Диаметр наблюдаемой Вселенной оценивается примерно в 93 миллиарда световых лет в поперечнике. По современным космологическим представлениям Вселенная имеет конечные размеры, при этом пространство в ней может быть замкнуто таким образом, что свет, пробежав её всю — возвращается к точке старта, наподобие луча, обегающего комнату, полную зеркал. Узнайте размеры Вселенной: как измерить пространство, описание процесса расширения, использование красного смещения, движение света, роль инфляции. Но он переоценил размеры Галактики (современная оценка диаметра — 100 тыс. световых лет) и был не прав относительно спиральных туманностей.
Вселенная: что это такое, описание, строение, происхождение, фото и видео
Но в действительности с самого начала, со времен Большого Взрыва, Вселенная продолжает непрерывно расширяться. Как сообщил астрофизик, вследствие того, что Вселенная постоянно и очень быстро расширяется, фотонам света приходится преодолевать гораздо больший путь, компенсируя это расширение. Точка, из которой 13 миллиардов лет назад отправился в свой путь фотон, который сейчас достигает Земли, удалена от планеты на 78 миллиардов световых лет.
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. Заметьте, что разброс ошибок на графике справа удивительно мал в районе 400 сигм.
Совпадение теории с практикой историческое. Более того, нам известно, как меняется энергия этого излучения с расширением Вселенной. Энергия фотона обратно пропорциональна длине волны.
При таких температурах Вселенная способна ионизировать все содержащиеся в ней атомы. Вместо твёрдых, жидких или газообразных веществ, вся материя во всей Вселенной пребывала в виде ионизированной плазмы. Вселенная, в которой свободные электроны и протоны сталкиваются с фотонами, превращается в нейтральную, прозрачную для фотонов, по мере остывания и расширения.
Слева — ионизированная плазма до испускания реликтового излучения, справа — нейтральная Вселенная, прозрачная для фотонов. Три основных вопроса К размеру сегодняшней Вселенной мы подходим, разбираясь в трёх связанных между собой вопросах: Как быстро Вселенная расширяется сегодня — это мы можем измерить несколькими способами. Насколько горячая Вселенная сегодня — это мы можем узнать, изучая реликтовое излучение.
Из чего состоит Вселенная — включая материю, излучение, нейтрино, антиматерию, тёмную материю, тёмную энергию, и т. Используя сегодняшнее состояние Вселенной, мы можем провести экстраполяцию назад, к ранним этапам горячего Большого взрыва, и прийти к значениям для возраста и размера Вселенной. Логарифмический график зависимости размера наблюдаемой Вселенной, в световых годах, от количества времени, прошедшего с момента Большого взрыва.
Но как насчет абсолютного края Вселенной? Как ученые рассчитывают расстояния до объектов, которые так далеко? Вот где все становится действительно сложно. Помните: чем дальше объект от Земли, тем дольше свет от этого объекта достигает нас. Представьте, что некоторые из этих объектов находятся так далеко, что их свету потребовались миллионы или даже миллиарды лет, чтобы добраться до нас. Теперь представьте, что свету некоторых объектов необходимо столько времени, чтобы совершить это путешествие, что за все миллиарды лет существования Вселенной он все еще не достиг Земли.
А что за ней? Мы действительно не знаем», — сказала Кинни. Но, рассчитав размер этого маленькой части, ученые могут предположить, что находится за ее пределами. Ученые знают, что Вселенной 13,8 миллиарда лет. Это означает, что объект, свет которого потратил 13,8 миллиардов лет, должен быть самым дальним объектом, который мы можем видеть.
Хотя это правда, важно думать, что галактики не движутся сами по себе. Вместо этого они «кажутся» удаляющимися друг от друга, потому что пространство между ними расширяется или становится больше. Телескоп Хаббл смог определить скорость расширения Вселенной, наблюдая за переменными звездами-цефеидами. Это значение называется «постоянной Хаббла». Это число важно, потому что говорят, что оно «устанавливает масштаб Вселенной» с точки зрения размера и возраста.
Хаббл обнаружил, что Вселенная расширяется со скоростью 68 километров в секунду на мегапарсек. Один мегапарсек равен 3,26 миллиона световых лет. Расширение Вселенной открыл Эдвин Хаббл в 1929 году. Он заметил, что галактики удаляются от нас. И не только это, но и самые дальние из них также двигаются быстрее всех. Открытие Хаббла было подтверждено современными данными. Самые ранние галактики, которые наблюдали астрономы, были видны примерно 13 миллиардов лет назад. Однако Вселенная расширилась с тех пор, как свет покинул эти галактики. Это означает, что эти галактики сейчас расположены на расстоянии более 13 миллиардов световых лет. Разница в возрасте этих галактик и их реальном расстоянии в настоящее время является доказательством того, что Вселенная действительно расширяется.
Какой формы Вселенная? Знание формы Вселенной очень помогает определить, насколько она велика. Тем не менее определение точной формы Вселенной остается проблемой, поскольку у нас нет технологий для межзвездных или межгалактических путешествий. Хотя некоторые теории предполагают бесконечную Вселенную, мы знаем, что она имеет конечный возраст. Следовательно, мы можем наблюдать только ее конечный объем. Вселенная имеет три возможные формы согласно общей теории относительности Альберта Эйнштейна : плоская, открытая или закрытая. Плоская Вселенная: имеет нулевую кривизну — плоскую как лист бумаги; Открытая Вселенная: имеет отрицательную кривизну — в виде седла; Замкнутая Вселенная: имеет положительную кривизну — сферическая форма. Ее форма также скажет нам, является ли она конечной или бесконечной. То есть, рухнет ли она в конце концов или будет продолжать расширяться вечно.
Верно ли, что вселенная имеет размер 13,8 миллиардов световых лет?
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. Но мы не имеем понятия, как проверить, измерить или получить доступ к тому, что лежит за пределами нашей наблюдаемой Вселенной. За пределами того, что мы можем видеть, скорее всего, находится ещё больше Вселенной, такой же, как и наша, с теми же законами физики, с теми же космическими структурами и такими же шансами на сложную жизнь. Также у «пузыря», в котором закончилась инфляция, должен быть конечный размер, при том, что экспоненциально большое число таких пузырей содержится в более крупном, расширяющемся пространстве-времени. Но даже если вся эта Вселенная, или Мультивселенная, может быть невероятно большой, она может и не быть бесконечной. На самом деле, если только инфляция не продолжалась бесконечно долго, или Вселенная не родилась бесконечно большой, она должна быть конечной. Как ни велика наблюдаемая нами часть Вселенной, как ни далеко мы можем заглянуть, всё это составляет лишь малую долю того, что должно существовать там, за пределами. Самая большая проблема состоит в том, что у нас не хватает информации для определённого ответа на вопрос.
Мы знаем только, как получить доступ к информации, доступной внутри нашей наблюдаемой Вселенной: эти 46 млрд световых лет во всех направлениях.
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. 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.
К такому выводу пришли руководитель научной группы в Институте гравитационной физики в Потсдаме Германия Жан-Люк Ленерс, а также научный сотрудник Института Периметра в Ватерлоо Канада Джером Квентин в ходе изучения того, насколько быстро могли расширяться границы Вселенной в первые мгновения ее существования, когда этот процесс протекал со сверхсветовой скоростью. Поиски границ Вселенной Квентин и Ленерс заинтересовались тем, какими размерами будет обладать Вселенная с учетом всех квантовых и макрофизических факторов, влияющих на устройство материи в ней и характеристики ткани пространства-времени. Для получения подобных сведений космологи просчитали при помощи уже существующих космологических теорий базовые параметры Вселенной, в том числе кривизну пространства и доли темной материи и темной энергии.
Эти значения ученые сравнили с данными, которые были получены зондом «Планк» и наземным экспериментом BICEP при изучении реликтового излучения, своеобразного «эха» Большого взрыва, а также с другими наблюдениями за свойствами мироздания. Данные расчеты показали, что «плоскую» кривизну пространства, а также текущую температуру космоса и некоторые другие его свойства можно объяснить только в том случае, если фаза сверхбыстрого расширения границ мироздания длилась относительно недолго. По словам космологов, это говорит о том, что общий размер Вселенной сопоставим с ее обозримыми границами, которые мы способны увидеть при помощи любых телескопов и других наблюдательных систем. В частности, наблюдения за реликтовым излучением при помощи «Планка» и BICEP указывают на то, что размеры обозримой Вселенной составляют порядка 46 млрд световых лет.
Расчеты Ленерса и Квентина показывают, что общий размер Вселенной превышает эту отметку лишь в несколько раз. Ранее обсерватория «Спектр-РГ» обнаружила в созвездии Гидры пока самые крупные останки сверхновой, расположенной далеко за границами диска Млечного Пути. Он прокомментировал доклад аналитического центра RAND деятельность признана нежелательной на территории РФ , заказанный одной из структур Пентагона. В докладе проводится анализ исторических примеров падения великих держав, таких как Римская империя, Османская империя и Советский Союз, передает Lenta.
Автор доклада отмечает, что все эти империи пали из-за внутренних проблем, таких как политическая нестабильность, экономический спад и социальные волнения. Игнатиус пишет, что США сейчас также сталкиваются с этими проблемами.
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.
Млечный Путь: что такое наша галактика, факты и фото
Размеры галактик измеряются десяткам – сотнями тысяч световых лет, массы составляют от 107 до 1012 масс Солнца (масса Солнца равна около 2∙1030 кг). По размерам видимая часть Вселенной занимает около 14 млрд световых лет. Собянин утвердил задачи развития системы социальной защиты на 2024 год. Если размеры нашей Вселенной 13,8 млрд. св. лет, то возраст явно больше. 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.
Войти на сайт
Плоская Вселенная: В этой модели Вселенная имеет плоскую геометрию, а её размеры могут быть ограниченными, но опять-таки без определённых границ. В целом, сегодня «границу» наблюдаемой Вселенной можно установить на отметке в 13,8 миллиарда световых лет. Впрочем, это не значит, что Вселенная на этом обрывается. Просто-напросто дальше мы пока заглянуть не способны.
Панорама нашей галактики Млечный Путь и соседних галактик от Gaia. Карты показывают общую яркость и цвет звёзд вверху , общую плотность звёзд посередине и межзвёздную пыль, заполняющую Галактику внизу. Время, за которое фотоны от этой сферы успевают до нас долететь, равны возрасту Вселенной.
Из-за этого мы и не способны увидеть объекты, находящиеся дальше этой сферы, даже если они и существуют. Даже при использовании скорости света как предельной космической , существует фундаментальный предел, насколько далеко мы можем заглянуть назад во времени. Однако это позволит лишь приблизиться к краю Вселенной.
Однако есть загвоздка в том, чтобы физически оказаться на границе Вселенной, а не только её увидеть. И снова всё упирается в расширение Вселенной и невероятно огромные расстояния. Долететь до самой удалённой от нас части Вселенной невозможно, даже если двигаться со скоростью света, поскольку получается, что объекты, которые находятся далеко друг от друга, продолжают увеличивать расстояние между собой с огромной скоростью.
Итак, если с пределом Вселенной определились, то возникает закономерный вопрос: а что там может быть, в случае если это действительно предел-предел, граница, конец?
Далекая планета, отметили в агентстве, соответствует всем критериям, на которые исследователи обычно обращают внимание при оценке того, может ли она поддерживать жизнь, включая ее температуру, наличие углерода и потенциально жидкой воды. По словам ученого, потребуются дополнительные исследования, и он чувствует "ответственность за то, чтобы сделать это правильно, если мы делаем такое большое заявление". Космический телескоп Джеймса Уэбба оценивает далекие планеты, анализируя свет, проходящий через их атмосферу и содержащий химические признаки молекул.
Что за пределами Что мы можем сказать по поводу той части Вселенной, что находится за пределами наших наблюдений? Мы можем лишь предполагать на основании законов физики и того, что мы можем измерить в нашей, наблюдаемой части. Если мы предположим, что наши законы физики сформулированы верно, мы можем оценить, насколько большой может быть Вселенная до тех пор, пока она не замкнётся на себя. 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.
Она находится на расстоянии 3 млрд световых лет от Земли в южной части созвездия Эридана. 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.
Где край у Вселенной? Астроном отвечает на наивные вопросы о космосе
Предположительно возраст Вселенной составляет 13,75 миллиардов лет, а диаметр наблюдаемой Вселенной составляет 28 миллиардов парсек (93 миллиарда световых лет). И вот этот размер Вселенной, который люди могут наблюдать, составляет 14,6 гигапарсек или 45,7 миллиардов световых лет. По современным космологическим представлениям Вселенная имеет конечные размеры, при этом пространство в ней может быть замкнуто таким образом, что свет, пробежав её всю — возвращается к точке старта, наподобие луча, обегающего комнату, полную зеркал.
Насколько велика вся ненаблюдаемая Вселенная целиком?
Рассмотрим теперь объекты микромира. Если уменьшить сферу радиусом 10 см в миллиард раз, то получим размер, соответствующий 10-8 см 10-10 м. Такие размеры соответствуют молекулам и атомам. Увидеть объекты такого размера с помощью микроскопа невозможно, т. О структуре атомов и молекул судят по косвенным данным, на основании которых и создаются модельные образы. Приведем численные значения радиусов некоторых атомов. 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.
Например, текущее расстояние до этого горизонта составляет около 16 миллиардов световых лет, а это означает, что сигнал от события, происходящего в настоящее время, может в конечном итоге достичь Земли в будущем, если событие находится на расстоянии менее 16 миллиардов световых лет от нас, но сигнал никогда не достигнет Земли, если событие находится на расстоянии более 16 миллиардов световых лет. И популярные, и профессиональные исследовательские статьи по космологии часто используют термин «вселенная» для обозначения «наблюдаемой вселенной». Это может быть оправдано тем, что мы никогда не сможем узнать что-либо прямым экспериментом о какой-либо части Вселенной, которая причинно отключена от Земли, хотя многие заслуживающие доверия теории требуют, чтобы вся Вселенная была намного больше, чем наблюдаемая Вселенная.. Нет никаких доказательств того, что граница наблюдаемой Вселенной составляет границу Вселенной в целом, и ни одна из основных космологических моделей не предполагает, что Вселенная вообще имеет какие-либо физические границы, хотя некоторые модели предполагают, что это может быть конечный, но неограниченный, как многомерный аналог двумерной поверхности сферы, которая имеет конечную площадь, но не имеет края. Вполне вероятно, что галактики в нашей наблюдаемой Вселенной представляют лишь крохотную часть галактик во Вселенной.
Согласно теории космической инфляции , первоначально введенной ее основателями, Аланом Гутом и Д. Существуют также более низкие оценки, утверждающие, что вся Вселенная более чем в 250 раз больше 3450 миллиардов световых лет по объему, а не по радиусу , чем наблюдаемая Вселенная, а также более высокие оценки, подразумевающие, что Вселенная может иметь диаметр около не менее 10 Мпк. Если Вселенная конечна, но безгранична, также возможно, что Вселенная меньше наблюдаемой Вселенной. В этом случае то, что мы принимаем за очень далекие галактики, на самом деле может быть дублированием изображений близлежащих галактик, образованных светом, который обогнул Вселенную. Эту гипотезу сложно проверить экспериментально, потому что разные изображения галактики могут показывать разные эпохи в ее истории и, следовательно, могут выглядеть совершенно разными.
Bielewicz et al. Это значение основано на анализе круговых совпадений 7-летних данных WMAP. Этот подход оспаривается. Размер Ультра-глубокое поле Хаббла изображение области наблюдаемой Вселенной эквивалентный размер области неба показан в нижнем левом углу , около созвездия Форнакс. Каждое пятно - это галактика , состоящая из миллиардов звезд.
Свет от самых маленьких, галактик с наибольшим красным смещением возник почти 14 миллиардов лет назад. Цифры, приведенные выше, являются расстояниями в настоящее время в космологическом времени , а не расстояниями во время излучения света. Например, космическое микроволновое фоновое излучение, которое мы видим сейчас, было испущено во время расцепления фотонов , которое, по оценкам, произошло примерно через 380 000 лет после Большого взрыва, который произошел около 13,8 миллиарда лет назад. Это излучение было испущено материей, которая за прошедшее время в основном сконденсировалась в галактики, и теперь эти галактики находятся на расстоянии около 46 миллиардов световых лет от нас. Таким образом, если материя, которая первоначально испускала самый старый космический микроволновый фон CMBR фотоны , имеет текущее расстояние 46 миллиардов световых лет, то во время разделения, когда фотоны были первоначально излучаемая, расстояние было бы всего около 42 миллионов световых лет.
Заблуждения о ее размере Пример заблуждения о том, что радиус наблюдаемой Вселенной составляет 13 миллиардов световых лет. Эта табличка находится в Центре изучения Земли и космоса в Нью-Йорке. Многие вторичные источники сообщают о большом количестве неверных цифр для размеров видимой Вселенной. Некоторые из этих цифр перечислены ниже с кратким описанием возможных причин неправильного представления о них. Хотя обычно считается, что ничто не может ускориться до скорости, равной скорости света или большей, чем скорость света, распространено заблуждение, что радиус наблюдаемой Вселенной, следовательно, должен составлять всего 13,8 миллиарда световых лет.
Это рассуждение имело бы смысл только в том случае, если бы концепция плоского статического пространства-времени Минковского в рамках специальной теории относительности была правильной. В реальной вселенной пространство-время искривлено способом, который соответствует расширению пространства , о чем свидетельствует закон Хаббла. Расстояния, полученные как скорость света, умноженная на космологический интервал времени, не имеют прямого физического значения.
Крупномасштабное распределение галактик во Вселенной по данным обзора неба SDSS для двух секторов неба в пределах расстояния около 2 млрд световых лет. Наша Галактика находится в центре. Наиболее плотные области выделены красным. Распределение галактик имеет сетчатую структуру, включающую крупномасштабные уплотнения сверхскопления и вытянутые нити филаменты , разделённые гигантскими пустотами войдами. Вдоль радиальной линии указаны красные смещения галактик, вдоль окружности — прямые восхождения. Перевод: БРЭ. Для света и других типов электромагнитного излучения область наблюдаемой Вселенной немного меньше космологического горизонта: она ограничена расстоянием, на котором родилось принимаемое нами реликтовое излучение спустя примерно 380 тыс.
Нейтринное излучение ранней Вселенной, благодаря высокой проницающей способности этих частиц, может приходить к нам из более далёких областей, на много порядков более плотных, но регистрация таких «космологических» нейтрино — дело будущего.
Блазары и космический туман Космический телескоп «Fermi» в июне 2018 года отметил свой 10-летний юбилей. За это время мощная обсерватория предоставила огромное количество данных о гамма-лучах и их взаимодействии с внегалактическим фоновым излучением EBL , которое представляет собой космический туман, состоящий из всего ультрафиолетового, видимого и инфракрасного света, испускаемого звездами или пылью в их окрестностях. Ученые проанализировали почти девять лет данных о сигналах гамма-излучения 739 блазаров.
Блазары — это галактики, содержащие сверхмассивные черные дыры, которые способны производить струи энергетических частиц почти со скоростью света. Гамма-кванты, образующиеся внутри этих джетов, в конечном итоге сталкиваются с космическим туманом, оставляя наблюдаемый отпечаток. Это позволило команде измерить плотность тумана не только в конкретном месте, но и в определенный момент времени в истории Вселенной. Измеряя, сколько фотонов было «потеряно» по дороге к Земле, ученые установили, насколько густой был туман, а также измерили как функцию времени, сколько всего света было во всем диапазоне длин волн.
Проблема далеких галактик Одним из препятствий, с которыми сталкивались предыдущие исследования истории звездообразования во Вселенной, было то, что некоторые галактики слишком далеки или слишком слабы, чтобы быть доступными для современных телескопов. Команда сумела обойти это, используя данные «Fermi» для анализа внегалактического фона. Звездный свет, ускользающий даже из самых отдаленных галактик, в конечном итоге становится частью EBL.
Наблюдаемая Вселенная
Сегодня этот край определяется как 15 миллиардов световых лет, но это ещё не значит, что Вселенная там и заканчивается. И размер вселенной из-за непостоянства её пространства-времени зависит от того, какое определение расстояния принять. Размеры галактик измеряются десяткам – сотнями тысяч световых лет, массы составляют от 107 до 1012 масс Солнца (масса Солнца равна около 2∙1030 кг). Это самый подробный инфракрасный снимок сектора Вселенной, расположенного на расстоянии 4,6 млрд св. лет от нашей планеты. В частности, наблюдения за реликтовым излучением при помощи «Планка» и BICEP указывают на то, что размеры обозримой Вселенной составляют порядка 46 млрд световых лет. Астрофизики измерили весь звездный свет, рожденный за всю историю наблюдаемой Вселенной.
Самое детальное изображение Вселенной
2. Вселенная Предположительный размер – 156 миллиардов световых лет Картинка стоит тысячи слов, поэтому посмотрите на этот простер и постарайтесь представить/понять, насколько велика наша Вселенная. Если говорить о тех объектах, которые мы можем наблюдать, то они занимают область радиусом 46 млрд световых лет. Как работают расстояния во Вселенной? До недавних пор считалось, что предельные размеры осцилляций — около полумиллиарда световых лет. По размерам видимая часть Вселенной занимает около 14 млрд световых лет. это единица длины, которую свет проходит за один год, равная чуть меньше 10 триллионам километров.
Естествознание. 10 класс
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. Современные ускорители имеют размеры в несколько километров например, Большой адронный коллайдер , однако даже этих размеров недостаточно для проникновения в структуры объектов порядка 10-18 — 10-19 м, размер необходимых для этого ускорителей сопоставим с размерами земного шара. Все современные методы исследования объектов различного масштаба основываются на использовании сложнейших приборов. Современные электронные микроскопы, использующие вместо света пучок электронов, позволяют получить изображения, где различимы отдельные атомы. Для изучения объектов мегамира используются, например, различные телескопы оптические, радиотелескопы, космические телескопы и межпланетные станции. В современных оптических телескопах размер зеркала может достигать 10 м. Главное зеркало космического телескопа Хаббла имеет диаметр 2,4 м. Резюме теоретической части: Под Вселенной понимается всё многообразие окружающего материального мира. Во Вселенной можно выделить структурные области, объекты которой различаются масштабами и закономерностями своего существования: мегамир, макромир, наномир, микромир.
Объекты макромира соизмеримы с масштабами жизни на Земле и доступны человеку для наблюдения с помощью органов чувств. Объекты мегамира в силу большой удаленности и огромности размеров и объекты микромира из-за чрезвычайно малых размеров и особенностей организации недоступны непосредственному восприятию человека и требуют специальных средств и методов изучения. Изобретение телескопа и микроскопа положило начало созданию средств исследования природных объектов, непосредственное изучение которых человеком затруднено в силу или большой удаленности или малых размеров. Современные электронные телескопы и микроскопы наряду с другими сложными приборами, такими, например, как Большой адронный коллайдер, являются важными средствами изучения удаленных и мельчайших структур Вселенной. На современном этапе развития науки границы наблюдаемого мегамира находятся на расстояниях около 10 миллиардов световых лет от Земли, а познания микромира ограничены размерами порядка 10-18 м, что соответствует размерам электрона. Систематизация научных знаний и наглядное их представление является одной из важных задач науки. Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля: 1. Укажите верные утверждения: Правильный ответ и пояснение А. Вселенная — это все материальные объекты, окружающие нас.
Правильное утверждение.
Но имейте в виду, что Вселенная также постоянно расширяется с нарастающей скоростью. За то время, которое свет потратил на нас, ее край сдвинулся. К счастью, ученые знают, насколько далеко он продвинулся: 46,5 миллиардов световых лет, основываясь на расчетах расширения Вселенной после Большого взрыва. Некоторые ученые использовали это число, чтобы попытаться вычислить, что находится за пределами того, что мы можем видеть. Исходя из предположения, что Вселенная имеет изогнутую форму, астрономы могут взглянуть на закономерности, которые мы видим в наблюдаемой Вселенной, и использовать модели, чтобы оценить, насколько дальше расширяется остальная часть Вселенной. Одно исследование показало, что реальная Вселенная может быть как минимум в 250 раз больше 46,5 миллиардов световых лет, которые мы можем реально увидеть. Но у Кинни есть и другие идеи: «Нет никаких доказательств того, что Вселенная конечна», — сказал он, — «она вполне может продолжаться бесконечно». Нет уверенности в том, является ли Вселенная конечной или бесконечной, но ученые согласны с тем, что она «действительно огромна», сказал Галлахер. К сожалению, маленькая часть, которую мы можем видеть сейчас, — это самое большее, что мы когда-либо сможем наблюдать.
Поскольку Вселенная расширяется с возрастающей скоростью, внешние края нашей наблюдаемой Вселенной фактически движутся наружу быстрее, чем скорость света. Это означает, что края нашей Вселенной удаляются от нас быстрее, чем их свет достигает нас.
У вас может возникнуть соблазн думать, что это дает нам простой ответ для размера вселенной: 13,8 миллиардов световых лет. Но имейте в виду, что Вселенная также постоянно расширяется с нарастающей скоростью. За то время, которое свет потратил на нас, ее край сдвинулся. К счастью, ученые знают, насколько далеко он продвинулся: 46,5 миллиардов световых лет, основываясь на расчетах расширения Вселенной после Большого взрыва.
Некоторые ученые использовали это число, чтобы попытаться вычислить, что находится за пределами того, что мы можем видеть. Исходя из предположения, что Вселенная имеет изогнутую форму, астрономы могут взглянуть на закономерности, которые мы видим в наблюдаемой Вселенной, и использовать модели, чтобы оценить, насколько дальше расширяется остальная часть Вселенной. Одно исследование показало, что реальная Вселенная может быть как минимум в 250 раз больше 46,5 миллиардов световых лет, которые мы можем реально увидеть. Но у Кинни есть и другие идеи: «Нет никаких доказательств того, что Вселенная конечна», — сказал он, — «она вполне может продолжаться бесконечно». Нет уверенности в том, является ли Вселенная конечной или бесконечной, но ученые согласны с тем, что она «действительно огромна», сказал Галлахер. К сожалению, маленькая часть, которую мы можем видеть сейчас, — это самое большее, что мы когда-либо сможем наблюдать.
Поскольку Вселенная расширяется с возрастающей скоростью, внешние края нашей наблюдаемой Вселенной фактически движутся наружу быстрее, чем скорость света.
На основе подобных спектрограмм ученые также определяют то, насколько быстро объект двигается от нас. Так мы плавно и подобрались к нашему ответу. Большая часть света, подвергшаяся красному смещению, принадлежит галактикам, возраст которых около 13,8 миллиарда лет. Сколько лет Вселенной? Если после прочтенного вы пришли к выводу, что радиус наблюдаемой нами Вселенной составляет всего 13,8 миллиарда световых лет, то вы не учли одной важной детали. Все дело в том, что на протяжении этих 13,8 миллиарда лет после Большого взрыва Вселенная продолжала расширяться. Другими словами, это означает, что реальный размер нашей Вселенной гораздо больше, чем указано в наших изначальных измерениях. Поэтому для того, чтобы узнать реальный размер Вселенной, необходимо принять во внимание еще один показатель, а именно то, насколько быстро Вселенная расширялась со времен Большого взрыва.
Физики говорят, что наконец смогли вывести нужные цифры и уверены в том, что радиус видимой Вселенной в настоящий момент составляет около 46,5 миллиарда световых лет. Правда, стоит также отметить, что эти подсчеты основаны лишь на том, что мы сами можем видеть. Точнее способны разглядеть в глубине космоса. Эти подсчеты не отвечают на вопрос истинного размера Вселенной. Кроме того, ученых заставляет задуматься некоторое несоответствие, согласно которому более удаленные от нас галактики в нашей Вселенной слишком хорошо сформированы, чтобы можно было считать, что они появились сразу после Большого взрыва. Для такого уровня развития потребовалось гораздо больше времени. Необъяснимый факт, указанный выше, открывает целый ряд новых проблем. Некоторые ученые постарались посчитать, сколько потребовалось бы времени для развития этих полностью сформированных галактик. Например, оксфордские ученые пришли к выводу, что размер всей Вселенной может быть в 250 раз больше наблюдаемой.
Мы действительно способны измерить расстояния до объектов в пределах наблюдаемой Вселенной, но то, что находится за этой гранью, нам не известно. Конечно же, никто не говорит, что ученые не пытаются это выяснить, но, как уже говорилось выше, наши возможности ограничены нашим уровнем технического прогресса.
Размер Вселенной - минимум 156 миллиардов световых лет
Поэтому размер наблюдаемой вселенной намного больше ее возраста и составляет 93 млрд световых лет. Согласно современным представлениям, размер наблюдаемой Вселенной составляет примерно 45,7 миллиардов световых лет (или 14,6 гигапарсек). 156 миллиардов световых лет. В данной статье вы рассмотрите историю исследований размеров Вселенной и современное представление о размере наблюдаемой Вселенной.