Что указывает на расширение вселенной

Расширение Вселенной

что указывает на расширение вселенной

Расширение Вселенной — явление, состоящее в почти однородном и изотропном расширении космического пространства в масштабах всей Вселенной, выводимое через наблюдаемое с Земли космологическое красное смещение[1].

Экспериментально расширение Вселенной подтверждается выполнением закона Хаббла, а также уменьшением светимости экстремально удалённых «стандартных свеч» (сверхновых типа Ia).

Согласно теории Большого взрыва, Вселенная расширяется из начального сверхплотного и сверхгорячего состояния.

Является ли это исходное состояние сингулярным (как предсказывает классическая теория гравитации — общая теория относительности) или нет — активно дебатируемый вопрос, разрешить который надеются разработкой квантовой теории гравитации.

Теоретически явление было предсказано и обосновано А. Фридманом на раннем этапе разработки общей теорией относительности из общефилософских соображений об однородности и изотропности Вселенной.

СтадияЭволюция a ( η ) {\displaystyle a(\eta )} Параметр Хаббла
Инфляционная a ∝ e H t {\displaystyle a\propto e{Ht}} H 2 = 8 π 3 ρ v a c M p l 2 {\displaystyle H{2}={\frac {8\pi }{3}}{\frac {\rho _{vac}}{M_{pl}{2}}}}
Радиационное доминирование a ∝ t 1 2 {\displaystyle a\propto t{\frac {1}{2}}} H = 1 2 t {\displaystyle H={\frac {1}{2t}}}
Пылевая стадия a ∝ t 2 3 {\displaystyle a\propto t{\frac {2}{3}}} H = 2 3 t {\displaystyle H={\frac {2}{3t}}}
Λ {\displaystyle \Lambda } -доминирование a ∝ e H t {\displaystyle a\propto e{Ht}} H 2 = 8 π 3 G ρ Λ {\displaystyle H{2}={\frac {8\pi }{3}}G\rho _{\Lambda }}
Космологические параметры по данным WMAP и PlanckWMAP[2]Planck[3]
Возраст Вселенной t0, млрд лет 13,75±0,13 13.81±0.06
H0, (км/с)/Мпк 71,0±2,5 67,4±1,4
Плотность барионной материи Ωbh2 0,0226±0.0006 0,0221 ± 0,0003
Плотность тёмной материи Ωсh2 0,111 ± 0,006 0,120 ± 0,003
Общая плотность Ωt 1,08+0,09-0.07 1,0 ±0,02
Плотность барионной материи Ωb 0,045±0,003
Плотность тёмной энергии ΩΛ 0,73±0,03 0,69±0,02
Плотность тёмной материи Ωc 0,22±0,03

Расширение Вселенной в различных моделях[ | ]

Метрическое расширение пространства является увеличением расстояния между двумя отдалёнными частями Вселенной с течением времени.

Метрическое расширение является ключевым элементом космологии Большого Взрыва и математически моделируется с помощью метрики Фридмана — Леметра — Робертсона — Уокера (FLRW). Эта модель действует в современную эпоху только на больших масштабах (примерно масштабах скоплений галактик и выше).

На меньших масштабах материальные объекты связаны друг с другом силой гравитационного притяжения, и такие связанные скопления объектов не расширяются.

Ускорение расширения Вселенной[ | ]

Основная статья: Ускоряющаяся Вселенная

В конце 1990-х годов было обнаружено, что в удалённых галактиках, расстояние до которых было определено по закону Хаббла, сверхновые типа Ia имеют яркость ниже той, которая им полагается. Иными словами, расстояние до этих галактик, вычисленное по методу «стандартных свеч» (сверхновых Ia), оказывается больше расстояния, вычисленного на основании ранее установленного значения параметра Хаббла (за это открытие Сол Перлмуттер, Брайан П.

Шмидт и Адам Рисс получили премию Шоу по астрономии за 2006 год, Нобелевскую премию по физике за 2011 год и Премию по фундаментальной физике Юрия Мильнера в 2015 году). Был сделан вывод, что Вселенная не просто расширяется, она расширяется с ускорением.Затем эти наблюдения были подкреплены другими источниками: измерениями реликтового излучения, гравитационного линзирования, нуклеосинтеза Большого Взрыва[источник не указан 1638 дней].

Все полученные данные хорошо вписываются в лямбда-CDM модель.

Ранее существовавшие космологические модели предполагали, что расширение Вселенной замедляется. Они исходили из предположения, что основную часть массы Вселенной составляет материя — как видимая, так и невидимая (тёмная материя). На основании новых наблюдений, свидетельствующих об ускорении расширения, было найдено, что во Вселенной существует ранее неизвестная энергия с отрицательным давлением (см. уравнения состояния). Её назвали «тёмной энергией».

По имеющимся оценкам, ускоряющееся расширение Вселенной началось приблизительно 5 миллиардов лет назад. Предполагается, что до этого расширение замедлялось благодаря гравитационному действию тёмной материи и барионной материи.

Плотность барионной материи в расширяющейся Вселенной уменьшается быстрее, чем плотность тёмной энергии. В конце концов, тёмная энергия начинает преобладать.

Например, когда объём Вселенной удваивается, плотность барионной материи уменьшается вдвое, а плотность тёмной энергии остается почти неизменной (или точно неизменной — в варианте с космологической константой).

Последствия для судьбы Вселенной[ | ]

Если ускоряющееся расширение Вселенной будет продолжаться бесконечно, то в результате галактики за пределами нашего Сверхскопления галактик рано или поздно выйдут за горизонт событий и станут для нас невидимыми, поскольку их относительная скорость превысит скорость света. Это не является нарушением специальной теории относительности.

На самом деле невозможно даже определить «относительную скорость» в искривлённом пространстве-времени. Относительная скорость имеет смысл и может быть определена только в плоском пространстве-времени, или на достаточно малом (стремящемся к нулю) участке искривлённого пространства-времени.

Любая форма коммуникации далее пределов горизонта событий становится невозможной, и всякий контакт между объектами теряется. Земля, Солнечная система, наша Галактика, и наше Сверхскопление будут видны друг другу и в принципе достижимы путём космических полётов, в то время как вся остальная Вселенная исчезнет вдали.

Со временем наше Сверхскопление придёт в состояние тепловой смерти, то есть осуществится сценарий, предполагавшийся для предыдущей, плоской модели Вселенной с преобладанием материи[источник не указан 1376 дней].

Существуют и более экзотические гипотезы о будущем Вселенной. Одна из них предполагает, что фантомная энергия приведёт к т. н. «расходящемуся» расширению.

Это подразумевает, что расширяющая сила действия тёмной энергии продолжит неограниченно увеличиваться, пока не превзойдёт все остальные силы во Вселенной.

По этому сценарию, тёмная энергия со временем разорвёт все гравитационно связанные структуры Вселенной, затем превзойдёт силы электростатических и внутриядерных взаимодействий, разорвёт атомы, ядра и нуклоны и уничтожит Вселенную в Большом разрыве.[источник не указан 871 день]

С другой стороны, тёмная энергия может со временем рассеяться или даже сменить отталкивающее действие на притягивающее. В этом случае гравитация возобладает и приведёт Вселенную к «Большому хлопку».

Некоторые сценарии предполагают «циклическую модель» Вселенной. Хотя эти гипотезы пока не подтверждаются наблюдениями, они и не отвергаются полностью.

Решающую роль в установлении конечной судьбы Вселенной (развивающейся по теории Большого взрыва) должны сыграть точные измерения темпа ускорения.

См. также[ | ]

  • Теория стационарной Вселенной
  • Научная картина мира

Литература[ | ]

  • Ian Steer. Who discovered Universe expansion?. — 2012. — arXiv:1212.1359.

Источник: https://encyclopaedia.bid/%D0%B2%D0%B8%D0%BA%D0%B8%D0%BF%D0%B5%D0%B4%D0%B8%D1%8F/%D0%A0%D0%B0%D1%81%D1%88%D0%B8%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5_%D0%92%D1%81%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D0%B9

Куда расширяется Вселенная. Расширение вселенной

что указывает на расширение вселенной

Куда расширяется Вселенная
Думаю, что все уже слышали, что Вселенная расширяется, и часто мы её представляем, как огромный шар, наполненный Галактиками и туманностями, который увеличивается из какого-то меньшего состояния и закрадывается мысль, что в начале времён Вселенная вообще была зажата в точечку.

Тогда возникает вопрос, а что же находится за границей, и куда Вселенная расширяется? Но, о какой границе идёт речь?! Разве Вселенная не бесконечна?! Всё-же попробуем в этом разобраться.

Расширение Вселенной и сфера Хаббла

Давайте представим, что наблюдаем в суперогромный телескоп, в которой видно, что угодно во Вселенной. Она расширяется и её галактики удаляются от нас. Причём, чем пространственно дальше относительно нас находятся они, тем быстрее галактики удаляются. Давайте посмотрим всё дальше и дальше. И на каком-то расстоянии выяснится, что все тела удаляются относительно нас со световой скоростью.

Так образуется сфера, которая называется, сфера Хаббла. Сейчас до неё чуть менее 14 млрд.св.лет, и всё за её пределами улетает относительно нас быстрее света. Казалось бы, что это противоречит Теории Относительности, ведь скорость не может превышать световую. Но нет, ведь тут речь не о скорости самих объектов, а о скорости расширения пространства.

А это совсем другое и она может быть какой угодно.
Но мы можем посмотреть и дальше. На некотором расстоянии объекты удаляются настолько быстро, что мы их вообще никогда не увидим. Фотоны, испущенные в нашу сторону просто никогда не достигнут Земли. Они словно человек, идущий против движения эскалатора. Будут уноситься назад быстро расширяющимся пространством. Граница, где такое происходит, называется Горизонтом частиц.

Сейчас до него около 46,5 млрд.св.лет. Расстояние это увеличивается, ведь Вселенная расширяется. Это граница, так называемой, Наблюдаемой Вселенной. И всё за пределами этой границы, мы никогда никогда не увидим.
И вот тут вот самое интересное. А что же за ней? Может быть, это и есть ответ на вопрос?! Оказывается всё очень прозаично. На самом-то деле никакой границы нет.

И там на миллиарды миллиарды километров простираются такие же Галактики, звёзды и планеты.

Но как?! Как так получается?!

Центр расширения вселенной и горизонт частиц

Просто Вселенная разлетается довольно хитро. Это происходит в каждой точке пространства одинаково. Словно мы взяли координатную сетку и увеличиваем её масштаб. От этого и правда кажется, что все Галактики удаляются от нас. Но, если вы переместимся в другую Галактику, то увидим эту же картину. Теперь все объекты будут удаляться от неё.

То есть, в каждой точке космоса будет казаться, что мы находимся в центре расширения. Хотя никакого центра нет.
Поэтому, если мы окажемся рядом с Горизонтом частиц, соседние Галактики не будут разлетаться от нас быстрее скорости света. Ведь Горизонт частиц переместиться вместе с нами и опять окажется очень далеко.

Соответственно, сместятся границы Наблюдаемой Вселенной и мы увидим новые Галактики, ранее недоступные для наблюдения. И такую операцию можно проделывать бесконечно. Можно раз за разом перемещаться к горизонту частиц, но тогда он сам будет смещаться, открывая взору всё новые просторы Вселенной.

То есть, мы не достигнем ее границ никогда, и получается, что Вселенная и правда бесконечна. Ну, а границы есть только у наблюдаемой ее части.
Что-то похожее происходит и на Земном шаре. Нам кажется, что горизонт — это граница земной поверхности, но стоит переместиться в ту точку и окажется, что никакой границы то нет.

У Вселенной нет предела, за которым отсутствует пространство-время или что-то типа такого. Просто здесь мы наталкиваемся на бесконечностью, которая для нас непривычна. Но можно сказать так, Вселенная всегда была бесконечной и растягивается продолжая оставаться бесконечной.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Нас тянет к тем кто душу

Она может это делать потому, что у пространства нет мельчайшей частицы. Оно может растягиваться сколь угодно долго. Вселенной, для расширения, не нужны границы и области куда расширяться. Так, что этого куда просто не существует.

Так подождите-ка, а как же Большой Взрыв?! Разве всё, что существует в космосе не было сжато в одну малюсенькую точечку?!

Нет! Сжата в точечку была лишь наблюдаемая граница Вселенной. А вся в целом она никогда не имела границ. Чтобы понять это, давайте вообразим себе Вселенную через миллиардные доли секунды после Большого Взрыва, когда наблюдаемая её часть была размером с баскетбольный мяч.

Даже тогда мы можем перемещаться к Горизонту частиц и вся видимая Вселенная будет сдвигаться. Мы можем проделывать это сколько угодно раз и окажется, что Вселенная действительно бесконечна.
И мы можем проделывать тоже самое и раньше.

Таким образом, перемещаясь во времени назад, мы окажемся всё ближе к Большому Взрыву.

Но при этом, каждый раз мы будем обнаруживать, что Вселенная бесконечна в каждый период времени! Даже в мгновение Большого Взрыва! И получается, что он случился не в какой-то конкретной точечке, а повсюду, в каждой точечке, не имеющего предела Космоса.
Однако, это только теория. Да, достаточно согласованная и логичная, но не лишённая недостатков.

В каком состоянии находилось вещество в мгновение Большого Взрыва? Что было до него и почему он вообще произошел? Пока что, на эти вопросы чётких ответов нет. Но научный мир не стоит на месте, и может быть даже мы станем очевидцами разгадки этих тайн.

Читать ещё:  Исследователи находят воду в пробах астероида Итокава

Источник: https://Science-Pop.ru/560

Физика 21 века

что указывает на расширение вселенной

Данная статья была написана Владимиром Горунович для моих сайтов и сайта “Викизнание”, и помещена на этот сайт с целью защиты информации от вандалов.

Расширение Вселенной — воображаемый процесс почти однородного и почти изотропного расширения космического пространства после гипотетического появления Вселенной, в результате так называемого «Большого взрыва». Предполагается, что расширение Вселенной наблюдается в виде выполнения закона Хаббла. Теоретически явление было предсказано А. Фридманом на раннем этапе разработки общей теорией относительности из общефилософских соображений об однородности и изотропности Вселенной.

Прямыми доказательствами наличия расширения Вселенной физика в настоящий момент не располагает, а также ставит под сомнение соответствие природе модели «Большого взрыва», исторически (по ошибке) называемой теорией. Никто не измерял точное расстояние до удаленных галактик и не показал что оно постоянно увеличивается.

В конце ХХ века появились утверждения, что Вселенная не просто расширяется, а расширяется ускоренно. Такой вывод был сделан на основе наблюдения за спектрами сверхновых типа Ia. В действительности было обнаружено отклонение от закона Хаббла, что может говорить о его неточности или неверности (в рамках всей Вселенной).

1 Расширение Вселенной и красное смещение

  • Основная статья: Красное смещение

Вывод о наличии расширения Вселенной был сделан на основе интерпретации красного смещения в пользу эффекта Доплера. Но тогда физика еще ничего не знала ни о нейтрино, ни о фотон-нейтринных взаимодействиях. Гипотеза расширения Вселенной тогда казалась убедительной.

Но время шло. Физика все глубже и основательней изучала микромир. Было открыто огромное множество элементарных частиц, изучены их свойства.

Затем как обобщение накопленных экспериментальных данных появилась полевая теория элементарных частиц, установившая электромагнитную природу вещества, в том числе и такой неуловимой частицы как нейтрино.

Ну а поскольку (согласно классической электродинамике) электромагнитные поля между собой взаимодействуют — значит, будут взаимодействовать и фотон с нейтрино. Таким образом, фотон-нейтринные взаимодействия, игнорируемые стандартной моделью, ведут к образованию красного смещения в спектрах звезд удаленных галактик — что мы и наблюдаем.

Таким образом утверждать, что красное смещение является следствием расширения Вселенной, физика не может. — Красное смещение, допускающее неоднозначность толкования, не может рассматриваться физикой как доказательство расширения Вселенной.

2 Расширение Вселенной и «Большой взрыв»

  • Основная статья: Большой взрыв

Физика отрицает возможность Большого взрыва в истории Вселенной, как события игнорирующего законы природы. Следовательно, выдуманный Большой взрыв не может быть причиной расширения Вселенной.

3 «Ускорение» расширения Вселенной

  • Основная статья: Темная энергия

Физикой не установлено наличие темной энергии во Вселенной. Более того, физика отрицает темную энергию, как отдельную форму энергии (равно как и темную материю, как отдельную форму материи). Следовательно, физикой не установлено наличие физических сил расширяющих Вселенную.

Возьмем маленькую выдержку из Википедии: «Например, когда объём Вселенной удваивается, плотность барионной материи уменьшается вдвое, а плотность тёмной энергии остается почти неизменной (или точно неизменной — в варианте с космологической константой)».

Из сказанного следует, что гипотетическая «темная» энергия будет противоречить закону сохранения энергии, поскольку при расширении Вселенной должна будет увеличиваться ее полная энергия — берущаяся из ничего. — Выдумать можно все что угодно, наблюдая в телескоп с большого расстояния за галактиками.

Можно даже за это получить нобелевскую премию — но это ничего не изменит во Вселенной.

4 Расширение Вселенной и «Реликтовое излучение»

  • Основная статья: Реликтовое излучение

Из наличия в природе фонового космического микроволнового излучения исторически (по ошибке) называемого «реликтовым излучением» никак не следует расширение Вселенной.

Возникновение электромагнитного излучения вследствие расширения Вселенной будет идти с нарушением закона сохранения энергии и законов электромагнетизма. Утверждение что данное излучение возникло более 13 млрд.

лет назад ничем не доказано — это всего лишь одно из предположений об источнике фонового космического микроволнового излучения.

В настоящее время полевая теория элементарных частиц установила один из природных источников фонового космического микроволнового излучения соответствующий законам природы: это взаимодействия элементарных частиц, например нейтрино. Релятивистские электронные нейтрино, испускаемые звездами, в большинстве своем покидают галактики и сталкиваются с молекулярными соединениями других электронных нейтрино.

В результате такого столкновения в межгалактическом пространстве молекулярные соединения электронных нейтрино разрываются. По истечении определенного числа столкновений с другими аналогичными соединениями и утере кинетической энергии, пара электронных нейтрино вновь соединяется в связанное состояние с испусканием квантов электромагнитного излучения.

Таким образом, должно наблюдаться микроволновое электромагнитное излучение исходящее со всех областей пространства, даже из тех, где нет звезд. Но закон сохранения энергии, как и законы электромагнетизма при этом выполняются. Наиболее интенсивным излучение будет исходить из галактик, где сосредоточены источники электронных нейтрино — звезды.

Таким образом, наиболее интенсивным для земного наблюдателя должно быть излучение, исходящее из пространства окружающего млечный путь.

Вот так выглядит подлинная карта фонового космического микроволнового излучения, без ретуширования для сказки о «Большом взрыве».

Таким образом, фоновое космическое микроволновое излучение исторически (по ошибке) называемое «реликтовым излучением» не является доказательством расширения Вселенной.

5 Расширение Вселенной — Итог

Доказательства расширения Вселенной физика не установила. Имеется несколько косвенных данных, интерпретируемых сторонниками гипотезы Большого взрыва, как подтверждающие наличие расширения Вселенной, но физика показала несостоятельность этих аргументов. — Надо искать научные ответы на загадки природы, а не заниматься сочинительством сказок.

Смотри еще: Стационарная Вселенная

Владимир Горунович

Источник: http://vladimir-gorunovich.narod.ru/index/rasshirenie_vselennoj_mif/0-106

Вселенная оказалась не плоской. Это проблема для стандартной физики

Самый точный на сегодня анализ анизотропии реликтового излучения, проведенный по данным спутника Европейского космического агентства «Planck», показал, что Вселенная (имеется ввиду трехмерное пространство) не плоская, а обладает положительной кривизной.

Этот результат находится в полном несоответствии не только со всеми предыдущими астрофизическими данными и большинством общепринятых теорий эволюции космоса, но и с инфляционной моделью – стремительным расширением пространства в первые мгновения Большого взрыва.

Результаты исследования представлены в журнале Nature Astronomy.

«Аномалии всегда играли большую роль в улучшении нашего понимания Вселенной, и обнаруженные нами разногласия указывают на необходимость «написания» нового космологического сценария», – рассказывает Элеонора Ди Валентино, ведущий автор исследования из Манчестерского университета (Великобритания).

Параллельные прямые пересекаются

Одно из основных предсказаний инфляционной теории, которая описывает эволюцию Вселенной вскоре после Большого взрыва, заключается в том, что она должна быть плоской, то есть мы не можем наблюдательно обнаружить ее кривизну, и на всем ее протяжении пространство можно описать при помощи привычной нам евклидовой геометрии. Например,  сумма углов сколь угодно большого треугольника равна 180 градусам, а две параллельные прямые не пересекаются.

Три возможные формы Вселенной: эллиптическая (положительная кривизна пространства, согласно текущему исследованию), гиперболическая (отрицательная кривизна пространства) и плоская (нулевая или почти нулевая кривизна пространства, принято считать). В первом случае сумма углов сколь большого треугольника больше 180 градусов, во втором – меньше, а в третьем – равна. Credit: NASA

Предыдущие исследования, основанные на измерениях реликтового излучения спутником NASA «Wilkinson Microwave Anisotropy Probe», давали результаты, совместимые с этим прогнозом, однако выпущенный в 2018 году набор данных обсерватории «Planck» показал, что Вселенная является замкнутой, а не плоской, с более чем 99-процентным уровнем достоверности.

Вселенная не бесконечна

Согласно полученным результатам, пространство всего на 4 процента «более изогнуто», чем принято считать. Однако даже этого незначительного отклонения достаточно, чтобы внести существенные сомнения во все остальные существующие наборы данных.

Например, Вселенная становится не бесконечной, модель вечной инфляции – несостоятельной, а содержание темных энергии и материи придется пересмотреть.

С другой стороны, зная искривленность пространства, мы сможем точно рассчитать размер «невидимого» нам сегодня участка космоса, и, следовательно, всей Вселенной.

«В последние годы космологи «скрывали» эти аномалии, списывая их на погрешность. Но теперь их статистическая достоверность настолько велика, что пришло время взглянуть на них без предубеждений. Независимо от того, насколько элегантна, красива, симметрична или естественна ваша теория, последнее слово всегда за экспериментальными данными», – добавил Алессандро Мельхиорри, соавтор исследования из Римского университета (Италия).

Художественное представление будущего комического аппарата ESA «Euclid», целью которого станет изучение темной энергии и темной материи, а также более точное определение скорости расширения Вселенной. Credit: ESA

Авторы отмечают, что, хотя нынешние разногласия указывают на новый космологический сценарий, необнаруженные систематические погрешности все еще могут играть роль. В ближайшие несколько лет новые проекты, такие как «Dark Energy Survey» и «Euclid», предоставят наблюдательные данные, которые могут иметь решающее значение для фальсификации ведущей модели холодной темной материи.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Кто построил вавилонскую башню

Источник: https://in-space.ru/vselennaya-okazalas-ne-ploskoj-eto-problema-dlya-standartnoj-fiziki/

Расширение Вселенной: скорость процесса

Мироздание не статично. Это подтвердили исследования астронома Эдвина Хаббла еще в 1929 году, то есть почти 90 лет назад. На эту мысль его навели наблюдения за движением галактик. Еще одним открытием астрофизиков в завершение двадцатого века стало вычисление расширения Вселенной с ускорением.

Как называют расширение Вселенной

Некоторые удивляются, услышав, как ученые называют расширение Вселенной. Это наименование у большинства связано с экономикой, причем с негативными ожиданиями.

Инфляция – это процесс расширения Вселенной сразу после её появления, причем с резким ускорением. В переводе с английского «инфляция» — «накачивать», «раздувать».

Новые сомнения о существовании темной энергии как фактора теории инфляции Вселенной используют противники теории расширения.

Тогда ученые предложили карту черных дыр. Первоначальные данные отличаются от тех, что были получены на позднем этапе:

  1. Шестьдесят тысяч черных дыр с расстоянием между самыми дальними больше одиннадцати миллионов световых лет – данные четырехлетней давности.
  2. Сто восемьдесят тысяч галактик с черными дырами с удалением в тринадцать миллионов световых лет. Данные, полученные учеными, в том числе российскими ядерными физиками, в начале 2017 года.

Эти сведения, говорят астрофизики, не противоречат классической модели Вселенной.

Скорость расширения Вселенной – задача для космологов

Скорость расширения действительно является задачей для космологов и астрономов. Правда, о том, что скорость расширения Вселенной не имеет постоянного параметра, космологи больше не спорят, расхождения перешли в другую плоскость – когда расширение начало ускоряться. Данные о кочевании в спектре очень далеких сверхновых галактик первого типа доказывают, что расширение – это не внезапно наступивший процесс.

Ученые считают, что первые пять миллиардов лет Вселенная сужалась.

Первые последствия Большого Взрыва сначала спровоцировали мощное расширение, а потом началось сжатие. Но темная энергия все-таки повлияла на рост мироздания. Причем с ускорением.

Американские ученые приступили к созданию карты размеров Вселенной для разных эпох, чтобы выяснить, когда началось ускорение. Наблюдая взрывы сверхновых, а также направление концентрации темной материи в древних галактиках, космологи заметили особенности ускорения.

Почему Вселенная «разгоняется»

Изначально подразумевалось, что в составленной карте размеров Вселенной значения ускорения не были линейны, а превратились в синусоиду. Ее назвали «волной Вселенной».

Волна Вселенной говорит о том, что ускорение не шло с постоянной скоростью: оно то замедлялось, то ускорялось. Причем несколько раз. Ученые считают, что было семь таких процессов за 13,81 миллиарда лет после Большого Взрыва.

Однако космологи пока не могут ответить на вопрос о том, от чего зависит ускорение-замедление. Предположения сводятся к мысли, что энергетическое поле, от которого берет начало темная энергия, подчинено волне Вселенной. И, переходя от одного положения к другому, Вселенная то расширяет ускорение, то замедляет его.

Несмотря на убедительность доводов, они все-таки остаются пока теорией. Астрофизики надеются, что информация орбитального телескопа «Планк» подтвердит существование волны Вселенной.

Когда нашли темную энергию

Впервые о ней заговорили в девяностые из-за взрывов сверхновых. Природа темной энергии неизвестна. Хотя еще Альберт Эйнштейн выделил космическую постоянную в своей теории относительности.

В 1916 году, сто лет назад, Вселенная еще считалась неизменной. Но сила притяжения вмешалась: космические массы неизменно бы ударились друг от друга, если бы Вселенная была недвижима. Эйнштейн объявляет гравитацию за счет космической силы отталкивания.

Жорж Леметр обоснует это через физику. Вакуум содержит энергию. Из-за её колебаний, приводящих к появлению частиц и дальнейшего их разрушения, энергия приобретает силу отталкивания.

Когда Хаббл доказал расширение Вселенной, Эйнштейн назвал космологическую постоянную чушью.

Влияние темной энергии

Мироздание раздвигается с постоянной скоростью. В 1998 году миру представили данные анализа вспышек сверхновых первого типа. Было доказано, что Вселенная разрастается все быстрее.

Происходит это из-за непознанного вещества, её прозвали «темной энергией». Выяснится, что она занимает почти 70 % пространства Вселенной. Суть, свойства и природа темной энергии не изучены, но её ученые пытаются выяснить, имелась ли она в других галактиках.

В 2016 году вычислили точную скорость расширения на ближайшее будущее, но появилось несовпадение: Вселенная расширяется с большей скоростью, чем ранее предположили астрофизики. В среде ученых разгорелись споры о существовании темной энергии и её влиянии на скорость расширения пределов мироздания.

Расширение Вселенной происходит без темной энергии

Теорию независимости процесса расширения Вселенной от темной энергии выдвинули ученые в начале 2017 года. Расширение они объясняют изменением структуры Вселенной.

Ученые из Будапештского и Гавайского университетов пришли к выводу, что несовпадение расчетов и реальной скорости расширения связаны с изменением свойств пространства. Никто не учитывал, что происходит с моделью Вселенной при расширении.

Усомнившись в существовании темной энергии, ученые объясняют: самые большие концентраты материи Вселенной влияют на её расширение. При этом остальное содержание распределяется равномерно. Однако факт остается неучтенным.

Для демонстрации обоснованности своих предположений ученые предложили модель мини-Вселенной. Они представили её в форме набора пузырьков и начали просчет параметров роста каждого пузырька с собственной скоростью, зависящей от его массы.

Такое моделирование Вселенной показало ученым, что она может изменяться без учета энергии. А если «примешать» темную энергию, то модель не изменится, считают ученые.

В общем-то, споры все еще продолжаются. Сторонники темной энергии говорят, что она влияет на расширение границ Вселенной, противники стоят на своем, утверждая, что значение имеет концентрация материи.

Скорость расширения Вселенной сейчас

Ученые убеждены, что расти Вселенная начала после Большого Взрыва. Тогда, почти четырнадцать миллиардов лет назад, оказалось, что скорость расширения Вселенной больше скорости света. И она продолжает расти.

В книге Стивена Хокинга и Леонарда Млодинова «Кратчайшая история времени» отмечается, что скорость расширения границ Вселенной не может превышать 10 % за миллиард лет.

Чтобы определить, какова скорость расширения Вселенной, летом 2016 года лауреат Нобелевской премии Адам Рисс рассчитал расстояние до пульсирующих цефеид в близких друг к другу галактиках. Эти данные позволили вычислить скорость. Выяснилось, что галактики на расстоянии не меньше трех миллионов световых лет могут отдаляться со скоростью почти 73 км/с.

Результат был удивителен: орбитальные телескопы, тот же «Планк», говорили о 69 км/с. Почему зафиксирована такая разница, ученые не в силах дать ответ: им ничего не известно о происхождении темной материи, на которую опирается теория расширения Вселенной.

Темная радиация

Еще один фактор «разгона» Вселенной обнаружили астрономы с помощью «Хаббла». Темное излучение, как предполагают, появилось в самом начале образования Вселенной. Тогда больше в ней было энергии, а не материи.

Темное излучение «помогло» темной энергии расширить границы Вселенной. Расхождения в определении скорости ускорения были из-за неизвестности этого излучения, считают ученые.

Дальнейшая работа «Хаббла» должна сделать наблюдения более точными.

Таинственная энергия может уничтожить Вселенную

Такой сценарий ученые рассматривают уже несколько десятилетий, данные космической обсерватории «Планк» говорят, что это далеко не только предположения. Их опубликовали в 2013 году.

«Планк» замерил «эхо» Большого взрыва, появившееся в возрасте Вселенной около 380 тысяч лет, температура составила 2 700 градусов. Причем температура менялась. «Планк» определил и «состав» Вселенной:

  • почти 5 % — звезды, космическая пыль, космический газ, галактики;
  • почти 27 % — масса темной материи;
  • около 70 % — темная энергия.

Физик Роберт Колдуэл предположил, что темная энергия обладает силой, способной нарастать. И эта энергия разъединит пространство-время. Галактика будет отдаляться в ближайшие двадцать-пятьдесят миллиардов лет, считает ученый. Этот процесс будет происходить при нарастающем расширении границ Вселенной. Это оторвет Млечный Путь от звезды, и он тоже распадется.

Космосу отмерили около шестидесяти миллионов лет. Солнце станет карликовой гаснущей звездой, и от нее отделятся планеты. После взорвется Земля. В следующие тридцать минут пространство разорвет атомы. Финалом станет разрушение структуры пространство-время.

Куда «улетает» Млечный Путь

Иерусалимские астрономы убеждены, что Млечный Путь набрал максимальную скорость, которая выше скорости расширения Вселенной. Ученые объясняют это стремлением Млечного Пути к «Великому Аттрактору», считающемуся самым крупным скоплением галактик. Так Млечный Путь уходит из космической пустыни.

Ученые используют разные методики измерения скорости расширения Вселенной, поэтому нет единого результата этого параметра.

Источник: https://FB.ru/article/328327/rasshirenie-vselennoy-skorost-protsessa

Если вселенная расширяется, то почему галактики сталкиваются?

Если вселенная расширяется, то почему галактики сталкиваются?

Ученые давно доказали, что Вселенная постепенно расширяется. При безграничности ночного неба с множеством звезд, планет и прочих объектов сложно представить, что это только малая часть Галактики. А сколько еще таких галактик в космическом пространстве! Стоит разобраться, что такое расширение Вселенной и как происходит столкновение галактик.

Что значит «расширение Вселенной»?

Это сложное явление, суть которого заключается в расширении космического пространства. Трудно представить, как ученым, живущим на Земле, таком маленьком объекте на фоне Вселенной, удалось узнать о данном расширении. Впервые об этом заговорили в 1886 году, когда стало очевидно, что космические объекты движутся.

В дальнейшем многие ученые пытались создавать различные теории относительно этого явления. Также они предпринимали попытки рассчитать расстояние к другим галактикам. Изучение данного вопроса давалось с переменным успехом. Больше полезной информации удалось выяснить благодаря работе ученого Э. Хаббла.

В 1929 году он сумел сформулировать и экспериментально подтвердить закон, который описывает расширение Вселенной. С помощью телескопа 2,54 м он смог рассмотреть ближайшие галактики в значительно увеличенном масштабе.

Понимание того, какие звезды туда входят, предоставило возможность измерить расстояние к ним.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Как приготовить запеканку в духовке

Таким образом, удалось выяснить, что чем дальше какая-то галактика от нашей планеты, тем быстрее она движется в противоположную сторону. В основе данного открытия содержится космологическое красное смещение. Чем дальше объект, тем меньшую частоту излучения он имеет.

Интересно:

Почему падают звезды?

Расширение Вселенной

Чтобы понять суть расширения Вселенной было проще, можно провести несложную аналогию и сравнить ее с воздушным шаром. К примеру, на слегка надутом шарике можно нарисовать точки в разных частях его поверхности.

Если взять и надуть этот же шар еще больше, он увеличится в размерах и расстояние между всеми точками вырастет. При этом свое местоположение точки не поменяют, поскольку меняется только поверхность воздушного шара, на которой они нарисованы.

И если смотреть на ситуацию со стороны определенной точки, то все остальные отдаляются от нее.

Примерно так же работает и принцип расширения Вселенной. Каждая галактика – это точка, а сама Вселенная – поверхность воздушного шара. Таким образом, галактики остаются на месте, а движется только космическое пространство, в котором они содержатся. Сами же галактики постепенно отдаляются друг от друга.

Почему галактики сталкиваются?

В таком случае возникает закономерный вопрос: как могут галактики сталкиваться, если по принципам расширения Вселенной расстояние между ними постоянно увеличивается? Дело в том, что галактики существуют в пространстве не по отдельности. Вселенная представляет собой некую иерархию. Расположенные поблизости галактики превращаются в скопления, а те, в свою очередь, образуют сверхскопления галактик.

Сверхскопления галактик

Расширение Вселенной происходит везде одинаково, равномерно и действует оно крупномасштабно. В пределах одного скопления галактики связаны между собой гравитационным притяжением. Кроме того, они находятся сравнительно близко друг к другу – на расстоянии около пары сотен тысяч световых лет. Поэтому такие объекты могут сближаться или отдаляться, независимо от всеобщего расширения Вселенной. Из-за этого возникают столкновения галактик.

Интересный факт: Земля находится в галактике Млечный Путь. Она, в свою очередь, входит в Местную группу, где помимо небольших галактик есть крупные – Треугольник и Андромеда. Предполагается, что спустя 4 млрд. лет может произойти столкновение нашей Галактики и Андромеды. А на 1 миллиард лет ранее можно будет увидеть звезды и прочие объекты Андромеды, просто посмотрев на небо.

Когда речь идет о сверхскоплениях галактик, то между ними нет взаимосвязи – отсутствует гравитационное притяжение. Другими словами, одно скопление галактик отдаляется от другого.

Интересно:

Почему Луна бывает красная?

Галактики образуют скопления и сверхскопления. В пределах одного скопления они находятся относительно близко друг к другу и имеют гравитационное притяжение. В сверхскоплениях галактики никак не связаны. Расширение Вселенной – это расширение космического пространства, при котором галактики остаются неподвижными, но расстояние между ними растет. Столкновение галактик происходит в пределах одного скопления, потому что они притягиваются друг к другу быстрее, чем расширяется Вселенная.

Источник: https://kipmu.ru/esli-vselennaya-rasshiryaetsya-to-pochemu-galaktiki-stalkivayutsya/

Как расширяется вселенная

Людей всегда интересовали процессы, происходящие в космосе, так как они влияют и на него. Первые астрономы думали, что во Вселенной работают те же правила классической физики, что устроена она по правилам евклидовой геометрии.

Даже те ученые, которые предположили существование иных геометрических систем, например, отечественный математик Лобачевский, считали, что космос устроен по традиционным правилам.

Только в XIX веке астрономы заметили, что в космосе действуют иные правила, поэтому Вселенная расширяется.

Что такое расширение Вселенной?

Простым объяснением что такое расширение Вселенной может быть то, что расстояние между галактиками увеличивается. Причем астроном Хаббл заметил, что чем дальше располагаются галактики, тем быстрее они двигаются в сторону от Млечного пути. Этим правилом астрономы пользуются и сегодня.

Таким образом, можно сделать вывод, что изменяется пространство космоса — оно увеличивается, а время, в котором обитают планеты и звезды, остается прежним и никогда не меняется.

С какой скоростью расширяется космос?

Стоит сказать, что этот показатель, вероятно, различен для разных галактик. Скорость расширения Вселенной зависит прежде всего от плотности всех небесных тел, всего, что заполняет космос. Это и планеты, астероиды, звезды, и различные материи. Однако, была замечена такая закономерность: с расширением пространство уменьшается плотность элементов, которые заполняют его.

Таким образом астрономы сделали вывод, что процесс расширения Вселенной будет постепенно замедляться. Но означает ли это, что когда-то этот процесс завершится? В астрономии господствует мнение, что космос будет расширяться вечно. Эта мысль не противоречит закономерности, которая была выявлена астрономами ранее.

Существует мнение, что после медленного расширения произойдет резкое увеличение скорости.

Есть ли какое-то место, от которого расширяется Вселенная?

Невозможно найти такой объект, который является точкой расширения космоса. Например, абсолютно с любой галактики человеку будет казаться, что другие вселенные отдаляются от него. Это связано с тем, что расширяется вся Вселенная в целом, а не ее конкретная часть.

Существует определенная сфера Хаббла, которая, по предположению ученого, отделяет те галактики, которые может наблюдать человек от тех, которые ему невидимы, так как они удаляются со скоростью, превышающей скорость света. С расширением пространства расширяется и эта сфера, но и объекты, входящие в нее, также удаляются с разной скоростью. Таким образом, возможно, в будущем с Земли будет можно наблюдать только ту галактику, в которую входит Солнечная система — Млечный путь.

Источник: https://cosmos-online.ru/articles/kak-rasshiryaetsya-vselennaya.html

Урок по теме

Классы: 10, 11

Цель: расширить знания о строении и эволюции уникального объекта Вселенной в целом.

Задачи:

  • изучить модель расширяющейся Вселенной;
  • выяснить с какой скоростью удаляются галактики
  • определить возраст Вселенной;
  • научить решать задачи с применением закона Хаббла

Оборудование к уроку: проектор, презентация, иллюстрации.

Структура урока:

1. Организационный момент

1 мин

2. Актуализация знаний

2 мин

3. Изучение нового материала

30 мин

4. Закрепление нового материала

9 мин

5. Подведение итогов урока

3 мин

Ход урока

II. Актуализация знаний

  • Что такое фотометрический парадокс?
  • Какое значение имеет общая теория относительности для астрономии?
  • В чем суть общей теории относительности?

II. Изучение нового материала

Существовавшие на каждом этапе развития человеческой цивилизации представления о строении мира можно считать космологическими теориями соответствующей эпохи. Геоцентрическая система Аристотеля-Птолемея стала первой научно обоснованной космологической моделью Вселенной. Спустя 1500 лет ее сменила новая космологическая модель – гелиоцентрическая система, предложенная Коперником.

Космология – раздел астрономии, изучающий строение и эволюцию Вселенной в целом, используя при этом методы и достижения физики, математики и философии.

Только в XX веке было выработано понимание Вселенной как единого целого. Впервые космологическую модель Вселенной рассмотрел советский математик А.А.Фридман, основываясь на общей теории относительности А.

Эйнштейна, и показал, что геометрические свойства Вселенной должны изменяться, т.е. расстояния между галактиками не могут оставаться постоянными.

Фридман пришел к выводу, что материя в масштабах однородной и изотропной Вселенной не может находиться в покое – Вселенная должна либо сжиматься, либо расширяться.

Важное подтверждение теоретические выводы А.Фридмана получили благодаря наблюдениям Э.Хаббла. Измеряя лучевые скорости галактик, он обнаружил, что в их спектрах линии смещены к красному его концу, что, согласно эффекту Доплера, означало их удаление. В дальнейшем, сравнивая величину «красного смещения» в спектрах различных галактик, Э.Хаббл установил закон, который впоследствии был назван его именем.

Согласнозакону Э. Хаббла, скорость удаления любой галактики от нас пропорциональна расстоянию до нее:

(где v – скорость удаления, H = 75 км/c * Мпк – постоянная Хаббла, R – расстояние до галактики)

Если скорость окажется меньше второй космической скорости, то наблюдаемое удаление галактики сменится приближением, т.е. расширение Вселенной сменится сжатием.

Если скорость будет больше или равна второй космической скорости, то галактика будет неограниченно удаляться, т.е. расширение носит неограниченный характер.

Пример 1. На каком расстоянии от нас находится галактика, имеющая скорость удаления 1,5 * 104 км/с?

Ответ: 200 Мпк

Работы Э.Хаббла и А.Фридмана явились лишь началом изучения Вселенной, можно сказать, ее механики. Но именно они открыли дорогу последующим исследованиям физики тех процессов, которые происходили во Вселенной на различных этапах ее эволюции.

Развернувшиеся на протяжении XX века исследования затронули целый ряд фундаментальных проблем физики и позволили достичь во многих из них очень существенных и важных для современной науки результатов.

Взаимное удаление галактик означает, что в прошлом они были гораздо ближе расположены друг к другу, чем в современную эпоху. Закон Э.Хаббла дает возможность оценить время, которое прошло с момента начала их разбегания – начала расширения Вселенной.

Сейчас это время оценивается в 13 млрд лет. Таким образом, в столь отдаленную эпоху плотность во Вселенной была настолько велика, что ни галактики, ни звезды и никакие другие наблюдаемые в настоящее время объекты просто не могли существовать.

Некоторые видят в наблюдаемом разбегании галактик аналогию с разлетом вещества во время взрыва, поэтому теория расширения Вселенной получила название теории Большого взрыва.

III. Закрепление нового материала

Задача №1. Небольшая спиральная галактика с перемычкой NGC 1559 удаляется со скоростью около 1300 км/c. Определите расстояние до этого объекта.

Ответ: 17,3 Мпк

Задача №2. Определите радиус наблюдаемой Вселенной с помощью закона Хаббла, учитывая, что максимальная скорость удаления галактики не может быть больше скорости света.

Ответ: 13 млрд. св.лет

Учащимся предлагается ответить на вопросы:

  1. Сформулируйте Закон Хаббла.
  2. Чему равна постоянная Хаббла?
  3. В каких единицах измеряются расстояния до далеких объектов Вселенной?
  4. Как можно оценить возраст Вселенной?

IV. Подведение итогов урока

Домашнее задание.

  1. § 35, вопросы после параграфа устно.
  2. Задача №3. Свет от галактики идет к нам 473 млн лет. С какой скоростью галактика удаляется от нас?
  3. Письменно ответить на вопрос (ответ обосновать): Куда и во что расширяется Вселенная?

15.10.2018

Источник: https://urok.1sept.ru/%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%82%D1%8C%D0%B8/671812/

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Православный Богослов
Как вымолить у бога

Закрыть