До недавних пор считалось, что предельные размеры осцилляций — около полумиллиарда световых лет. 156 миллиардов световых лет. Путешествие к краю Вселенной: сколько световых лет от нас до самой далекой из известных галактик. А чтобы пересечь Вселенную (расстояние 93 миллиарда световых лет), потребуются десятилетия.
Насколько велика вся ненаблюдаемая Вселенная целиком?
| Наша удивительная Вселенная: насколько велика она? | В данной статье вы рассмотрите историю исследований размеров Вселенной и современное представление о размере наблюдаемой Вселенной. |
| Размер Вселенной - минимум 156 миллиардов 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. |
| 37 поразительных фотографий, показывающих наше место во Вселенной | Это «космологический принцип» подкрепляется наблюдениями ранней Вселенной и ее реликтовым излучением, найденный спутниками WMAP и Планка. |
Пузырь в миллиард световых лет поставил под вопрос скорость расширения Вселенной
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. 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.
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.
Эти вычисления приводят к удивительному числу: современное расстояние до NGC z13 составляет 33,3 миллиарда световых лет. Это отличается от "расстояния пробега света", которое базируется на времени, необходимом свету, чтобы достичь нас. Понимая эти два различных способа измерения, мы можем глубже проникнуть в понимание не только размеров Вселенной, но и ее динамичной природы.
В изучении космических пространств астрофизики часто опираются на феномен красного смещения. Этот метод позволяет им с высокой степенью уверенности определить расстояния до наиболее удаленных объектов Вселенной. Ключевым показателем здесь выступает индекс красного смещения, который, будучи единственной переменной, рассеивает всякую неопределенность относительно расстояния до далеких астрономических тел. Однако важно понимать, что расчет реального расстояния на основе красного смещения может варьироваться в зависимости от принятых значений темпа расширения Вселенной, поскольку научное сообщество до сих пор не пришло к единому мнению относительно скорости этого расширения — этот факт и стал основой для так называемого кризиса в космологии. Так, если взять за пример галактику GS z13, мы можем оценить диаметр наблюдаемой Вселенной в прошлом как 27,6 миллиарда световых лет. Однако, учитывая непрерывное расширение пространства, сопутствующий диаметр Вселенной растягивается до внушительных 93 миллиардов световых лет. Следует заметить, что эти расчеты касаются лишь наблюдаемой части Вселенной, в пределах которой свету хватило времени, чтобы достичь Земли за 13,8 миллиардов лет существования космоса. Тем не менее, существуют области, лежащие за пределами наблюдаемого, о которых нам ничего не известно, поскольку свет оттуда еще не успел добраться до нас. Эти неведомые пространства могут скрывать столько же тайн, сколько и горизонт событий черной дыры, из которого мы не способны получить информацию из-за непреодолимого барьера гравитации. Таким образом, вне пределов нашего космического "поля зрения" скрываются участки Вселенной, которые мы пока не в состоянии исследовать или описать.
Величины горячих и холодных участков и их масштабы говорят о кривизне Вселенной. Насколько точно мы способны измерить, она выглядит идеально плоской. Акустические барионные осцилляции дают ещё один метод наложения ограничений на кривизну, и приводят к сходным результатам. Слоановский цифровой небесный обзор и спутник Планк дают нам наилучшие данные на сегодня. Они говорят о том, что если Вселенная и искривляется, замыкаясь на себя, то та её часть, что мы можем видеть, настолько неотличима от плоской, что её радиус должен не менее чем в 250 раз превышать радиус наблюдаемой части. Это значит, что ненаблюдаемая Вселенная, если в ней нет никаких топологических странностей, должна иметь диаметр не менее 23 триллионов световых лет, а её объём должен быть, по крайней мере, в 15 млн раз больше, чем наблюдаемый нами. Но если позволить себе рассуждать теоретически, мы можем вполне убедительно доказать, что размеры ненаблюдаемой Вселенной должны значительно превышать даже эти оценки. Наблюдаемая Вселенная может иметь размер в 46 млрд световых лет во всех направлениях от нашего местоположения, но за этими пределами определённо существует и большая её часть, ненаблюдаемая, возможно, даже бесконечная, похожая на ту, что видим мы.
Со временем мы сможем увидеть немного больше, но не всю её. Горячий Большой взрыв может отмечать появление известной нам наблюдаемой Вселенной, но он не отмечает зарождение самого пространства и времени. До Большого взрыва Вселенная проходила период космической инфляции. Инфляция заставляет пространство расширяться экспоненциально, что может очень быстро привести к тому, что искривлённое или не гладкое пространство станет выглядеть плоским. Если Вселенная искривлена, радиус её кривизны, по меньшей мере, в сотни раз больше того, что мы можем наблюдать. В нашей части Вселенной инфляция действительно подошла к концу. Но три вопроса, на которые мы не знаем ответов, чрезвычайно сильно влияют на реальный размер Вселенной, и то, является ли она бесконечной: Насколько велик участок Вселенной после инфляции, породивший наш Большой взрыв? Верна ли идея вечной инфляции, по которой Вселенная бесконечно расширяется, по крайней мере, в некоторых регионах?
Как долго длилась инфляция, пока не остановилась и не породила горячий Большой взрыв? Возможно, что та часть Вселенной, где шла инфляция, смогла вырасти до размера, не сильно превышающего то, что мы можем наблюдать. Возможно, что в любой момент появится свидетельство наличия «края», на котором закончилась инфляция. Но также возможно, что Вселенная в гуголы раз больше наблюдаемого. Не ответив на эти вопросы, мы не получим ответа на главный. Огромное количество отдельных регионов, в которых произошёл Большой взрыв, разделяется пространством, постоянно растущим в результате вечной инфляции.
Радиус видимой Вселенной
| Сколько лет Вселенной? Отвечает новое исследование | Наблюда́емая Вселе́нная — понятие в космологии Большого взрыва, описывающее часть Вселенной, являющуюся абсолютным прошлым относительно наблюдателя. |
| Размеры Вселенной | Согласно современным представлениям, размер Вселенной составляет примерно 45,7 миллиардов световых лет (или 14,6 гигапарсек). |
Естествознание. 10 класс
Согласно современным представлениям, размер наблюдаемой Вселенной составляет примерно 45,7миллиардовсветовыхлет (или 14,6 гигапарсек). И вот этот размер Вселенной, который люди могут наблюдать, составляет 14,6 гигапарсек или 45,7 миллиардов световых лет. Это значит, что на один мегапарсек (3,3 млн световых лет или три миллиарда триллионов километров) Вселенная галактики удаляются друг от друга со скоростью 73 км/с. Международный астрономический союз в 1985 году установил официальное расстояние от Земли до центра Млечного Пути: 27700 световых лет. На ней изображены более 256 тысяч галактик, которые зародились в промежутке от 13,3 млрд до 500 млн световых лет после большого взрыва. По предварительным оценкам, сейчас размер Вселенной составляет примерно 91 миллиард световых лет, и это число постоянно растет.
Учёные рассчитали поперечник Вселенной
Согласно Эйнштейнуу Вселенная обладает конечным объёмом, количеством звёзд и конечной массой. Но в 1922 году советский физик Александр Фридман дополнил модель Эйнштейна выводом, что Вселенная не статичная, а может расширяться или сжиматься со временем. Подтвердил выводы Фридмана уже Эдвин Хаббл. В результате Вселенная получила определённый возраст, который был строго зависим от постоянной Хаббла , которая характеризовала скорость её расширения. В 1948 году советский физик Георгий Гамов разработал гипотезу «горячей Вселенной».
Согласно этой гипотезе развитие Вселенной началось с состояния горячей и плотной плазмы. Такая плазма состояла из элементарных частиц. А эволюция Вселенной продолжается с идущим расширением. Эта гипотеза стала основой теории Большого Взрыва.
В 1965 году открытие американскими специалистами реликтового излучения подтвердило догадки о горячей Вселенной.
В результате Вселенная получила определённый возраст, который был строго зависим от постоянной Хаббла , которая характеризовала скорость её расширения. В 1948 году советский физик Георгий Гамов разработал гипотезу «горячей Вселенной».
Согласно этой гипотезе развитие Вселенной началось с состояния горячей и плотной плазмы. Такая плазма состояла из элементарных частиц. А эволюция Вселенной продолжается с идущим расширением.
Эта гипотеза стала основой теории Большого Взрыва. В 1965 году открытие американскими специалистами реликтового излучения подтвердило догадки о горячей Вселенной. В 1998 году исследователи определили, что Вселенная расширяется с ускорением.
Это открытие определило современные нам представления о природе изучаемой Вселенной. Было введено понятие темной материи, которая содержала большую часть массы Вселенной.
Однако ученые выдвигают больше гипотез и теорий, чем реальных доказательств. Ученые пытаются найти границы Вселенной с помощью волновых исследований космоса. Ведь если он бесконечен, то в нем должны быть самые разные по длине волны.
Правда, где они — никто не знает. А пока границей принято считать космологический горизонт, объекты на котором находятся в бесконечном красном смещении. По поводу формы тоже идет масса споров. Одни считают, что это бублик, другие — сфера. Источник: un-sci.
Там содержатся молекулы водорода или межзвездное вещество, молекулы кислорода, электромагнитное излучение и космические лучи. Долгое время считалось, что там абсолютная тишина, что тоже не совсем верно. Конечно, если там закричать, то никто ничего не услышит. Но зато звук издают черные дыры: их распространяющиеся волны сверхнизкой частоты были открыты в 2003 году. Кстати, ученые также предполагают, что существуют «Белые дыры», но это пока так и остается теорией.
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. Немалые надежды возлагаются на данные, которые могут быть получены уже в ближайшие годы в случае успешных запусков специализированных космических аппаратов. Например, планируется запустить космический телескоп диаметр 8,4 метра. Он сможет зарегистрировать огромное число галактик до 28-й звездной величины; напомним, что невооруженным глазом видны светила до 6-й звездной величины , а это позволит построить карту распределения "скрытой массы" по всему небу. Из наземных наблюдений тоже можно извлечь определенную информацию, поскольку "скрытое вещество", обладая большой гравитацией, должно искривлять лучи света, идущие к нам от далеких галактик и квазаров.
Обрабатывая на компьютерах изображения таких источников света, можно зарегистрировать и оценить невидимую гравитирующую массу. Подобного рода обзоры отдельных участков неба уже сделаны. В заключение вернемся к вопросу, сформулированному в названии данной статьи. Думается, что после всего сказанного вряд ли на него можно уверенно дать положительный ответ... Древнейшая из самых древних наук - астрономия только начинается. Читайте в любое время Другие статьи из рубрики «Трибуна ученого» Детальное описание иллюстрации Дальнейший прогресс в области астрономии, безусловно, будет связан с применением новейших средств наблюдения как с космических, так и с наземных обсерваторий. Одна из лучших современных астрофизических обсерваторий - Европейская южная обсерватория Чили.
Ученые НАСА обнаружили доказательства возможной жизни на планете в 120 световых лет от Земли
это единица длины, которую свет проходит за один год, равная чуть меньше 10 триллионам километров. Предположительно возраст Вселенной составляет 13,75 миллиардов лет, а диаметр наблюдаемой Вселенной составляет 28 миллиардов парсек (93 миллиарда световых лет). Мысли о гигантском размере Вселенной многих пугают. Мы знаем, что видимая Вселенная протянулась на десятки миллиардов световых лет. наблюдаемая Вселенная имеет радиус 13.8 млрд световых лет. Сегодня этот край определяется как 15 миллиардов световых лет, но это ещё не значит, что Вселенная там и заканчивается.
Ученые подсчитали весь свет Вселенной
Гигантские размеры Вселенной, её тайны страшат и притягивают одновременно, словно магнит. Несмотря на огромное значение, световой год тоже бывает мал для измерения гигантских дистанций между объектами Вселенной. Она имеет размер около 13 миллионов световых лет.
Учёные рассчитали поперечник Вселенной
В это сложно поверить, но всего 100 лет назад даже ближайшие к нам крупные галактики Местной группы — Андромеда и Треугольник — считались туманностями, расположенными внутри Млечного Пути. В ночь с 5 на 6 октября 1923 года американский астроном Эдвин Хаббл впервые наблюдал цефеиду в галактике Андромеда. Эта и несколько подобных переменных пульсирующих звезд, открытых позже, помогли ученому рассчитать расстояние до «туманностей» и расширить границы Вселенной за пределы одной галактики. Великие астрономические дебаты 1920 года Некоторые объекты, которые, как стало понятно позже, представляют собой галактики были известны до начала XX века. Например, в каталоге Мессье — списке астрономических объектов, составленном французским астрономом Шарлем Мессье — описано 40 галактик. Правда, сам исследователь и следующее поколение астрономов называли их спиральными туманностями.
Астрономы наблюдали в ночном небе многие «спиральные туманности», в том числе, например, галактику Андромеда M 31 или галактику Треугольника M 33. Но их природа оставалась загадкой, а расстояния до них были неизвестны. Спиральная туманность Андромеды. Снимок, сделанный Исааком Робертсом в 1899 году. Изображение: Isaac Roberts d.
В научных кругах обсуждались две противоположные теории. Классический подход определял Млечный Путь как Вселенную, в границах которой находились все спиральные туманности, а новый — рассматривал эти спирали как внешние отдельные галактики, называемые «островными вселенными». Кульминацией этой дискуссии стал «Большой спор» — дебаты между двумя астрономами Харлоу Шепли и Гебером Кертисом, которые прошли в 1920 году в Смитсоновском институте в США.
Процесс будет продолжаться до тех пор, пока она не превратится в небольшую сингулярность, существовавшую до Большого взрыва. Большое замораживание. Если плотность не привысит максимальную, то Вселенная продолжит расширяться до неограниченных размеров. Однако постепенно в ней израсходуется запас энергии и газа. Нейтронные звезды превратятся в черные дыры, остальные, потратив все тепло, станут белыми карликами. Постепенно температура в пространстве начнет падать, пока не установится на отметке абсолютного нуля. Большой разрыв. Все объекты во Вселенной притягиваются, но это не мешает галактикам постепенно отодвигаться друг от друга. Ученые полагают, что при определенных обстоятельствах объекты в пространстве смогут отдалиться на такие расстояния, что сила притяжения станет равна нулю. Каким в итоге окажется будущее Вселенной, пока неизвестно. Поскольку она еще не закончила процесс формирования, конец для нее наступит через миллиарды лет. Сколько звезд во Вселенной? Звездное небо Любой, кто интересуется космосом, рано или поздно задумывается: а сколько звезд во Вселенной? Она состоит из галактик, внутри которых может быть огромное количество светил, причем для наблюдения некоторых требуется специальное оборудование. Поскольку звезды делятся на белых гигантов, красных карликов и т. Интересный факт: невооруженным взглядом, без использования специального оборудования, в ночном небе человек может разглядеть до 9000 звезд. Все они находятся во Млечном Пути. Пример наблюдения космических объектов в телескоп Если для наблюдения за звездным небом использовать бинокль, то количество звезд, доступных взгляду, существенно возрастет и станет равно 200 тысячам. А если под рукой окажется телескоп средней мощности, то общая численность светил на небе увеличится до 15 миллионов. Более того, с помощью этого устройства человек сможет наблюдать отдаленные галактики, которые выглядят как небольшие пятна. Но сколько их существует во Вселенной? Во Млечном Пути, где расположена Солнечная система, находится примерно 400 млрд. Данная цифра является очень большой, но она невелика по отношению ко Вселенной. Существуют спиральные галактики, насчитывающие 100 триллионов светил. По подсчетам, минимальное количество звезд во Вселенной равно септиллиону 10 в 24-й степени. Все они находятся в пределах 46 млрд. Именно такая область поддается наблюдению. Однако дальше этого расстояния могут находиться и другие галактики, скрытые от глаз человека. Соответственно, общее количество звезд во Вселенной может быть гораздо больше септиллиона. Есть ли у Вселенной конец? Изображение реликтового излучения Пока ученые не могут с уверенностью ответить на данный вопрос. Человечество не обладает достаточными технологиями, чтобы заглянуть в бесконечную даль и убедиться в наличии или отсутствии краев у пространства. Однако некоторые обсерватории непрерывно работают в этом направлении. У ответа на этот вопрос может быть два варианта: Вселенная конечна, либо она бесконечна. Если принимать за действительность первый вариант, то установить теоретические края мироздания помогает реликтовое излучение. Свет, оставшийся после Большого взрыва, протянулся на расстоянии примерно в 93 млрд. Это и можно считать за границу Вселенной. Вольное изображение границ Вселенной Второй вариант указывает на то, что космос бесконечен. Тогда, если человек отправится в любом направлении на большой скорости, то ему встретится бесконечное количество галактик, звезд и планет. Более того, ученые убеждены, что в этом случае где-то может существовать идентичная Солнечная система с Землей, которую населяют точно такие же люди.
Каким образом? Все благодаря используемой физиками и астрономами шкалы расстояний в астрономии. Что такое параллакс Телескопы являются лишь одним из инструментов для измерения космических расстояний и не всегда способны справится с этим заданием: чем дальше находится объект, расстояние до которого мы хотим измерить, тем сложнее это сделать. Радиотелескопы отлично подходят для измерения расстояний и проведения наблюдений лишь внутри нашей Солнечной системы. Они действительно способны предоставлять очень точные данные. Но стоит только направить их взор за пределы Солнечной системы, как их эффективность резко сокращается. Ввиду всех этих проблем астрономы решили прибегнуть к другому методу измерения расстояния — параллаксу. Что такое параллакс? Объясним на простом примере. Закройте сначала один глаз и посмотрите на какой-нибудь объект, а затем закройте другой глаз и посмотрите снова на этот же объект. Заметили небольшое «изменение в положении» объекта? 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.
Вот размер Земли в сравнении с Солнцем, которое даже не помещается полностью на фотографии. Самая большая звезда 14. А это Солнце с поверхности Марса. Как однажды сказал известный астроном Карл Саган, в космосе больше звезд, чем песчинок на всех пляжах Земли. Существует множество звезд, которые гораздо больше нашего Солнца. Только посмотрите, насколько крошечным является Солнце. Фото галактики Млечный путь 18. Но ничто не может сравниться с размерами галактики. Если уменьшить Солнце до размеров лейкоцита белой кровяной клетки , и уменьшить Галактику Млечный путь, используя тот же масштаб, Млечный путь был бы размером с США. Это потому, что Млечный путь просто огромен. Вот, где находится Солнечная система внутри него. Но мы видим лишь очень малую часть нашей галактики.
Как далеко можно видеть в космосе?
Но Вселенная намного старше , ей 14,7 миллиардов лет. И впрямую обнаружить этот возврат лучей «по кругу» нереально. Однако эффект можно обнаружить косвенно, по особенностям микроволнового фона. Необходимые «следы» найдены не были, но, по мнению американских учёных, это не исключает эффект зеркал, а лишь снижает вероятность того, что он действительно существует. Означает ли это, что Вселенная бесконечна?
NASA опубликовало самую детальную в истории фотографию Вселенной. На ней изображены более 256 тысяч галактик, которые зародились в промежутке от 13,3 млрд до 500 млн световых лет после большого взрыва. Фотография стала результатом 16-летней работы телескопа «Хаббл». За это время он сделал более 7,5 тысячи снимков, а специалисты NASA объединили их в одну большую мозаику.
Из трех возможных форм плоская Вселенная является наиболее заметной моделью. Если она действительно плоская, как лист бумаги, то Вселенная бесконечна и не имеет определенного размера. Можем ли мы увидеть края Вселенной? Говоря о «крае» Вселенной, мы должны в первую очередь учитывать ее форму. Ее форма говорит нам, является ли она конечной или бесконечной, и только тогда мы можем решить, есть ли у нее край или нет. Вселенная до сих пор остается для нас большой загадкой. С нашими нынешними знаниями и технологиями мы до сих пор не знаем ее точную форму. Следовательно, у нас также нет возможности узнать, конечно это или бесконечно. По большей части общий консенсус говорит нам о том, что существует большая вероятность того, что Вселенная может быть плоской и бесконечной. Что мы знаем, так это то, что Вселенная имеет конечный возраст, и считается, что ей 13,8 миллиарда лет. Кроме того, существует предел объема Вселенной, которую мы можем видеть — наблюдаемой Вселенной. По сути, наблюдаемая Вселенная подобна краю нашего наблюдения. Однако не существует физической границы, которая разделяла бы то, что находится внутри или вне его. Край наблюдаемой Вселенной называется «горизонтом частиц» или «космологическим горизонтом». По определению, горизонт частиц — это максимальное расстояние, которое мы можем видеть в текущий момент времени. Опять же, у него нет видимого физического края, который сказал бы нам, где он заканчивается. Сколько времени потребуется, чтобы добраться до края? У нас нет возможности определить край всей Вселенной. Достичь его тем более невозможно, потому что он постоянно расширяется. Что мы знаем наверняка, так это то, что у нас есть горизонт частиц. Этот теоретический предел составляет 46,5 миллиардов световых лет в радиусе от Земли. С текущими знаниями и технологиями, которые у нас есть, вот сколько времени нам потребуется, чтобы достичь следующих космических пунктов назначения: На Луну: от 1 до 3 дней; Проксима Центавра ближайшая звезда : 80 000 лет; Большой карлик Канис ближайшая галактика : 749 миллионов лет; До края известной Вселенной горизонт частиц : 225 триллионов лет. Мы никогда не сможем добраться до края наблюдаемой Вселенной, не говоря уже о реальной Вселенной, даже если будем путешествовать со скоростью света. Помимо отсутствия технологии, время в пути также намного превышает человеческую жизнь.
Это очень много, но Вселенная, безусловно, намного больше. 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.
15 фактов о размерах Вселенной, которые пополнят ваш багаж знаний
| Топ-10: огромные космические объекты | Согласно современным представлениям, размер Вселенной составляет примерно 45,7 миллиардов световых лет (или 14,6 гигапарсек). |
| Астрономы обнаружили галактику в 13,5 миллиардов световых лет от Земли | Размер Вселенной составляет минимум 156 миллиардов световых лет. |
Что во Вселенной больше всего?
200 световых лет. Каков размер наблюдаемой Вселенной в световых годах? SunPlanets. Специалисты заявили, что размеры NGC 6872 в поперечнике (то есть от начала одного «хвоста» до конца другого по диагонали) составляют 522 тысячи световых лет.
Насколько велика Вселенная? Можно ли вообще ответить на этот вопрос?
Предполагается, что NGC 6872, расположенная на расстоянии около 212 миллионов световых лет от Земли, имеет такую вытянутую форму из-за гравитационного взаимодействия с соседней дисковой галактикой IC4970, масса которой составляет всего одну пятую массы её большего соседа. Эти гравитационные взаимодействия обычно приводят к слиянию галактик. Согласно анализу данных, использованных для создания нового составного изображения, астрономы утверждают, что в результате взаимодействия на самом деле возникает новая галактика. Теперь астрофизики всего мира ждут, что добавит к знаниям о галактике NGC 6872 космический телескоп «Джеймс Уэбб», когда его направят на этого галактического гиганта.
В 1948 году советский физик Георгий Гамов разработал гипотезу «горячей Вселенной». Согласно этой гипотезе развитие Вселенной началось с состояния горячей и плотной плазмы. Такая плазма состояла из элементарных частиц. А эволюция Вселенной продолжается с идущим расширением. Эта гипотеза стала основой теории Большого Взрыва.
В 1965 году открытие американскими специалистами реликтового излучения подтвердило догадки о горячей Вселенной. В 1998 году исследователи определили, что Вселенная расширяется с ускорением. Это открытие определило современные нам представления о природе изучаемой Вселенной. Было введено понятие темной материи, которая содержала большую часть массы Вселенной. Эта цифра соответствует известному возрасту Вселенной, равному 13,75 млрд.
Вселенная заполнилась материей, антиматерией, излучением, и существовала в сверхгорячем и сверхплотном, но расширяющемся и охлаждающемся состоянии. Как выглядит вселенная К сегодняшнему дню её объём, включающий наблюдаемую нами Вселенную, расширился до того, что его радиус составляет 46 млрд световых лет, и свет, сегодня впервые приходящий в наши глаза, соответствует пределам того, что мы способны измерить.
А что же находится дальше? Что насчёт ненаблюдаемой части Вселенной? История Вселенной, определена настолько хорошо, насколько далеко в прошлое мы способны заглянуть при помощи различных инструментов и телескопов. Но можно сказать, прибегая к тавтологии, что наши наблюдения могут дать нам информацию только о наблюдаемых её частях. Обо всём остальном приходится догадываться, и эти догадки хороши лишь настолько, насколько хороши лежащие в их основе предположения. Сегодня Вселенная холодная и комковатая, а ещё она расширяется и оказывает гравитационное воздействие. Заглядывая далеко в космос, мы не только смотрим на далёкие расстояния, но и видим далёкое прошлое, из-за конечной скорости света.
Удалённые части Вселенной менее комковатые и более однородные, у них было меньше времени на формирование более крупных и сложных структур под воздействием гравитации. Ранняя, удалённая от нас Вселенная, также была и горячее. Расширяющаяся Вселенная приводит к увеличению длины волны распространяющегося по ней света. С её растяжением свет теряет энергию, охлаждается. Это означает, что в далёком прошлом Вселенная была горячее — и этот факт мы подтвердили, наблюдая за свойствами удалённых частей Вселенной. Исследование от 2011 года красные точки даёт наилучшие из имеющихся на сегодня свидетельств того, что температура реликтового излучения в прошлом была выше. Спектральные и температурные свойства пришедшего издалека света подтверждают тот факт, что мы живём в расширяющемся пространстве.
Исследования Мы можем измерить температуру сегодняшней Вселенной, спустя 13,8 млрд лет после Большого взрыва, изучая излучение, оставшееся от того горячего, плотного раннего состояния. Сегодня оно проявляет себя в микроволновой части спектра и известно, как реликтовое излучение. Оно укладывается в спектр излучения абсолютно чёрного тела и имеет температуру 2,725 К, и довольно легко показать, что эти наблюдения с удивительной точностью совпадают с предсказаниями модели Большого взрыва для нашей Вселенной. Реальный свет Солнца слева, жёлтая кривая и абсолютно чёрного тела серая. Благодаря толщине фотосферы Солнца оно больше относится к чёрным телам. Справа — реальное реликтовое излучение, совпадающее с излучением чёрного тела, по измерениям спутника COBE.
Для ответа на этот вопрос необходимо понять, что Вселенная не стоит на месте: она расширяется. В то время как свет от самых отдаленных объектов путешествовал до нас, само пространство, через которое он проходил, увеличивалось в размерах. Это расширение ведет к тому, что свет отдаляющихся галактик растягивается в длину волны, вызывая так называемое красное смещение — феномен, который мы можем наблюдать и измерять, чтобы узнать о скорости и масштабе этого расширения.
Все это приводит к поразительному выводу: космос, который мы видим, лишь небольшая часть гораздо большей, постоянно развивающейся вселенной, масштаб и границы которой остаются за пределами нашего текущего понимания. Понимание размеров космоса начинается с относительно простой концепции: время, за которое свет доходит до нас из далеких уголков Вселенной. Исходя из этого времени, ученые могут оценить расстояние до источника света. Однако, когда речь заходит о красном смещении, мы фактически измеряем не только расстояние, но и временной отпечаток Вселенной: мы видим свет от объектов таким, каким он был в момент излучения, а не в их текущем состоянии. Следовательно, расстояние, которое мы измеряем, отражает положение объекта в прошлом, во время испускания света, а не его нынешнее местоположение после многомиллиардных лет космического расширения. Например, расстояние до далекой галактики NGC z13 было определено с учетом степени красного смещения, которое в 13,2 раза превышает норму. Это означает, что свет, который дошел до нас из этой галактики, был на пути в течение 13,48 миллиарда лет. Мы видим эту галактику в ее историческом прошлом, такой, какая она была на заре Вселенной. В тот исторический момент NGC z13 находилась в 13,48 миллиардах световых лет от нас.
Но чтобы понять, где она находится сейчас, учитывая расширение Вселенной, мы должны внести корректировки.