расширилась и остыла настолько, что появились атомы.
Момент 10-36 секунды относят к модели «горячей Вселенной». В период с 1-3 по 100-120 секунд образовались ядра гелия и небольшое количество ядер остальных легких химических элементов. До одного миллиона лет температура во Вселенной начала понижаться до 3000-45000 К, началась эра рекомбинации. Прежде свободные электроны начали объединяться с легкими протонами и атомными ядрами. Начали появляться атомы гелия, водорода и малое количество атомов лития. Стало прозрачным вещество, а излучение, которое наблюдается до сих пор, отсоединилось от него.
Следующий миллиард лет существования Вселенной отметился понижением температуры от 3000-45000 К до показателя в 300 К. Этот период для Вселенной ученые назвали «Темным возрастом» из-за того, что еще не появилось никаких источников электромагнитного излучения. В этот же период неоднородности смеси первоначальных газов уплотнялись благодаря воздействию гравитационных сил. Смоделировав на компьютере эти процессы, астрономы увидели, что это необратимо приводило к появлению звезд-гигантов, превышающих массу Солнца в миллионы раз. По причине такой большой массы эти звезды нагревались до немыслимо высоких температур и эволюционировали за период десятков миллионов лет, после чего они взрывались как сверхновые. Нагреваясь до больших температур, поверхности таких звезд создавали сильные потоки ультрафиолетового излучения. Таким образом, наступил период переионизации. Плазма, которая образовалась в результате таких явлений, начинала сильно рассеивать электромагнитное излучение в его спектральных коротковолновых диапазонах. В некотором смысле Вселенная начала погружаться в густой туман. Эти огромные звезды стали первыми во Вселенной источниками химических элементов, которые намного тяжелее за литий.
Начали формироваться космические объекты 2-го поколения, в которых содержались ядра этих атомов. Эти звезды начали создаваться из смесей тяжелых атомов. Произошла повторного типа рекомбинация большей части атомов межгалактического и межзвездного газов, что, в свою очередь, привело к новой прозрачности пространства для электромагнитного излучения. Вселенная стала именно такой, которую мы можем наблюдать сейчас. Наблюдаемая структура Вселенной на портале Kvant. Space Наблюдаемая часть пространственно неоднородна. Большинство скоплений галактик и отдельных галактик формируют ее ячеистую или сотовую структуру.
В этом случае количество галактик должно быть в среднем одинаковым в одинаковых объёмах пространства, скорость расширения должна увеличиваться по предсказуемой зависимости от расстояния, Вселенная должна была быть более горячей в прошлом и скопление галактик должно было сформировать паутинообразную структуру, в которой все регионы космоса выглядят примерно одинаково на больших масштабах. В случае первого варианта, со взрывом и статическим пространством и в случае конечного возраста Вселенной мы могли бы заглядывать вдаль на расстояние, определяемое этим возрастом. В статичной Вселенной возрастом в 5 лет мы могли бы увидеть свет, пришедший от объектов, расположенных не далее 5 световых лет от нас. В статичной Вселенной возрастом в 13,8 миллиарда лет мы могли бы увидеть свет, пришедший от объектов, расположенных не далее 13,8 миллиарда световых лет от нас. Но все наши наблюдения опровергают эту возможность и направляют нас к идее о расширяющемся пространстве, в котором содержание энергии во Вселенной определяет скорость расширения и, следовательно, как далеко объекты находятся от нас. Что менее интуитивно, так это то, что в расширяющейся Вселенной мы можем видеть дальше, чем это определяет её простой возраст! Это просто обязательно. Подумайте над диаграммой выше, в которой несколько скоплений галактик удаляются друг от друга из-за расширения Вселенной. Представьте, что мы находимся в центральном скоплении и наблюдаем скопление в нижнем левом углу. Когда свет покидает скопление в левом нижнем углу слева , это скопление находится в 87 световых годах от нас. Свет начинает свой путь по направлению к нам, но Вселенная расширяется. То есть пространство между этим скоплением и нашим увеличивается, как выпекающийся кусок теста, будущий хлеб. Свет продолжает идти к нам, но с увеличением расстояния ему приходится пройти более 87 световых лет, чтобы достичь нас. Но когда свет доходит до места назначения справа , это скопление уже находится в 173 световых годах от нас. Ключевой вопрос: какое же расстояние прошёл свет на самом деле?
Интересные факты об устройстве Вселенной
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. Дело в том, что Webb — инфракрасный телескоп, а из самого далёкого космоса до нас доходят только световые волны инфракрасного диапазона, то есть очень-очень длинные волны.
Это потому, что Вселенная наша всё время расширяется, чем дальше, тем быстрее. Почему — науке пока не известно. Но когда источник света от нас удаляется, то идущие от него световые волны из-за этого как бы вытягиваются. Так вот, астрофизики подсчитали, что большая часть содержимого этой фотографии находится от нас на расстоянии примерно 4,6 миллиарда световых лет.
То есть эти галактики были такими 4,6 миллиарда лет назад. А сейчас некоторые из них, может быть, выглядят немного по-другому. А ведь благодаря гравитационной линзе в кадр попали и куда более далёкие объекты. И вот самый далёкий из них — для удобства мы обвели его кружком.
Эта крохотная красная точка — галактика, расположенная на расстоянии 13,1 миллиарда световых лет. Иными словами, мы видим то, что было больше 13 миллиардов лет назад. Галактика, расположенная на расстоянии 13,1 млрд световых лет.
К такому выводу пришли ученые, проведя новые расчеты движения световых частиц в космосе. Как известно, возраст нашей Вселенной составляет 13,7 миллиардов лет. Но в действительности с самого начала, со времен Большого Взрыва, Вселенная продолжает непрерывно расширяться.
Они взяли расстояния до 50 галактик, частично определенные с помощью космического телескопа « Спитцер », и использовали их для оценки расстояний до 95 других галактик. По словам авторов исследования, такой подход лучше учитывает кривые массы и вращения галактик, чем данные, которые ранее использовались для уравнений, определяющих начало Большого Взрыва. Таким образом ученые смогли более точно вычислить постоянную Хаббла и, соответственно, возраст Вселенной. Это означает, что галактика , удаленная от Земли на один мегапарсек примерно 3,3 млн световых лет , удаляется от нас со скоростью 75,1 км каждую секунду. На основе новых данных исследователи подсчитали, что возраст Вселенной составляет всего 12,6 млрд лет, что намного меньше общепринятой цифры 13,8 млрд лет. И этот результат существенно выходит за пределы приемлемой для прежних вычислений погрешности. Работа опубликована в журнале Astrophysical Journal.
Точка, из которой 13 миллиардов лет назад отправился в свой путь фотон, который сейчас достигает Земли, удалена от планеты на 78 миллиардов световых лет. В новом исследовании ученые основывались на анализе данных первичной радиации. Ученые полагают, что благодаря этому эффекту есть возможность заглянуть в глубины космоса и увидеть нашу планету в ее ранней юности.