Наблюдаемая вселенная

редактировать
всей материи, которую можно наблюдать с Земли в настоящее время
Наблюдаемая вселенная
Наблюдаемая Вселенная с измерениями 01.png Визуализация всей наблюдаемой вселенной. Масштаб таков, что мелкие зерна представляют собой совокупность большого количества сверхскоплений. Сверхскопление Девы - дом Млечного Пути - отмечено в центре, но оно слишком мало, чтобы его можно было увидеть.
Диаметр8,8 × 10 м или 880 Ym (28,5 Gpc или 93 Gly )
Объем4 × 10 м
Масса (обычное вещество)1,5 × 10 кг
Плотность (общей энергии)9,9 × 10 кг / м (эквивалент 6 протонов на кубический метр пространства)
Возраст13,799 ± 0,021 миллиард лет
Средняя температура2,72548 K
Содержание

наблюдаемая вселенная - это сферическая область вселенной включая все материю, которую можно наблюдать с Земли или ее космических телескопов и исследовательских зондов в настоящее время, поскольку электромагнитное излучение от этих объектов успел достичь Солнечной системы и Земли с начала сотрудничества. смологическое расширение. В наблюдаемой Вселенной есть не менее 2 триллионов галактик. Предполагая, что Вселенная изотропна, расстояние до края наблюдаемой Вселенной примерно одинаково во всех направлениях. То есть наблюдаемая Вселенная имеет сферический объем (шар ) с центром на наблюдателе. Каждое место во Вселенной имеет свою собственную наблюдаемую Вселенную, которая может совпадать, а может и не совпадать с Вселенной с центром на Земле.

Слово «наблюдаемый» в этом смысле не относится к способности современной технологии обнаруживать свет или другую информацию от объекта, а также к тому, есть ли что-то обнаруживаемое. Это относится к физическому пределу, создаваемому самой скоростью света. Поскольку никакие сигналы не могут двигаться быстрее света, любой объект, находящийся дальше от нас, чем свет, может пройти в возрасте Вселенной (по оценкам 2015 г., около 13,799 ± 0,021 миллиарда лет) просто не может быть обнаружен, так как сигналы еще не достигли нас. Иногда астрофизики различают видимую Вселенную, которая включает только сигналы, излучаемые после рекомбинации (когда атомы водорода были сформированы из протонов, а электроны и фотоны испускались), и наблюдаемую Вселенную, которая включает сигналы с начала космологическое расширение (Большой взрыв в традиционной физической космологии, конец инфляционной эпохи в современной космологии).

Согласно расчетам, текущее сопутствующее расстояние - правильное расстояние, которое учитывает то, что Вселенная расширилась с момента излучения света - до частиц, от которых космический микроволновый фон излучение (CMBR), которое представляет радиус видимой Вселенной, составляет около 14,0 миллиардов парсек (около 45,7 миллиардов световых лет), в то время как сопутствующее расстояние до края наблюдаемой Вселенной составляет около 14,3 миллиарда парсеков (около 46,6 миллиарда световых лет), что примерно на 2% больше. Следовательно, радиус наблюдаемой Вселенной оценивается примерно в 46,5 миллиардов световых лет, а ее диаметр примерно 28,5 гигапарсек (93 миллиарда световых лет, или 8,8 × 10 метров или 2,89 × 10 футов), что равно 880 йоттаметров. Полная масса обычного вещества во Вселенной может быть рассчитана с использованием критической плотности и диаметра наблюдаемой Вселенной, равного примерно 1,5 × 10 кг. В ноябре 2018 года астрономы сообщили, что внегалактический фоновый свет (EBL) составлял 4 × 10 фотонов.

Поскольку расширение Вселенной ускоряется, все наблюдаемые в настоящее время объекты в конечном итоге будут замерзать. время, излучая все более красный и тусклый свет. Например, объекты с текущим красным смещением z от 5 до 10 будут оставаться наблюдаемыми не более 4–6 миллиардов лет. Кроме того, свет, излучаемый объектами, находящимися в настоящее время за пределами определенного сопутствующего расстояния (в настоящее время около 19 миллиардов парсеков), никогда не достигнет Земли.

Содержание

  • 1 Вселенная в сравнении с наблюдаемой Вселенной
  • 2 Размер
    • 2.1 Заблуждения примерно ее размера
  • 3 Крупномасштабная структура
    • 3.1 Стены, волокна, узлы и пустоты
    • 3.2 Конец величия
    • 3.3 Наблюдения
    • 3.4 Космография космического соседства Земли
  • 4 Масса обычная материя
    • 4.1 Оценки на основе критической плотности
  • 5 Содержание вещества - количество атомов
  • 6 Самые далекие объекты
  • 7 Горизонты
  • 8 См. также
  • 9 Ссылки
  • 10 Дополнительная литература
  • 11 Внешние ссылки

Вселенная в сравнении с наблюдаемой вселенной

Некоторые части вселенной слишком далеки, чтобы свет, испускаемый после Большого взрыва, успел достигают Земли или ее научных космических инструментов, и поэтому они находятся за пределами наблюдаемой Вселенной. В будущем у света далеких галактик будет больше времени для путешествий, поэтому станут доступны дополнительные области. Однако, в соответствии с законом Хаббла, области, достаточно удаленные от Земли, расширяются от нее быстрее, чем скорость света (специальная теория относительности не позволяет ближайшим объектам в той же локальной области двигаться быстрее чем скорость света относительно друг друга, но нет такого ограничения для далеких объектов, когда пространство между ними расширяется; см. использование правильного расстояния для обсуждения) и, кроме того, скорость расширения, похоже, увеличивается из-за темной энергии.

Если предположить, что темная энергия остается постоянной (неизменная космологическая постоянная ), так что скорость расширения Вселенной продолжает ускоряться, это «предел видимости в будущем», за которым объекты никогда не войдут в нашу наблюдаемую Вселенную в любое время в бесконечном будущем, потому что свет, излучаемый объектами за пределами этого предела, никогда не сможет достичь Земли. (Тонкость заключается в том, что, поскольку параметр Хаббла со временем уменьшается, могут быть случаи, когда галактика, удаляющаяся от Земли немного быстрее света, действительно излучает сигнал, который в конечном итоге достигает Земли. Этот предел видимости в будущем рассчитан на сопутствующем расстоянии в 19 миллиардов парсек (62 миллиарда световых лет), предполагая, что Вселенная будет продолжать расширяться вечно, что подразумевает количество галактик, которые мы можем теоретически наблюдать в бесконечное будущее (не говоря уже о проблеме, которую некоторые могут быть невозможно наблюдать на практике из-за красного смещения, как обсуждается в следующем абзаце) только в 2,36 раза больше, чем наблюдаемое в настоящее время число.

Логарифмический художника масштаб концепция наблюдаемой Вселенной с Солнечной системой в центре, внутренними и внешними планетами, поясом Койпера, облаком Оорта, Альфа Центавра, Рукав Персея, галактика Млечный Путь, Андро meda Галактика, близлежащие галактики, Космическая паутина, Космическое микроволновое излучение и невидимая плазма Большого взрыва на краю. Небесные тела кажутся увеличенными, чтобы оценить их форму.

Хотя, в принципе, в будущем станет доступно больше галактик, на практике все большее количество галактик будет иметь чрезвычайно красное смещение из-за продолжающегося расширения; настолько сильно, что они будут казаться исчезающими из поля зрения и становиться невидимыми. Дополнительная тонкость заключается в том, что галактика на данном сопутствующем расстоянии определяется как находящаяся в «наблюдаемой вселенной», если мы можем принимать сигналы, излучаемые галактикой в ​​любом возрасте в ее прошлой истории (скажем, сигнал, отправленный из галактики только в 500 миллионов лет после Большого взрыва), но из-за расширения Вселенной, возможно, наступит более поздний возраст, когда сигнал, посланный из той же галактики, никогда не достигнет Земли ни в какой точке бесконечного будущего (так, например, мы никогда не сможем увидеть, как галактика выглядела через 10 миллиардов лет после Большого взрыва), даже если она остается на том же сопутствующем расстоянии (сопутствующее расстояние определяется как постоянное во времени - в отличие от правильного расстояния, которое используется для определения скорости удаления из-за расширения пространства), что меньше сопутствующего радиуса наблюдаемой Вселенной. Этот факт может быть использован для определения типа космического горизонта событий, расстояние которого от Земли изменяется со временем. 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. Казанасом, если предположить, что инфляция началась примерно через 10 секунд после Большого взрыва, то с правдоподобное предположение, что размер Вселенной до того, как произошла инфляция, был приблизительно равен скорости света, умноженной на ее возраст, что предполагает, что в настоящее время размер всей Вселенной как минимум в 3 × 10 (1,5 × 10 световых лет) раз больше радиус наблюдаемой Вселенной. 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. утверждают, что устанавливают нижнюю границу в 27,9 гигапарсек (91 миллиард световых лет) для диаметра последней рассеивающей поверхности (поскольку это только нижняя граница, статья оставляет открытой возможность того, что вся Вселенная намного больше, даже бесконечна). 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.

сопутствующее расстояние от Земли до края наблюдаемой Вселенной составляет около 14,26 гига парсек (46,5 миллиардов световых лет или 4,40 × 10 м) в любом направлении. Таким образом, наблюдаемая Вселенная представляет собой сферу с диаметром и диаметром около 28,5 гигапарсек (93 миллиарда световых лет или 8,8 × 10 м). Если предположить, что пространство примерно плоское (в смысле евклидова пространства ), этот размер соответствует сопутствующему объему примерно 1,22 × 10 Гпк (4,22 × 10 Гли или 3,57 × 10 м).

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. Чтобы оценить расстояние до этого вещества в момент испускания света, мы можем сначала отметить, что в соответствии с метрикой Фридмана – Лемэтра – Робертсона – Уокера, которая используется для моделирования расширяющейся Вселенной, если на в настоящее время мы получаем свет с красным смещением по z, тогда масштабный коэффициент в то время, когда свет был первоначально испущен, определяется как

a (t) = 1 1 + z {\ displaystyle \! a (t) = {\ frac {1} {1 + z}}}\! A (t) = {\ гидроразрыва {1} {1 + z}} .

Результаты WMAP за девять лет в сочетании с другими измерениями дают красное смещение разделения фотонов как z = 1091,64 ± 0,47, что означает, что масштабный коэффициент во время разделения фотонов будет ⁄ 1092,64. 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.

13,8 миллиарда световых лет
возраст Вселенной оценивается в 13,8 миллиарда лет. 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.
15,8 миллиарда световых лет
Получено таким же образом, как и число в 13,8 миллиарда световых лет., но исходя из неправильного возраста Вселенной, о котором популярная пресса сообщила в середине 2006 года.
78 миллиардов световых лет
В 2003 году Cornish et al. нашел эту нижнюю границу для диаметра всей Вселенной (а не только наблюдаемой части), постулировав, что Вселенная конечна по размеру из-за того, что она имеет нетривиальную топологию, причем эта нижняя граница основана на оцененном текущем расстояние между точками, которые мы можем видеть по разные стороны космического микроволнового фонового излучения (CMBR). Если вся Вселенная меньше этой сферы, то свет успел обогнуть ее с момента Большого взрыва, создав несколько изображений далеких точек реликтового излучения, которые проявились бы в виде повторяющихся кругов. Корниш и др. искали такой эффект на масштабах до 24 гигапарсек (78 Гли или 7,4 × 10 м) и не смогли его найти, и предположили, что если бы они могли расширить свой поиск на все возможные ориентации, они тогда «смогли бы исключить возможность того, что мы живем во Вселенной меньше 24 Гпк в диаметре ». Авторы также подсчитали, что с «картами CMB с низким уровнем шума и более высоким разрешением (из расширенной миссии WMAP и из Planck ) мы сможем искать меньшие круги и расширять ограничение до ~ 28 Гпк. " Эта оценка максимальной нижней границы, которая может быть установлена ​​в ходе будущих наблюдений, соответствует радиусу 14 гигапарсек, или около 46 миллиардов световых лет, примерно так же, как и радиус видимой Вселенной (радиус которой определяется Сфера CMBR), приведенную во вступительном разделе. Препринт 2012 года большинства тех же авторов, что и Cornish et al. В этой статье мы расширили текущую нижнюю границу до диаметра 98,5% диаметра сферы CMBR, или примерно 26 Гпк.
156 миллиардов световых лет
Эта цифра была получена удвоением 78 миллиардов световых лет в предположении, что это радиус. Поскольку 78 миллиардов световых лет - это уже диаметр (в оригинальной статье Корниша и др. Говорится: «Распространяя поиск на все возможные ориентации, мы сможем исключить возможность того, что мы живем во Вселенной, размер которой меньше 24 Гпк. диаметр ", а 24 Гпк составляет 78 миллиардов световых лет), удвоенное число неверно. Об этой цифре сообщалось очень широко. В пресс-релизе Государственного университета Монтаны, где Корниш работает астрофизиком, отмечена ошибка при обсуждении истории, появившейся в журнале Discover, где говорится: «Discover ошибочно сообщил, что Вселенная была 156 миллиардов световых лет в ширину, считая, что 78 миллиардов - это радиус Вселенной, а не ее диаметр ». Как отмечалось выше, 78 миллиардов также были неверными.
180 миллиардов световых лет
Эта оценка объединяет ошибочную цифру в 156 миллиардов световых лет с свидетельством того, что галактика M33 является фактически на пятнадцать процентов дальше, чем предыдущие оценки, и поэтому постоянная Хаббла на пятнадцать процентов меньше. Цифра в 180 миллиардов получается добавлением 15% к 156 миллиардам световых лет.

Крупномасштабная структура

Скопления галактик, как бы, являются узлами космической сети, пронизывающей всю Вселенную. Карта космической паутины, созданной с помощью алгоритма

плесени слизи, обзоры неба и сопоставления различных длин волн диапазонов электромагнитного излучения (в частности, 21-см излучения ) дали много информации о содержании и характере структуры вселенной . Организация структуры, по-видимому, следует как иерархическая модель с организацией до масштаба из суперкластеров и нитей. Больше, чем это (в масштабе от 30 до200 мегапарсеков), похоже, не существует непрерывной структуры, явление, которое было названо концом величия.

Стены, волокна, узлы и пустоты

Реконструкция DTFE внутренних частей 2dF Galaxy Redshift Survey

Организация структуры, возможно, начинается на звездном уровне, хотя большинство космологов редко обращаются к астрофизике в этом масштабе. Звезды организованы в галактики, которые, в свою очередь, ведут группы образтик, скопления галактик, сверхскопления, листы, стены и волокна, которые разделены огромными пустотами, создаваемая обширную пеноподобную структуру, иногда называемую «космической паутиной». До 1989 года обычно происходило, что вириализованные скопления галактик были самыми крупными из существующих структур и что они были распределены более или менеено по Вселенной во всех направлениях. Однако с начала 1980-х годов открывается все больше и больше структур. В 1983 году Адриан Вебстер идентифицировал Webster LQG, большую группу квазаров, состоящую из 5 квазаров. Это открытие стало первой идентификацией крупномасштабной структуры и расширило информацию об известной группировке материи во Вселенной.

В 1987 году Роберт Брент Талли идентифицировал Комплекс сверхскопления Рыбы - Цит, нить галактики, в находится Млечный Путь. Его диаметр составляет около 1 миллиарда световых лет. В том же году была обнаружена необычно большая область с более низким, чем в среднем, распределением галактик, Гигантская пустота, диаметр которой составляет 1,3 миллиарда световых лет. Основываясь на данных обзор красного с ущерба, в 1989 г. Маргарет Геллер и Джон Хухра открыли «Великую стену », слой галактик, состоящий из более чем 500 миллионов световых лет в длину и 200 миллионов световых лет в ширину, но толщиной всего 15 миллионов световых лет. Существование этой структуры так долго ускользало от внимания, потому что она требует определения положения галактик в трех измерениях, что включает в себя объединение информации о галактике с информацией о расстоянии из красных смещений. Два года спустя астрономы Роджер Г. Клоуз и Луис Э. Кампусано представили LQG Клоуза-Кампусано, большую группу квазаров размером два миллиарда световых лет в самой широкой точке, которая была самой большой из известных структур во вселенной на момент ее объявления. В апреле 2003 года было обнаружено еще одно крупномасштабное сооружение - Великая стена Слоуна. В августе 2007 года в созвездии Эридан была обнаружена возможная суперпустота. Он совпадает с «холодным пятном реликтового излучения », холодной областью в микроволновом небе, что крайне маловероятно в рамках популярной в настоящее время космологической модели. Эта суперпустота может вызвать холодное пятно, но она должна быть невероятно большой, возможно, миллиард световых лет в поперечнике, почти такой же большой, как Гигантская Пустота, о которой говорилось выше.

Вопрос, Web Fundamentals.svg Нерешенная проблема в физике :. Самые большие структуры во Вселенной больше, чем ожидалось. Это реальные структуры или случайные флуктуации плотности? (более нерешенные проблемы в физике)
Компьютерное моделирующее изображение области размером более 50 миллионов световых лет в поперечнике, представляющее собой возможное крупномасштабное распределение источников света в Вселенная - точный относительный вклад галактик и квазаров неясен.

Еще одна крупномасштабная структура - это Протокластер SSA22, совокупность галактик и огромных газовых пузырей размером около 200 миллионов световых лет в поперечнике.

В 2011 году была открыта большая группа квазаров U1.11 размером около 2,5 миллиардов световых лет в поперечнике. 11 января 2013 года была открыта еще одна большая группа квазаров, Huge-LQG, диаметр которой составлял миллиард световых лет, и это была самая большая из известных структур во Вселенной на тот момент. В ноябре 2013 года астрономы представили Великую китайскую стену Геркулеса-Бореалиса, еще большую структуру, вдвое превышающую предыдущую. Он был определен путем сопоставления гамма-величия.

Конец величия

Конец величия - это масштаб наблюдений, обнаруженный примерно на 100 Мпк (примерно 300 миллионов световых -лет), где комковатость наблюдаемая в крупномасштабной структуре вселенной , гомогенизирована и изотропизирована в соответствии с космологическим принципом. В этом масштабе псевдослучайная фрактальность не очевидна. сверхскопления и волокна, наблюдаемые в меньших обзорах, рандоманы до такой степени, что плавное распределение Вселенной становится визуально очевидным. Только после завершения обзоров красного смещения в 1990-х годах этот масштаб можно было точно наблюдать.

Наблюдения

«Панорамный вид всего неба в ближнем инфракрасном диапазоне показывает территорию галактики за пределами Млечного Пути. Изображение получено из 2MASS Extended Source Catalog (XSC) - более 1,5 миллионов галактик и Point Source Catalog (PSC) - почти 0,5 миллиарда Звезды Млечного Пути. Галактики имеют цветовую кодировку «красное смещение », полученное из UGC, CfA, Tully NBGC, LCRS, 2dF <351.>, 6dFGS и SDSS (и из различных наблюдений, собранных с помощью внегалактической базы данных НАСА ) или полученных фотометрических из диапазона K (2,2 мкм Синие - ближайшие источники (z < 0.01); green are at moderate distances (0.01 < z < 0.04) and red are the most distant sources that 2MASS resolves (0.04 < z < 0.1). The map is projected with an equal area Aitoff in the Galactic system (Milky Way at center)."

Еще один индикатор крупномасштабной структуры - «лес Лайман-альфа ». Это набор линий поглощения, которые появляются в спектры света от квазаров Эти листы, по-видимому, связаны с образованием новых галактик.

Требуется осторожность при описании структурных структур, которые интерпретируются как указание на существование тонких слоев межгалактического (в основном водородного ) газа. Гравитационное линзирование (искривление света под действием гравитации) может создать впечатление, что изображение исходит в направлении, отличном от его источника. когда объекты переднего плана (например, галактики) изгибаются вокруг пространства-времени (как предсказывается общей теорией относительности ) и отклоняются проходящие световые лучи. Скорее всего, сильное гравитационное линзирование может увеличивать далекие галактики, что упрощает их обнаружение. Слабое линзирование (промежуточной Вселенной в целом также слегка изменяет наблюдаемую крупномасштабную преобразование.

Крупномасштабная структура Вселенной также выглядит иначе, если использовать только красное смещение для измерения расстояния до галактик. Например, галактики за галактики притягиваются к нему и поэтому они слегка смещены в синий цвет (по сравнению с тем, как они были бы, если бы скопления не было). На ближней стороне все немного смещено в красную сторону. Таким образом, выглядит окружающая среда кластера несколько сжатой. Противоположный эффект действия на галактики, уже находящиеся в скоплении: галактики совершают некоторое движение вокруг центра скопления, когда эти случайные движения преобразуются в красном с пространстве, скопление кажется удлиненным. Это создает «палец Бога » - иллюзию длинной цепочки галактик, направленной на Землю.

Космография центра космических популяций Земли

В сверхскопления Гидра-Центавр гравитационная аномалия, называемая Великим Аттрактором, влияет на движение галактики над областью в сотни миллионов световых лет в поперечнике. Все эти галактики имеют красное смещение в соответствии с законом Хаббла. Это указывает на то, что они удаляются от нас и друг от друга, но в их красном смещении достаточны достаточны, чтобы показать влияние, эквивалентной десяткам тысяч галактик.

Великий аттрактор, открытый в 1986 году, находится на расстоянии от 150 миллионов до 250 миллионов световых лет (250 миллионов - последняя оценка) в направлении Гидры и Центавр созвездия. В его окрестностях преобладают большие галактики, которые сталкиваются со своими соседями или излучают большое количество радиоволн.

В 1987 году астроном Р. Брент Талли из Института астрономии Гавайского университета идентифицировал то, что он назвал комплекс сверхскопления Рыбы-Цетус, структурой в один миллиард световых лет в этой и 150 миллионов световых лет в поперечнике, которые, как он утверждал, было встроено Местное сверхскопление.

Масса обычного вещества

Масса наблюдаемой Вселенной часто указывается как 10 тонн или 10 кг. В данном контексте масса относится к обычному веществу и включает в себя межзвездную среду (ISM) и межгалактическую среду (IGM). Однако он исключает темную материю и темную энергию. Это указанное значение массы обычного вещества во Вселенной можно оценить на основе критической плотности. Расчеты производятся только для наблюдаемой Вселенной, поскольку ее объем неизвестен и может быть бесконечным.

Оценки на основе критической плотности

Критическая плотность - плотность энергии, при которой Вселенная плоская. Если нет темной энергии, это также плотность , при которой расширение Вселенной балансирует между продолжающимся расширением и коллапсом. Из соотношений Фридмана значение для ρ c {\ displaystyle \ rho _ {c}}\ rho _ {c} критической плотности составляет:

ρ c = 3 H 2 8 π G, { \ displaystyle \ rho _ {c} = {\ frac {3H ^ {2}} {8 \ pi G}},}{\ displaystyle \ rho _ {c} = {\ frac {3H ^ {2}} {8 \ pi G}},}

где G - гравитационная постоянная, а H = H 0 - текущее значение постоянной Хаббла. Значение H 0, полученное с помощью телескопа Planck Европейского космического агентства, составляет H 0 = 67,15 километров в секунду на мегапарсек. Это дает критическую плотность 0,85 × 10 кг / м (обычно указывается как около 5 атомов водорода на кубический метр). Эта плотность включает четыре важных типа энергии / массы: обычное вещество (4,8%), нейтрино (0,1%), холодная темная материя (26,8%) и темная энергия <351.>(68,3%).). Хотя нейтрино являются частями Стандартной модели, они отдельно, поскольку являются ультрарелятивистскими и, следовательно, ведут себя как излучение, а не как материя. Плотность обычного вещества, измеренная Планком, составляет 4,8% от общей критической плотности или 4,08 × 10 кг / м. Чтобы преобразовать эту плотность в плотности, мы должны умножить эту плотность на значение, основанное на радиусе «наблюдаемой Вселенной». Вселенная расширяется в течение 13,8 миллиарда лет, сопутствующее расстояние (радиус) сейчас составляет около 46,6 миллиарда световых лет. Таким образом, объем (4 / 3πr) равен 3,58 × 10 м, а масса обычного вещества плотности плотности (4,08 × 10 кг / м), умноженной на объем (3,58 × 10 м), или 1,46 × 10 кг.

Содержание вещества - количество веществ

Предполагаемая, что масса обычного вещества составляет около 1,45 × 10 кг, как обсуждалось выше, предполагая, что все атомы являются атомами водорода (которые составляют около 74% всех элементов в нашей галактике по массе, см. Изобилие химических элементов ) предполагаемое общее количество элементов в наблюдаемой Вселенной получается делением массы обычного вещества на массу атома водорода (1,45 × 10 кг разделить на 1,67 × 10 кг). В результате получается примерно 10 водорода, также как число Эддингтона.

Самые далекие объекты

Самый далекий астрономический объект, о котором было объявлено на 2016 год, - это галактика, классифицированная GN-z11. В 2009 г. было обнаружено, что гамма-всплеск , GRB 090423 имел красное смещение, равное 8,2, что указывает на то, что коллапсирующая звезда, вызвавшая его, взорвалась, когда Вселенной было всего 630 миллионов лет. Взрыв произошел примерно 13 миллиардов лет назад, поэтому в средствах массовой информации широко цитируется расстояние около 13 миллиардов световых лет (или иногда более точная цифра в 13.035 миллиардов световых лет), хотя это будет «расстояние, на которое распространяется свет». (см. Измерение расстояния (космология) ), а не «собственное расстояние », используемое как в законе Хаббла, так и при определении размера наблюдаемой Вселенной (космолог Нед Райт выступает против общего использования расстояния света в астрономических пресс-релизах на этой странице, а внизу страницы предлагает онлайн-калькуляторы, которые можно использовать для расчета текущего точного расстояния. к далекому объекту в плоской Вселенной на основе красного смещения z или времени прохождения света). Подходящее расстояние для красного смещения 8,2 будет примерно 9,2 Гпк, или примерно 30 миллиардов световых лет. Еще одним рекордсменом по наиболее удаленным объектам является галактика, наблюдаемая через Abell 2218 и находящаяся за ней, также на расстоянии около 13 миллиардов световых лет от Земли, с наблюдениями с телескопа Hubble. указывает на красное смещение между 6,6 и 7,1, а наблюдения телескопов Keck указывают на красное смещение в сторону верхней границы этого диапазона, около 7. Свет галактики, наблюдаемый сейчас на Земле, начал бы исходить из ее источник примерно через 750 миллионов лет после Большого взрыва.

Горизонты

Предел наблюдаемости в нашей Вселенной установлен набором космологических горизонтов, которые ограничивают - на основе различных физических ограничений - степень, в которой мы можем получить информацию о различных событиях во Вселенной. Самый известный горизонт - это горизонт частиц, который устанавливает ограничение на точное расстояние, которое можно увидеть из-за конечного возраста вселенной. Дополнительные горизонты связаны с возможной будущей протяженностью наблюдений (больше горизонта частиц из-за расширения пространства ), «оптического горизонта» на поверхности последнего рассеяния и связанные горизонты с поверхностью последнего рассеяния для нейтрино и гравитационных волн.

Схема нашего местоположения в наблюдаемой Вселенной. (Альтернативное изображение.) Логарифмическая карта наблюдаемой Вселенной. Слева направо космические корабли и небесные тела расположены в зависимости от их близости к Земле.

См. Также

Ссылки

Дополнительная литература

Внешние ссылки

Последняя правка сделана 2021-06-01 07:29:33
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте