Путешествие к краю Вселенной: сколько световых лет от нас до самой далекой из известных галактик. Ученые приняли во внимание фак ускорения расширения Вселенной и подсчитали, что ее размеры на данный момент составляют 93 млрд световых лет.
Насколько велика Вселенная? Можно ли вообще ответить на этот вопрос?
Мы знаем, что возраст Вселенной составляет 13,8 миллиардов лет, но размер наблюдаемой Вселенной при этом – 46 миллиардов световых лет. Наша галактика Млечного Пути достигает в ширину 100 тысяч световых лет. Человеческие размеры составляют пару метров, а видимая нами Вселенная простирается на 46 миллиардов световых лет во всех направлениях. Возраст самой Вселенной оценивается примерно в 13,7 миллиардов лет, но из-за её постоянного расширения свет самых древних объектов должен пройти гораздо большее расстояние, чтобы достичь наших телескопов. Путешествие к краю Вселенной: сколько световых лет от нас до самой далекой из известных галактик. Мы знаем, что возраст Вселенной составляет 13,8 миллиардов лет, но размер наблюдаемой Вселенной при этом – 46 миллиардов световых лет.
Естествознание. 10 класс
| Естествознание. 10 класс | Если размеры нашей Вселенной 13,8 млрд. св. лет, то возраст явно больше. |
| Топ-10: огромные космические объекты | Размер нашей галактики, Млечного Пути, составляет приблизительно 100 тысяч световых лет, что является достаточно средним показателем среди всех спиральных галактик. |
| Самое детальное изображение Вселенной // Новости НТВ | Но он переоценил размеры Галактики (современная оценка диаметра — 100 тыс. световых лет) и был не прав относительно спиральных туманностей. |
Видимая Вселенная
Эти доводы и расчеты были бы верными, если бы Вселенная расширялась равномерно. Однако, еще в 1998 году при наблюдении за изменениями яркости световых звезд стало понятно, что наша Вселенная расширяется с постоянным ускорением. К примеру, возраст галактики GNz-11 оценивается учеными в 13,4 млрд лет, но она находится от нас на расстоянии 32 млрд световых лет, такая разница достигнута именно за счет ускоренного расширения пространства. Ученые приняли во внимание фак ускорения расширения Вселенной и подсчитали, что ее размеры на данный момент составляют 93 млрд световых лет. Но самые последние расчеты, но их нельзя назвать самыми точными, дело в том, что какая-то часть Вселенной имеет свойство расширяться быстрее скорости света. Многие могут возразить, что по Теории относительности ничто не может двигаться быстрее скорости света.
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.
Просто смотря на ночное небо, мы обычно можем видеть расстояние всего в несколько тысяч световых лет, хотя есть некоторые объекты, которые мы можем видеть гораздо дальше. Самый дальний объект , который можно увидеть невооруженным глазом, — это галактика Андромеды, расположенная в 2,5 миллионах световых лет от нас, но она видна только в том случае, если световое загрязнение практически отсутствует. Чтобы заглянуть дальше в космос, люди должны полагаться на телескопы. Как далеко мы можем видеть, используя самые мощные телескопы?
Размер Вселенной Это изображение представляет собой сгенерированную компьютером модель наблюдаемой Вселенной, обычно называемую Космической паутиной. Прежде чем объяснить самое большое расстояние, которое мы можем видеть, важно знать, насколько велика Вселенная. Как уже говорилось, наблюдаемая Вселенная оценивается примерно в 93 миллиарда световых лет в поперечнике. Однако это число может показаться противоречивым, поскольку самой Вселенной всего 13,8 миллиарда лет.
Известные на сегодняшний день инфляционные модели Большого Взрыва предсказывают различные значения начального размера Вселенной после завершения этапа инфляции: «… период «раздувания» … называется инфляционным периодом. Сам процесс инфляционного раздувания длится мельчайшую долю секунды, после чего начинается многомиллиардный в годах процесс хаббловского расширения Вселенной. До настоящего времени Вселенная по приведённым ниже оценкам расширилась от 108 до 1030 метров.
На приведённых рисунках видно, что время после инфляционного расширения T14 составляет порядка 1017 секунд или общепризнанные 13,8 млрд. За время жизни Вселенная увеличивается по разным оценкам до размеров 108 - 1030 метров. Рисунки из работ слева направо [6, 11, 7] Радиус Вселенной на сегодняшний день на приведённых рисунках показан порядка 108 - 1030 метров. На последнем правом из представленных рисунков нынешний радиус Вселенной равен примерно 1014 световых лет.
Где край у Вселенной? Астроном отвечает на наивные вопросы о космосе
Дело в том, что утверждение о том, что все что мы можем увидеть во Вселенной равно сфере в 13.7 млрд световых лет (Метагалактики) основывается на теории Большого взрыва. Согласно современным представлениям, размер Вселенной составляет примерно 45,7 миллиардов световых лет (или 14,6 гигапарсек). А размах вселенной (90 млрд световых лет) составит около 70,632 километров! Это значит, что на один мегапарсек (3,3 млн световых лет или три миллиарда триллионов километров) Вселенная галактики удаляются друг от друга со скоростью 73 км/с.
ВИДИМ ЛИ МЫ ВСЕЛЕННУЮ?
Только посмотрите, насколько крошечным является Солнце. Фото галактики Млечный путь 18. Но ничто не может сравниться с размерами галактики. Если уменьшить Солнце до размеров лейкоцита белой кровяной клетки , и уменьшить Галактику Млечный путь, используя тот же масштаб, Млечный путь был бы размером с США. Это потому, что Млечный путь просто огромен. Вот, где находится Солнечная система внутри него. Но мы видим лишь очень малую часть нашей галактики. Но даже наша галактика крошечная по сравнению с другими. Вот Млечный путь в сравнении с галактикой IC 1011, которая находится на расстоянии 350 миллионов световых лет от Земли. Задумайтесь, на этой фотографии, сделанной телескопом Хаббл, тысячи галактик, каждая из которых содержит миллионы звезд, каждая со своими планетами. Вот одна из галактик UDF 423, находящаяся на расстоянии 10 миллиардов световых лет.
Когда вы смотрите на эту фотографию, вы глядите на миллиарды лет в прошлое.
Согласно этой гипотезе развитие Вселенной началось с состояния горячей и плотной плазмы. Такая плазма состояла из элементарных частиц. А эволюция Вселенной продолжается с идущим расширением.
Эта гипотеза стала основой теории Большого Взрыва. В 1965 году открытие американскими специалистами реликтового излучения подтвердило догадки о горячей Вселенной. В 1998 году исследователи определили, что Вселенная расширяется с ускорением. Это открытие определило современные нам представления о природе изучаемой Вселенной.
Было введено понятие темной материи, которая содержала большую часть массы Вселенной. Эта цифра соответствует известному возрасту Вселенной, равному 13,75 млрд. А если известен возраст, то можно определить и размер наблюдаемой специалистами области Вселенной.
Что такое космос? Космическое пространство существует за пределами Земли и ее атмосферы, а также между небесными телами. Это частичный вакуум: его области определяются различными магнитными полями и «ветрами», которые преобладают внутри них и простираются до точки, в которой эти поля уступают место тем, что находятся за их пределами. Рассмотрим каждую из этих космических областей.
Околоземное пространство Область космического пространства вблизи Земли называется околоземным пространством или околоземной орбитой. Околоземное пространство охватывает различные орбиты, на которых находятся искусственные спутники, космические станции и другие космические аппараты. На высоте 100 километров над Землей начинается космическое пространство. На высоте 100 км находится линия Кармана — международная граница между атмосферой и космосом. Подробнее Межпланетное пространство Эта среда состоит из массы и энергии, которая заполняет Солнечную систему и через которую движутся все крупные тела: планеты, карликовые планеты, астероиды и кометы. До 1950 года межпланетное пространство считалось либо пустым вакуумом, либо состоящим из «эфира» — гипотетической всепроникающей среды, колебания которой проявляют себя как электромагнитные волны. На самом деле в межпланетном пространстве есть межпланетная пыль, космические лучи и горячая плазма солнечного ветра.
Температура межпланетной среды изменчива. Источник: NASA То, как межпланетная среда взаимодействует с небесными телами, зависит от того, есть ли у них магнитные поля или нет. Например, у Луны нет магнитного поля, и солнечный ветер воздействует прямо на ее поверхность. Планеты с собственным магнитным полем, такие, как Земля и Юпитер, окружены магнитосферой — их магнитное поле доминирует над солнечным. Магнитосфера защищает планету от потоков заряженных частиц солнечного ветра. Межзвездное пространство Ученые определяют начало межзвездного пространства как место, где постоянный поток вещества и магнитное поле Солнца перестают воздействовать на его окрестности. Эта граница называется гелиопаузой.
Область космического пространства, заполняемая плазмой, которая исходит от Солнца и окружает всю Солнечную систему, — это гелиосфера. На границе между гелиосферой и межзвездным пространством солнечный ветер замедляется и вступает в контакт с плазмой, поступающей из межзвездного пространства.
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.
15 фактов о размерах Вселенной, которые пополнят ваш багаж знаний
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. 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. Поэтому размер наблюдаемой вселенной намного больше ее возраста и составляет 93 млрд световых лет. Поэтому размер наблюдаемой вселенной намного больше ее возраста и составляет 93 млрд световых лет.
Самое детальное изображение Вселенной
Вот, где находится Солнечная система внутри него. Но мы видим лишь очень малую часть нашей галактики. Но даже наша галактика крошечная по сравнению с другими. Вот Млечный путь в сравнении с галактикой IC 1011, которая находится на расстоянии 350 миллионов световых лет от Земли. Задумайтесь, на этой фотографии, сделанной телескопом Хаббл, тысячи галактик, каждая из которых содержит миллионы звезд, каждая со своими планетами. Вот одна из галактик UDF 423, находящаяся на расстоянии 10 миллиардов световых лет. Когда вы смотрите на эту фотографию, вы глядите на миллиарды лет в прошлое. Некоторые из этих галактик сформировались через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва. Но помните, что эта фотография является очень, очень маленькой частью Вселенной. Это просто незначительная частица ночного неба.
Можно вполне уверенно предположить, что где-то есть черные дыры. Вот размер черной дыры в сравнении с орбитой Земли.
Важно отметить, что свет от самых дальних наблюдаемых объектов вскоре после Большого взрыва, дошёл до нас всего за 13,8 миллиарда световых лет, что значительно меньше, чем сопутствующее расстояние до этих объектов, равное 46 миллиардам световых лет, опять же из-за расширения Вселенной. Эта вертикально ориентированная логарифмическая карта Вселенной охватывает почти 20 порядков величины, уводя нас от планеты Земля к краю видимой Вселенной. Каждая большая отметка на шкале справа соответствует увеличению шкалы расстояний в 10 раз. Следовательно, при движении в любом направлении рано или поздно вы вернётесь на исходную точку.
В таком случае Вселенная может быть конечной, но без определенных границ. Открытая Вселенная: В этой модели Вселенная расширяется вечно, и пространство беспредельно. Здесь нет определённых границ, и Вселенная действительно бесконечна. 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.
В этом Лайфу помог разобраться известный популяризатор науки, доктор физико-математических наук, заведующий отделом физики и эволюции звёзд Института астрономии РАН Дмитрий Вибе. Скорее всего, все те галактики, которые наблюдает James Webb, существуют и по сей день, — подчеркнул он.
Впрочем, теоретически в телескоп действительно можно увидеть то, чего уже нет, рассказал учёный. Он привёл в пример галактику туманность Андромеды. Она расположена в 2,5 миллиона световых лет. Это значит, что свет от неё летит к нам 2,5 миллиона лет. За это время довольно многое может измениться в галактике: множество массивных звёзд вполне могут отжить свой основной век и взорваться сверхновыми, оставляя после себя чёрные дыры либо нейтронные звёзды пульсары. Получается, если мы видим в галактике Андромеды какую-то звезду, вполне возможно, что мы видим то, чего уже нет.
Кроме этого, можно достоверно сказать, что галактики за время существования Вселенной вполне могут перестать существовать в том виде, в котором появились. Они могут сталкиваться друг с другом и постепенно сливаться, таким образом создавая новую, более массивную галактику. К слову, именно это ждёт наш родной Млечный Путь — прямо сейчас к нам очень-очень медленно приближается соседняя, гораздо более крупная галактика, а именно та самая туманность Андромеды. Человечеству это вряд ли грозит катастрофой, потому что даже если мы и дотянем до таких пор что, прямо скажем, маловероятно , то к тому времени Солнце выработает свой ресурс термоядерного топлива, оно начнёт расширяться и превращаться в красного гиганта, поглощая один за другим Меркурий, Венеру и, вполне вероятно, Землю и Марс. Потому светило "сдуется" и станет белым карликом с одиноко вращающимися вокруг него безжизненными газовыми гигантами. Впрочем, кто знает: а может быть, человечество расселится на твёрдых спутниках Юпитера и Сатурна?
И вокруг неё кружатся все спиральные рукава нашей галактики, коих у неё четыре самых крупных и ещё несколько мелких. Соответственно, вместе с Солнечной системой, которая обосновалась в едва приметном рукаве Ориона. Один оборот вокруг центра галактики Солнце вместе со всеми своими планетами и с нами делает за 220 миллионов лет. Это значит, что один оборот назад на Земле было начало мезозойской эры. Так вот, это вращение создаёт впечатление, что нашу галактику утягивает в какой-то космический водоворот. Но на самом деле, как разъясняет астроном, это вовсе не так.
Астрономия 04. Необходимо выполнить несколько ключевых расчетов и сравнить их друг с другом. Из-за разных подходов к этим расчетам результат тоже может различаться, что вызывает сомнение в его точности. Дата Большого взрыва, породившего Вселенную, ранее рассчитывалась математическим методом при помощи компьютерного моделирования с использованием оценки расстояния до самых старых звезд, поведения галактик и скорости расширения Вселенной. Поскольку Вселенная расширяется с большой скоростью, то чем дальше объект находится, тем быстрее он удаляется от нас. Расстояние до объекта со скоростью его удаления связывает постоянная Хаббла — именно этот коэффициент и использовали в качестве ключевого фактора в новом исследовании для определения точного возраста Вселенной. Постоянная Хаббла названа так в честь Эдвина Хаббла , тезки космического телескопа Хаббла, который впервые рассчитал скорость расширения Вселенной в 1929 году.
Интересные факты об устройстве Вселенной
Это четвертая по яркости звезда в ночном небе и самая яркая в Северном небесном полушарии. Бело-голубой сверхгигант. Название по-арабски значит «нога» имеется в виду нога Ориона. Имеет визуальную звёздную величину 0,12m.
Красный сверхгигант, интенсивно теряющий газ из атмосферы, полуправильная переменная звезда, блеск которой изменяется от 0,0 до 1,3 звёздной величины. VY Большого Пса лат. VY Canis Majoris, VY CMa — чрезвычайно богатый кислородом красный гипергигант или красный сверхгигант и пульсирующая переменная звезда, расположенная на расстоянии 1,2 килопарсеков 3900 световых лет от Земли в созвездии Большого Пса.
Это одна из самых больших известных звёзд по радиусу, один из самых ярких и массивных красных сверхгигантов, а также одна из самых ярких звёзд в Млечном Пути. UY Щита — звезда красный сверхгигант в созвездии Щита. Находится на расстоянии 9500?
Одна из самых больших и самых ярких известных звёзд. По оценкам учёных, радиус UY Щита равен 1708 радиусам Солнца, диаметр 2,4 миллиарда км 15,9 а. На пике пульсаций радиус может достигать 1900 радиусов Солнца.
Объём звезды примерно в 5 миллиардов раз больше объёма Солнца. Галактика NGC 1277 компактная линзовидная галактика в созвездии Персей. Галактику открыл британский астроном Лоренс Парсонс.
Звёздное население галактики очень старое, звездообразование в ней завершилось более 8 млрд лет назад[5]. Находится на расстоянии 220 млн световых лет от Земли 73 Мпк. Входит в состав Скопления Персея.
Она здесь прохо видна на этом снимке, но видны свех-звезды как маленькие кружочки слева.
Мы знаем, что видимая Вселенная протянулась на десятки миллиардов световых лет. Единственный способ хоть как-то осознать такие величины — это попытаться раздробить их на более мелкие части вплоть до более или менее понятного нам размера собственной планеты. Прямой рейс Дубай — Сан-Франциско. Самолёт преодолевает расстояние в 13 тыс. Диаметр Солнца в 100 раз больше. Расстояние от Земли до Солнца в 100 раз больше диаметра нашей звезды и составляет примерно 150 млн км.
Среднее расстояние от Земли до Солнца называют астрономической единицей и часто используют для измерения расстояний в космосе. Например, автоматический зонд «Вояджер-1», который запустили в 1977 году и который путешествует со скоростью 18 км в секунду, находится сейчас на расстоянии 137 астрономических единиц от Солнца. Другие звёзды намного дальше от нас, чем Солнце. Ближайшая из них, Проксима Центавра, находится в 270 тыс. Расстояние от Солнца до Проксимы Центавра примерно равняется расстоянию в 30 млн Солнц. В серии романов «Автостопом по галактике» бюрократы-вогоны шокированы, что земляне не полетели на Проксиму Центавра, чтобы получить уведомление о сносе Земли. Смысл шутки заключается в абсолютно нереальном расстоянии.
Расстояние между звёздами в нашей галактике, Млечном пути, — примерно 4 световых года.
Проценты очень медленно меняются, так как Солнце превращает водород в гелий в своём ядре. Температура достигает 15. Мощность Солнца в 386 миллиардов мегаватт обеспечивается реакциями ядерного синтеза. Каждую секунду около 700. Солнечная система Наша Солнечная система состоит из центральной звезды Солнца и девяти планет: Меркурия, Венеры, Земли, Марса, Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна и Плутона, а также многочисленных лун, миллионов скалистых астероидов и миллиардов ледяных комет. Это красный гипергигант в созвездии Большого Пса.
Её радиус больше радиуса Солнца в 1800-2200 раз, а диаметр составляет 3 миллиарда километров. Если бы её поместили в нашу Солнечную систему, её поверхность протянулась бы за орбиту Сатурна. Некоторые астрономы не согласны с данным утверждением и считают, что звезда VY Большого Пса на самом деле гораздо меньше, всего в 600 раз больше Солнца, и растянулась бы только до орбиты Марса. Самое большое количество воды из когда-либо обнаруженных Астрономы обнаружили самую большую и старую массу воды, из когда-либо обнаруженных во Вселенной. Гигантское облако возрастом в 12 миллиардов лет несёт в себе в 140 триллионов раз больше воды, чем все океаны Земли вместе взятые. Облако водяного пара окружает сверхмассивную чёрную дыру, называемую Квазар, расположенную в 12 миллиардах световых лет от Земли.
Космическое микроволновое фоновое излучение Рисунок показывает эволюцию Вселенной, начиная с Большого взрыва слева, за которым следует появление космического микроволнового фона. Образование первых звезд завершает космические темные века, за которыми следует образование галактик. Самое дальнее физическое расстояние, которое мы можем видеть, — это космическое микроволновое фоновое излучение CMBR. Реликтовое излучение можно рассматривать как эхо Большого взрыва, поскольку это оставшееся излучение от рождения Вселенной. Реликтовое излучение само по себе является самым дальним возможным расстоянием, которое люди могут видеть, поскольку оно представляет собой момент, когда Вселенная стала прозрачной для света. Хотя свет действительно существовал до реликтового излучения, газ и пыль были просто слишком плотными, чтобы свет мог покинуть пространство и пересечь его. Реликтовое излучение образовалось всего через 380 000 лет после Большого взрыва, поэтому в случае CMBR мы видим Вселенную еще до образования первых звезд.
Видимая Вселенная
Специалисты заявили, что размеры NGC 6872 в поперечнике (то есть от начала одного «хвоста» до конца другого по диагонали) составляют 522 тысячи световых лет. Ученые Национального аэрокосмического агентства (НАСА) США обнаружили доказательства возможной жизни на планете, находящейся на расстоянии более 100 световых лет от Земли. Сегодня этот край определяется как 15 миллиардов световых лет, но это ещё не значит, что Вселенная там и заканчивается.