Какво прави нашата галактическа муха с огромна скорост? Законът на Хъбъл, който оценява скоростта на отстраняване на галактиката от нас, е пряко пропорционален на разстоянието до галактиките, които летят.

Законът на Хъбъл привидно степента на отстраняване на галактиката от нас е пряко пропорционална на разстоянието до него. Връщайки се от Първата световна война, Едуин Хъбъл получи работа в алпийската астрономическа обсерватория, която планина Уилсън в Южна Калифорния, която през тези години беше най-добрият в света при възприятието. Използвайки най-новия си телескоп рефлектор с диаметър на основното огледало от 2.5 m, той провежда серия от любопитни измервания, завинаги претоварваше нашите идеи за вселената. Всъщност, Хъбъл, предназначена да проучи един предишен астрономически проблем - естеството на мъглявите. Тези мистериозни предмети, започващи от XVIII век, притеснени учени с тайнствеността на техния произход. До XX век някои от тези мъглявини бяха дадени от звездите и решени, но повечето облаци остават мъгливи - и по своя характер, по-специално. Има ученици и се зачудиха: и къде, всъщност тези мъгливи формации са в нашата галактика? Или някои от тях са други "острови на Вселената", ако се изразяват от усъвършенствания език на тази епоха? Преди да влезе в телескопа на планината Уилсън през 1917 г., този въпрос е бил чисто теоретично, тъй като за измерване на разстоянията до тези мъглявини не са налични технически средства. Той започва изследователския си Hubble най-много, може би от незапомните времената на мъглявината Андромеда. До 1923 г. той успя да помисли, че покрайнините на тази мъглявина са натрупани от отделни звезди, някои от които принадлежат към класа на cefeide променливи (според астрономическата класификация). Гледайки променливата на Cefeide за достатъчно дълго време, астрономите измерват периода на промяна на нейната осветеност и след това в зависимост от периода на периода, количеството светлина, излъчвано от него. За да разберете по-добре какво е следващата стъпка да се даде такава аналогия. Представете си, че стоите в изключително тъмната нощ и тук някой включва електрическа лампа. Тъй като нищо друго освен тази далечна крушка, вие не виждате около себе си, почти невъзможно е да се определи разстоянието до него. Може би е много светло и светва далеч, а може би затъмняват и блестяха наблизо. Как да определим? И сега си представете, че по някакъв начин успяхте да научите захранването на лампата - да кажем, 60, 100 или 150 вата. Задачата е незабавно опростена, защото според видимата светлина лесно можете да оцените геометричното разстояние до него. Така че: измерване на периода на промяна на светлината на Cefeid, астрономът е около същата ситуация като вас, изчислявайки разстоянието до отдалечената лампа, знаейки го със светлина (радиационна мощност). Първото нещо, което Хъбъл е направил, - изчисли разстоянието до Cefeid на огнища на андромеда мъглявина, и следователно до най-но мъглявината: 900 000 светлинни години (по-точно предназначени преди Galaxy Andromeda, както сега е наречено, е 2,3 милиона Светли години. - Прибл. Авторът) - т.е. мъглявината е далеч отвъд млечния път - нашата галактика. Скачайки тази и друга мъглявина, Хъбъл дойде на основното заключение за структурата на Вселената: тя се състои от набор от огромни звездни клъстери - галактики. Това са тези, които ни струват в небето на далечни мъгливи "облаци", тъй като не можем да разгледаме отделни звезди върху такова огромно премахване. Всъщност това откриване ще има достатъчно Хъбъл за световно признание на заслугата си пред науката. Ученият обаче не е бил ограничен до това и забеляза друг важен аспект в получените данни, кои астрономи са наблюдавани преди, но е трудно да се тълкува. А именно: наблюдаваната дължина на спектралните светлинни вълни, излъчвана от атоми от отдалечени галактики, е малко по-ниска от дължината на спектралните вълни, излъчвани от същите атоми в условията на земните лаборатории. Това е, в спектъра на емисиите на съседните галактики, квантът на светлината, излъчван от атома с електронен скок от орбита в орбита, се измества по честота в посоката на червената част на спектъра в сравнение с подобен размер, излъчван от същия атом на земята. Хъбъл пое смелостта да тълкува това наблюдение като проявление на доплеровия ефект, което означава, че всички наблюдавани съседни галактики се отстраняват от земята, тъй като почти всички галактически обекти извън млечния път има червено спектрално преместване, пропорционално на скорост на отстраняването им. Най-важното нещо, Hubble успя да сравнява резултатите от измерванията на разстоянията си на съседни галактики (според наблюденията на cefeide променливи) с измервания на скоростта на тяхното отстраняване (при червено изместване). И Хъбъл разбра, че по-далеч от нас е галактиката, толкова повече скорост е премахната. Това е най-явлението на центрострепиталното "движение" на видимата вселена с нарастваща скорост като отстраняване от местната точка на наблюдение и се нарича името на закона на Хъбъл. Това е много просто математически: v \u003d hr където v е скоростта на отстраняване на галактиката от нас, R е разстоянието до него и h е така нареченият постоянен Хъбъл. Последното се определя експериментално, а днес се оценява спрямо около 70 км / (от · MPK) (километри в секунда за Megaparsec; 1 MPK е приблизително 3,3 милиона светлинни години). И това означава, че галактиката, отстранена от нас на разстояние от 10 мегапарсек, избяга от нас със скорост от 700 км / сек, галактиката е премахната със 100 IPCs - със скорост от 7000 км / и и т.н. и, макар и първоначално Hubble Той стигна до този закон въз основа на наблюдението на само няколко най-близки галактики, нито един от многото от тези, открити оттогава, все повече и по-отдалечени от млечния път на галактики на видимата вселена от действията на този закон не пада. Така че, най-важното - това би изглеждало - невероятна последица от закона на Хъбъл: Вселената се разширява! Това изображение е ясно за мен: галактиките са стафиди в бързо външно тесто за мая. Представете си си микроскопично създание на един от Rayminum, тесто, за което изглежда прозрачно: и какво ще видите? Тъй като тестото се издига, всички останали стафиди се изтриват от вас, а по-нататък Реймина, толкова по-бързо се изважда от вас (тъй като има по-разширяващ се тест между вас и далечни стафиди, отколкото между вас и най-близките стафиди). В същото време ще изглежда, че точно сте в самия център на разширяващ се универсален тест и няма нищо странно в това - ако сте били на друга стафида, ще видите и всичко в точност. Така че галактиките изтичат по една проста причина: тъканта на световното пространство се разширява. Всички наблюдатели (и ние не сме изключение) смятат себе си в центъра на Вселената. Най-добре е това да формулира мислител на XV век Николай Кузански: "Всяка точка е центърът на безграничната вселена."

Следващият етап от организацията на материята във Вселената - галактика. Типичен пример е нашата галактика - млечният начин. Той съдържа около 10 11 звезди и има форма на тънък диск с удебеляване в центъра.
На фиг. 39 схематично показва структурата на нашия галактически млечен път и позицията на слънцето в един от спираловидните ръкави на галактиката е посочена.

Фиг. 39. Структурата на галактиката Млечен път.

На фиг. 40 показва проекцията в равнината на 16-те най-близки съседи на нашата галактика.

Фиг. 40. 16-те най-близки съседи на нашата галактика, предназначени за самолета. BMO и MMO - голям и малък облак Магеланов

Звездите в галактики са неравномерно разпределени.
Размерите на галактиките варират от 15 до 800 хиляди светлинни години. Масата на галактиките варира от 10 7 до 10 12 на масата на слънцето. Основният брой звезди и студен газ се концентрира в галактики. Звездите в галактики се държат от общото гравитационно поле на галактиката и тъмната материя.
Нашият Galaxy Milky Way е типична спирална система. Звездите в галактиката заедно с цялостното въртене на галактиките също имат свои собствени скорости по отношение на галактиката. Орбиталната скорост на слънцето в нашата галактика е 230 км / и. Собствената скорост на слънцето по отношение на галактиката е
20 km / s.

Откриването на света на галактиките принадлежи на Е. Хъбъл. През 1923-1924 г. наблюдава промени в светлината на Cefeide, които са в отделни мъглявина, той показа, че за мъглявите мъглявина са галактики, разположени извън нашата галактика - млечния път. По-специално, той откри, че мъглявината на Андромеда е друга звезда - галактика, която не е част от нашия галактически Млечен път. Андромеда мъглявина е спирала галактика, разположена на разстояние 520 PDA. Надзорният размер на мъглявината Andromeda е 50 PDA.
Проучване на скоростта на лъчите на отделните галактики, Хъбъл направи изключително откритие:

H \u003d 73.8 ± 2.4 km · s -1 · megaparsek -1 - параметърът на Hubble.

Фиг. 41. Първоначалният график на Хъбъл от работата на 1929 година

Фиг. 42. Скоростта на отстраняване на галактиките в зависимост от разстоянието до Земята.

На фиг. 42 В началото на координатата, площадът на скоростите на галактиките и разстоянията до тях, въз основа на които Е. Хъбъл произтича от отношението (9).
Откриването на Хъбъл имаше праистория. През 1914 г. астроном V. slofer показва, че андромеда мъглявина и още няколко мъглявина се движат по отношение на слънчевата система със скорости от около 1000 км / ч. Е. Хъбъл, който работи по най-големия телескоп в света с основното огледало с диаметър 2,5 м от Обсерваторията Wilson в Калифорния (САЩ), управлявана за първи път за разрешаване на индивидуални звезди в мъглявината Андромеда. Сред тези звезди бяха звезда Толета, за която е известна връзката между периода на промените в светлината и осветеността.
Знаейки светлината на звездата и скоростта на звездата, Е. Хъбъл получи зависимостта на скоростта на отстраняване на звездите от слънчевата система в зависимост от разстоянието. На фиг. 41 показва график от първоначалната работа на Е. Хъбъл.

Фиг. 43. Космически телескоп на Хъбъл

Доплер ефект Doppler ефект - промяна на честотата, записана от приемника, когато източникът или приемникът се движи. Ако движещ се източник излъчва светлина, имаща честота ω 0, след това честотата на светлината, записана от приемника, се определя от връзката c е скоростта на светлината във вакуум, V е скоростта на движение на радиационния източник по отношение на радиационния приемник, θ е ъгълът между посоката на източника и вектора на скорост в референтната система приемник. θ \u003d 0 съответства на радиалното отстраняване на източника от приемника, θ \u003d π съответства на радиалното приближение на източника към приемника.

Радиационната скорост на небесните обекти - звезди, галактики - определят, измерването на промяната в честотата на спектралните линии. Когато източникът на радиация е отстранен от наблюдателя, възникват дължини на вълните в посока на по-дълги дължини на вълните (червено изместване). Когато източникът на радиация се приближи до наблюдателя, възникват дължини на вълните в посока на по-къси дължини на вълните (синьо офсет). Чрез увеличаване на ширината на разпределението на спектралната линия можете да определите температурата на излъчващия обект.
Хъбъл разделя галактиките чрез външния им вид за три големи класа:

елиптични (д),

спирала (и),

нередовен (IR).

Фиг. 44. Видове галактики (спирални, елиптични, нередовни).

Характерна черта на спираловидните галактики са спирални клони, простиращи се от центъра около звездния диск.
Елиптичните галактики са структурни системи на елиптичната форма.
Нераздалените галактики се разпределят за външно хаотична, нотална структура и нямат някаква специфична форма.
Такава класификация на галактиките отразява не само техните външни форми, но и свойствата на звездите, включени в тях.
Елиптичните галактики се състоят главно от стари звезди. В нередовни галактики основният принос към радиацията дава на звездите по-млади от слънцето. Звездите от всички възрасти се намират в спираловидните галактики. Така разликата в появата на галактиките се определя от естеството на тяхната еволюция. В елиптичните галактики, образуването на звезди почти преустанови милиарди години. В спираловидни галактики образуването на звезди продължава. В нередовни галактики образуването на звезди се случва като интензивно като милиарди години. Почти всички звезди са концентрирани в широк диск, от който е междузвездният газ.
Таблица 19 показва относителното сравнение на тези три вида галактики и сравняване на техните свойства въз основа на E.Habble анализ.

Таблица 19.

Основните видове галактики и техните свойства (от Е. Хъбъл)
Spiral.	Елиптичен	Любест
Процент във вселената
Форма и структурни свойства
Плоски звезди и газ със спирални ръкави сгъстяване в центъра. Ядрото на по-старите звезди и приблизително сферичен хало (междузвезден газ, някои звезди и магнитни полета)

Понастоящем, според астрономическите наблюдения, е установено това Вселената в голям мащабен хомоген. Всичките му площи по размер от 300 милиона светлинни години и изглеждат по-вероятно. В по-малък мащаб вселената има области, в които се намират натрупването на галактики и, напротив, празнота, където има малко тях.

Галактиката се нарича система от звезди с общ произход и привличане, свързани със силите. Galaxy, в която се намира нашето слънце - Млечен път

Разстоянията до небесните тела в астрономията се определят по различен начин в зависимост от това близо или далеч от нашата планета тези обекти са разположени. В космоса е обичайно да се използват следните единици за измерване на разстояния:

1 A.E. ( астрономическа единица) \u003d (149597870 2) km;

1 бр парсец) \u003d 206265 A.E. \u003d 3,086 · 10 m;

1 с.Г. ( светлинна година) \u003d 0.307 PC \u003d 9.5 · 10 m. Светлинната година е пътят, който светлината минава за годината.

В тази статия се предлага метод за определяне на разстояния до далечни галактики върху "червено изместване", т.е. Чрез увеличаване на дължините на вълните в спектъра на наблюдавания източник на дистанционен радиация в сравнение със съответните дължини на вълните на линиите в референтните спектри.

Под източника на светлината те разбират радиацията на далечни галактики (най-светлите звезди или плюви, които проникват в тях). Под " червено изместване"- смяна на спектралните линии в спектрите на химични елементи, от които тези обекти се състоят в дълга вълна (червена) страна, в сравнение с дължини на вълните в спектрите на референтните елементи на земята. "Червената смяна" се дължи на ефекта на доплера.

Доплер ефект Това е, че радиацията, изпратена от източника, отстраняването от фиксирания приемник, ще бъде приета като по-дълга вълна, в сравнение с радиацията от същия фиксиран източник. Ако източникът се приближава към приемника, тогава дължината на вълната на регистрирания сигнал, напротив, ще намалее.

През 1924 г. съветският физик Александър Фридман прогнозира, че вселената се разширява. В момента наличните данни показват, че еволюцията на Вселената започва от Голяма експлозия.Преди около 15 милиарда години вселената беше точка (нарича се точка на сингулярност), Към което, поради най-силната гравитация в нея, много висока температура и плътност, известните закони на физиката не са приложими. В съответствие с приет модел, вселената започна да изпуска от точката на сингулярност с нарастващо ускорение.

През 1926 г. са получени експериментални доказателства за разширяването на вселената. Американски астроном Е.Хабъл, когато се учи с телескопски спектри на далечни галактики, отвори червеното смяна на спектралните линии. Това означаваше, че галактиките се отстраняват един от друг и се увеличават с разстояние. Hubble построи линейна връзка между разстоянието и скоростта, свързана с доплеров ефекта ( право на Хъбъл):

(1) където

r. - разстояние между галактиките;

v -скоростта на отстраняване на галактиките;

Н.- постоянен Хъбъл. Стойност Н. Това зависи от времето, преминало от началото на разширяването на вселената до настоящия момент и се променя в диапазона от 50 до 100 км / и · MPK. В астрофизиката, като правило, използвайте h \u003d 75 km / s · mpk. Точността на определянето на постоянния Hubble е

0.5 km / s · MPK;

от- скоростта на светлината във вакуум;

Z.- Червена дължина на вълната, т.нар. Космологичен фактор.

(2) където

- дължина на вълната, взета от радиационния приемник;

- дължината на вълната на излъчване от обекта.

Така, измерването на величината на изместване на линиите, например йонизиран водород (Н +) във видимата част на спектъра, може да бъде определена с формула (2) на червеното му изместване Z.и използвайки закона на Хъбъл (1), изчислете разстоянието до него или скоростта на отстраняването му:

Процедура за извършване на работа

1. Обадете се на програмата "Определяне на разстоянието до Galaktik" на работния плот на компютъра. Районът на Вселената с девет различни галактики, наблюдаван от повърхността на Земята, ще се появи на екрана на монитора. В горната част на екрана се появява спектър от видима светлина и дължината на дължината на вълната на йонизиран водород Н +.

2. Инсталирайте курсора на галактиката, посочена от учителя и кликнете върху клавиша.

3. Запишете дължината на вълната в таблицата за измерване и λ Излъчван от тази галактика, когато бъде премахната.

В относителната близост до нашата галактика млечният път на астрономите открил няколко малки галактики, които ги накараха да мислят за известните за тях закони. Тези галактики образуват цялостен пръстен с диаметър 10 милиона светлинни години и отлети от нас с такава висока скорост, че учените не могат да намерят ясно обяснение на такъв бърз обрат.

Намирането на аналоговете между основната структура и голяма експлозия, учените са уверени, че тя е оформена и получава скорост чрез сближаване на Млечния път и галактиката Андромеда в далечното минало.

Проблемът е в едно: учените не могат да разберат защо с такова разделение тези малки галактики получават такава висока скорост.

"Ако теорията на Айнщайн е вярна, нашата галактика никога не би могла да се обърне към Андромеда, за да хвърли нещо с подобна скорост", обясни Джао Хонгшън от Университета "Св. Андрюс" (Шотландия), автор на изследването, публикувано в списанието Mnras. .

Джао с колеги проучва движенията на този пръстен на малки галактики, които заедно с Млечния и галактиката Андромеда са част от така наречената местна група, която включва минимум 54 галактики. Нашата спирална галактика млечна пътека и съседната галактика Андромеда споделят 2,5 милиона светлинни години, но за разлика от най-известните галактики, нашият съсед не се изважда от нас и се възползва със скорост над 400 км / в.

Използвайки стандартния космологичен модел в изчисленията (така наречения λcdm модел), учените предполагат, че след 3,75 милиарда години две галактики трябва да се сблъскат, а още няколко милиарда години, този сблъсък ще доведе до силно унищожаване на галактики и образуването на нов. Но ако тези галактики се приближат сега, може ли да се доближат в миналото?

През 2013 г. отборът Джао предложено Преди 7-11 милиарда години млечният път и Андромеда вече са летяли един от друг за много близко разстояние.

Това доведе до "цунами като" вълни в тях, благодарение на които бяха изхвърлени по-малки галактики, които се наблюдават днес, които летят от нас.

Подобно сближаване на две галактики са известни на астрономите (на илюстрацията на бележката - подходът на Galaxies на NGC 5426 и NGC 5427). Въпреки това, те се разпръскват твърде бързо. "Високите галактически радиални скорости на някои галактики на местната група бяха причинени от силите, действащи върху тях, които нашият модел не взема предвид", сключили в статията. Освен това, в общото минало на Млечния път, Андромеда и тези летящи галактики не се съмняват, ако са, защото са около една и съща равнина, те твърдят учени.

"Дистрибуцията на пръстена е много специфична. Тези малки галактики приличат на дъждовни капки, които летят от въртящ се чадър - обясни съавтор на изследването на индона бани.

- Според моите оценки, възможността случайно разпределените галактики да се подреждат по подобен начин, възлиза на 1/640.

Проследих произхода си пред динамичното събитие, което се случи, когато вселената беше два пъти по-млада.

Λcdm модел - който отчита присъствието във вселената на обичайния (бариен въпрос, тъмна енергия, описана в уравненията на Айнщайн под формата на постоянна λ) и студена тъмна материя.

Проблемът с описания сценарий на отделянето на малки галактики е не само в хипотетичното нарушение на модела λcdm. Изчисленията показват, че такова близко сближаване на Млечния път и Андромеда в миналото е да доведе до тяхното сливане, което е известно, не се случи.

"Така че висока скорост (галактики) изисква 60 пъти по-голяма маса със звезди, отколкото днес в Млечния път и Андромеда. Въпреки това, триенето, което би възникнало между масивния ореол от тъмната материя в центъра на Галактик и тези звезди ще доведе до тяхното сливане, а не до 2,5 милиона долара, което се случи ", обясни Банер.

"Науката се развива чрез предизвикателства", казва Марсил Павловски, астрофизик от Калифорнийския университет в IRWER. - Това е гигантски пръстен, създава сериозно предизвикателство към стандартната парадигма. "

Дори астрономите не винаги разбират правилно разширяването на Вселената. Надуваем балон - стар, но добра аналогия на разширяването на вселената. Галактиките, разположени на повърхността на топката, са все още, но тъй като вселената се разширява, разстоянието между тях се увеличава и размерите на самите галактики не се увеличават.

През юли 1965 г. учените обявиха откриването на очевидни признаци за разширяване на вселената от по-горещо и плътно първоначално състояние. Намериха охладена осветяване на голяма експлозия - релителна радиация. От тази точка разширяването и охлаждането на Вселената се формираха в основата на космологията. Космологичната експанзия дава възможност да се разбере как са формирани прости структури и как те постепенно се развиват в комплекс. 75 години след откриването на разширяването на Вселената, много учени не могат да проникнат в истинското му значение. James Peebly Peebles, космолог от Принстънския университет, който изследва реликтна радиация, пише през 1993: "Струва ми се, че дори специалистите не знаят каква е важността и възможността за горещ голям модел експлозия."

Известни физици, авторите на астрономията учебници и популяризирането на науката понякога дават неправилно или изкривено тълкуване на разширяването на вселената, което формира основата на големия модел експлозия. Какво имаме предвид, когато казваме, че вселената се разширява? Без съмнение, обърквайки факта, че сега говорят за ускоряване на експанзията и ни поставя в задънена улица.

Общ преглед: Пространство недоразумение

* Разширяването на Вселената е една от основните концепции на съвременната наука - все още получава различно тълкуване.

* Не възприемайте термина "голяма експлозия" буквално. Той не беше бомба, избухнала в центъра на Вселената. Това беше експлозията на самото пространство, което се случи навсякъде, точно както се разширява повърхността на надутия балон.

* Разбирането на различията между разширяването на пространството и разширяването в пространството е изключително важно, за да се разбере какъв е размерът на вселената, скоростта на галактиките на галактиките, както и възможността за астрономически наблюдения и естеството на ускорението на разширяването, което вероятно ще изпитате вселената.

* Големият модел на експлозия описва само това, което се случи след него.

Какво е удължението?

Когато нещо познато се разширява, например, мокро място или римската империя, те стават повече, границите им се отдалечават и те започват да заемат по-голям обем в космоса. Но вселената изглежда няма физически ограничения и няма къде да се движи. Разширяването на нашата вселена е много подобно на притока на балона. Разстоянието до далечни галактики се увеличават. Обикновено астрономите казват, че галактиките се отстраняват или бягат от нас, но не се движат в пространството като фрагменти от голямата бомба в експлозия. Всъщност пространството между нас и галактиките се разширява, хаотичното движение вътре в почти фиксирани клъстери. Реликционното излъчване изпълва вселената и служи като референтна система, подобна на гумената повърхност на балона, по отношение на това, което движението може да бъде измерено.

Да бъдеш извън топката, виждаме, че разширяването на усукваната двуизмерна повърхност е възможно само защото е в триизмерно пространство. В третото измерение се намира центърът на топката, а повърхността му се разширява в заобикалящия си обем. Въз основа на това би било възможно да се заключи, че разширяването на триизмерния ни свят изисква присъствието на четвъртото измерение в пространството. Но според общата теория на относителността на Айнщайн, пространството е динамично: може да се разшири, свиване и огъване.

Задръстване

Вселената е самодостатъчна. Нито Центърът не се изисква да се разширява от него, нито свободно пространство отвън (където и да е) да се разшири там. Вярно е, че някои от най-новите теории, като теория на струните, постулат присъствието на допълнителни измервания, но при разширяване на нашата триизмерна вселена, те не са необходими.

В нашата вселена, като на повърхността на балона, всеки обект се отличава от всички останали. Така голямата експлозия не беше експлозия в космоса, а по-скоро беше експлозия на самото пространство, което не се случи на определено място и след това не се разраства в заобикалящата му празнота. Това се случи навсякъде по едно и също време.

Каква беше голямата експлозия?

Погрешно: Вселената е родена тогава, когато веществото, като бомба, експлодира на определено място. Налягането беше високо в центъра и ниско в заобикалящата празнота, което предизвика откровение на вещество.

Дясно: Това беше експлозията на самото пространство, което доведе до движението. Нашето пространство и час станаха в Големия взрив и започнаха да се разширяват. Никъде беше центърът, защото Условията бяха навсякъде същото, не беше разлика в налягането на редовна експлозия.

Ако си представите, че превъртаме филма в обратен ред, ще видим как всички области на вселената са компресирани и галактиките се приближават до всички заедно в голяма експлозия като автомобили в пътното движение. Но сравнението не е завършено тук. Ако беше за инцидента, тогава можете да шофирате около сладкото, като сте чули съобщенията за това по радиото. Но голямата експлозия беше катастрофа, която можеше да се избягва. Прилича на начина, по който повърхността на земята и всички пътища се смееха, но автомобилите ще останат за същия размер. В крайна сметка колата ще се изправи и не може да се предпази от това. Също така голяма експлозия: той се случи навсякъде, за разлика от бомбената експлозия, която се появява в определена точка, а фрагментите излизат във всички посоки.

Теорията на голямата експлозия не ни дава информация за размера на Вселената и дори да е ограничена или безкрайна. Теорията на относителността описва как всяко пространство се разширява, но нищо не се казва за размера или формата. Понякога космолозите казват, че вселената някога е била повече грейпфрут, но те означават само тази част от нея, която сега можем да наблюдаваме.

В жителите на мъглявите Андромеда или други галактики техните наблюдавани вселени. Наблюдателите, разположени в Андромеда, могат да видят галактиките, които не са достъпни за нас, просто защото те са малко по-близо до тях; Но те не могат да разгледат онези, които разглеждаме. Тяхната наблюдавана вселена също е с размер на грейпфрут. Можете да си представите, че ранната вселена е подобна на куп от тези плодове и безкрайно разтягане във всички посоки. Така че, идеята, че голямата експлозия е "малка", погрешно. Пространството на Вселената е безкрайно. И тъй като не е нито притискане, тя ще остане.

По-бърза светлина

Изпълненията за грешка са свързани с описание на количествено разширение. Скоростта, с която се увеличава разстоянието между галактиките, подлежи на прости модели, идентифицирани от американския астроном Едуин Хъбъл (Едуин Хъбъл) през 1929 г.: Степента на отстраняване на галактиката V е пряко пропорционална на разстоянието от нас D, или V \u003d HD. Съотношението на пропорционалността Н се нарича константа на Хъбъл и определя скоростта на разширяване на пространството както около нас, така и около всеки наблюдател във Вселената.

Някои объркват факта, че не всички галактики са обект на закона на Хъбъл. Най-близкият до нас голяма галактика (Андромеда) обикновено се движи към нас, а не от нас. Такива изключения са, тъй като законът на Хъбъл описва само средното поведение на галактиките. Но всеки от тях може да има собствено движение, тъй като галактиките гравитационните се засягат взаимно, като например нашата галактика и Андромеда. Дистанционните галактики също имат малки хаотични скорости, но с голямо разстояние от нас (с голяма стойност г), тези случайни скорости са незначителни по отношение на фона на високите скорости на отстраняване (V). Ето защо, за далечни галактики, законът на Хъбъл се извършва с висока точност.

Според закона Hubble, вселената се разширява не при постоянна скорост. Някои галактики се отстраняват от нас със скорост от 1000 km / s, други, които са два пъти повече, колкото и скоростта от 2 хиляди км / и и др. Така законът на Хъбъл показва, че, започвайки от определено разстояние, наречено Hubblovsky, галактиките се отстраняват с превъзходна скорост. За измерената стойност на константата на Хъбъл, това разстояние е около 14 милиарда светлинни години.

Но дали частната теория на относителността на Айнщайн не твърди, че нито един обект не може да има скорост над скоростта на светлината? Такъв въпрос, поставен в задънена улица, много поколения ученици. А отговорът е, че частната теория на относителността е приложима само за "нормални" скорости - за движение в пространството. В закона на Хъбъл говорим за процента на отстраняване, причинен от разширяването на самия пространство, а не от движението в пространството. Този ефект от общата теория на относителността не се подчинява на частната теория на относителността. Наличието на скорост на отстраняване над скоростта не нарушава частната теория на относителността. Все още е вярно, че никой не може да настигне лъч светлина.

Може ли галактиките да премахнат със скорост над скоростта на светлината?

Погрешно: Частната теория на относителността на Айнщайн го забранява. Помислете за площта, съдържаща няколко галактики. Поради разширяването му галактиката се отстранява от нас. По-нататъшната галактика, толкова по-голяма е скоростта му (червени стрелки). Ако скоростта на светлината е лимит, тогава скоростта на отстраняване трябва в крайна сметка да стане постоянна.

Дясно: Разбира се, може би. Частната теория на относителността не разглежда скоростта на отстраняване. Скоростта на отстраняване безкрайно се увеличава с разстояния. По-нататък на определено разстояние, наречено Hubblovsky, той надвишава скоростта на светлината. Това не е нарушение на теорията на относителността, отстраняването не е причинено от отстраняването в пространството, а разширяването на самия пространство.

Мога ли да видя галактики, които се отстраняват по-бързо от светлината?

Погрешно: Разбира се, че не. Светлината от такива галактики лети с тях. Нека галактиката е за границата на разстоянието между Хъбъл (сфера), т.е. Той се отстранява от нас по-бързо от скоростта на светлината. Тя излъчва фотон (отбелязано жълто). Докато фотонът лети през пространството, той се разширява. Разстоянието до Земята се увеличава по-бързо от движенията на фотона. Той никога няма да ни достигне.

Дясно: Разбира се, възможно е, тъй като скоростта на разширяване се променя с времето. Първо, фотонът е наистина разрушен. Въпреки това, разстоянието на Хъбъл не е постоянно: увеличава и в крайна сметка фотонът може да влезе в сферата на Хъбъл. Веднага щом се случи, фотонът ще се движи по-бързо, отколкото земята е премахната и той ще може да ни постигне.

Протягащи фотони

Първите наблюдения, показващи, че вселената се разширява, е направена между 1910 и 1930 г. в лабораторните атоми, които излъчват и абсорбират светлината винаги на определени дължини на вълните. Същото се наблюдава и в спектрите на далечни галактики, но с изместване на дългата дължина на дължината на вълната. Астрономите казват, че радиацията на галактиката изпитва червено изместване. Обяснение Просто: При разширяване на пространството, светлинната вълна се разтяга и следователно отслабва. Ако през това време, докато светлинната вълна достигна до нас, вселената също беше два пъти, после дължината на вълната се удвои и енергията му отслабна два пъти.

Хипотеза Умора

Всеки път, когато научната американец публикува статия за космологията, много читатели ни пишат, че според тях галактиките не са всъщност отстранени от нас и че разширяването на пространството е илюзия. Те вярват, че червената промяна в галактическите спектри е причинена от нещо като "умора" от дълго пътуване. Един неизвестен процес принуждава, разпространявайки се през пространството, губят енергия и следователно зачервяване.

Тази хипотеза е повече от половин век, а на пръв поглед изглежда разумно. Но това е напълно несъвместимо с наблюденията. Например, когато звездата експлодира като свръхнова, тя мига и след това избледнява. Целият процес продължава около две седмици в тип свръхнова, кои астрономи се използват за определяне на разстоянията до галактики. През този период от време потокът от фотони излъчва. Хипотезата за лека умора казва, че по време на фотоните ще загубят енергия, но наблюдателят все още ще получи потока на фотоните с продължителност от две седмици.

Въпреки това, в разширяло пространство, не само самите фотони са опънати (и затова губят енергия), но техният поток също се разтяга. Затова отнема повече от две седмици, така че всички фотони да стигнат до земята. Наблюденията потвърждават такъв ефект. Избухването на Supernova в галактиката с червено изместване от 0.5 се наблюдава в продължение на три седмици и в галактиката с червено преместване от 1 месец.

Хипотезата за светлината на светлината противоречи на наблюденията на спектъра на реликтното излъчване и измерванията на повърхностната яркост на далечни галактики. Време е да изпратите "умората светлина" (Charles Lineviver и Тамара Дейвис).

Supernove, подобно на натрупването на галактики в Дева, помагат за измерване на космическото разширение. Наблюдаваните им свойства изключват алтернативни космологични теории, в които пространството не се разширява.

Процесът може да бъде описан по отношение на температурата. Фотоните, излъчвани от тялото, имат разпределение на енергия, което обикновено се характеризира с температура, показваща колко е горещо тялото. Когато фотоните се движат в разширяващо място, те губят енергия и температурата им се намалява. Така, вселената се охлажда в разширяването, като сгъстен въздух, излизащ от цилиндъра на скамеласт. Например, реликционната радиация сега има температура от около 3 K, докато тя е родена при температура от около 3000 К., но тъй като вселената се е увеличила в количество от 1000 пъти и температурата на фотона е спаднала едновременно . Гледането на газ в далечни галактики, астрономите директно измерват температурата на тази радиация в далечното минало. Измерванията потвърждават, че вселената се охлажда с течение на времето.

Във връзка между червеното изместване и скоростта има и някои противоречия. Червеното изместване, причинено от удължението, често се бърка с по-познато червено изместване, причинено от доплеров ефект, който обикновено прави звуковите вълни по-дълги, ако източникът на звука се изтрие. Същото важи и за светлинните вълни, които стават по-дълги, ако източникът на светлина е даден в пространството.

Doppler Red Shift и космологично червено изместване - нещата са напълно различни и са описани от различни формули. Първата следва от частната теория на относителността, която не взема предвид разширяването на пространството, а второто следва от общата теория на относителността. Тези две формули са почти еднакви за близките галактики, но се различават за отдалечени.

Според формулата за доплер, ако скоростта на обекта в пространството се приближава към скоростта на светлината, червеното му изместване има тенденция към безкрайност, а дължината на вълната става твърде голяма и следователно недостъпна за наблюдение. Ако е вярно за галактиките, най-отдалечените видими предмети в небето ще бъдат отстранени със скорост, забележимо по-ниска скорост на светлината. Но космологичната формула за червено отклонение води до друго заключение. В рамките на стандартния космологичен модел на галактиката с червено преместване от около 1.5 (т.е. получената дължина на вълната на тяхната радиация с 50% повече лабораторна стойност) се отстранява при скоростта на светлината. Астрономите вече са открили около 1000 галактики с червено преместване по-голямо от 1.5. Така че, ние знаем около 1000 обекта, които се отстраняват по-бързо от скоростта на светлината. Реликционната радиация идва с още повече разстояние и има червена промяна от около 1000. Когато горещата плазма на младата вселена е излъгала радиацията, тя е била отстранена от нас почти 50 пъти по-бързо от скоростта на светлината.

Бягане на място

Трудно е да се повярва, че можем да видим галактиките, движещи се по-бързо от скоростта на светлината, но това е възможно поради промяната в процента на разширяване. Представете си лъч светлина, която ни отива от разстоянието повече от разстоянието на Хъбъл (14 милиарда светлинни години). Той ни придвижва със скоростта на светлината спрямо нейното местоположение, но самата тя се отстранява от нас по-бързо от скоростта на светлината. Въпреки че светлината се втурва към нас с възможно най-висока скорост, тя не може да угоди на разширяването на пространството. Това напомня на детето, което се опитва да работи в обратна посока на ескалатора. Фотоните в разстоянието между Хъбъл се движат при максималната скорост, за да останат на същото място.

Може би си мислите, че светлината от зоните, отдалечена на разстояние от Хъбъл никога няма да може да достигне до нас и никога няма да го видим. Но разстоянието на Хъбъл не остава непроменено, тъй като постоянният Hubble, от който зависи от времето. Тази величина е пропорционална на скоростта на счупване на две галактики, разделени от разстоянието между тях. (Можете да използвате всякакви две галактики за изчисляване.) В моделите на Вселената, в съответствие с астрономическите наблюдения, знаменателят увеличава по-бързо числа, така че постоянният Hubble намалява. Следователно разстоянието на Хъбъл расте. И ако е така, светлината, която първоначално не достига до нас, може да бъде в разстоянието между Хъбъл. Тогава фотоните ще бъдат в зоната, която премахва по-бавната скорост на светлината, след което те ще могат да стигнат до нас.

Дали пространството червено изместване наистина - това е компенсиране на доплер?

Погрешно: Да, защото подвижните галактики се движат в пространството. В доплеров ефект леки вълни се разтягат (ставайки по-червено), когато техният източник е изваден от наблюдателя. Дължината на вълната на светлината не се променя по време на пътуването си през пространството. Наблюдателят води светлината, измерва червеното си изместване и изчислява скоростта на галактиката.

Дясно: Не, червеното пристрастие няма нищо общо с доплеров ефекта. Галактиката е почти неподвижна в пространството, така че излъчва светлината на същата дължина на вълната във всички посоки. По време на начина, по който дължината на вълната става по-голяма, тъй като пространството се разширява. Следователно, светлината постепенно се зачервява. Наблюдателят води светлината, измерва червеното си изместване и изчислява скоростта на галактиката. Космичното червено преместване се различава от доплезовото изместване, което потвърждава наблюденията.

Въпреки това, галактиката, която е изпратила светлина, може да продължи да се отстранява с превъзходна скорост. Така можем да наблюдаваме светлината от галактиките, които, както преди, винаги да се отстраняват по-бързо от скоростта на светлината. Накратко, разстоянието на Хъбъл не е фиксирано и не ни показва границите на наблюдаваната вселена.

И какво всъщност отбелязва границата на наблюдаваното пространство? Тук има и определено объркване. Ако пространството не се разшири, тогава можем да наблюдаваме най-далечния обект сега на разстояние около 14 милиарда светлинни години от нас, т.е. На разстояние, което светлината преодолява 14 милиарда години, които са преминали от най-голямата експлозия. Но тъй като вселената се разширява, пространството, пресичано от фотона, се разширява по време на пътя си. Следователно, сегашното разстояние до най-отдалечените от наблюдаваните обекти е приблизително три пъти повече - около 46 милиарда светлинни години.

Преди това космолозите смятат, че живеем в забавянето на вселената и затова можем да наблюдаваме повече и повече галактики. Въпреки това, в ускоряващата вселена, ние сме оградени от границата, отвъд която никога няма да види събитията - това е космическият хоризонт на събитията. Ако светлината от галактиките, които се отстраняват по-бързо от скоростта на светлината, ще достигнат до нас, това означава, че разстоянието на Хъбъл ще се увеличи. Но в ускоряващата вселена неговото увеличение е забранено. Отдалеченото събитие може да изпрати лъч светлина в нашата посока, но тази светлина завинаги ще остане за границата на разстоянието между Хъбъл поради ускорението на разширяването.

Както можем да видим, ускоряващата вселена напомня черна дупка, която също има хоризонта на събитията, външната страна на която не получаваме сигнали. Сегашното разстояние до нашия космически хоризонт на събития (16 милиарда светлинни години) е изцяло в границите на нашата наблюдавана област. Светлината, излъчвана от галактиките, които сега са на космическия хоризонт на събитията, никога няма да могат да достигнат до нас, защото Разстоянието, което 16 милиарда светлинни години е последователна, ще се разшири твърде бързо. Ще можем да видим събитията, които се случиха в галактиките, преди да преминат хоризонта, но никога няма да знаем за последващи събития.

В вселената всичко разширява?

Хората често мислят, че ако пространството се разшири, тогава всичко в нея също се разширява. Но това е неправилно. Разширяването като такова (т.е. инерция, без ускорение или забавяне) не произвежда никаква сила. Дължината на вълната на фотона се увеличава заедно с нарастващата вселена, тъй като за разлика от атомите и фотоните не са свързани обекти, чиито размери се определят от равновесието на силите. Промяната на експанзия наистина прави нова сила в равновесие, но не може да принуждава предмети да се разширяват или свиват.

Например, ако гравитацията стана по-силна, гръбначният ви мозък би бил притиснат, докато електроните в гръбначния стълб биха постигнали нова равновесна позиция, леко по-близо един до друг. Вашият растеж би намалял леко, но компресията ще престане. По същия начин, ако живеем във вселената с преобладаването на силите на гроба, преди много години повечето космолози смятат, че експанзията ще се забави и по-слабата компресия ще действа за всички тела, принуждавайки ги да постигнат по-малък Размер на равновесието. Но, стигайки до него, те вече нямаше да се свиват.

Колко голяма е наблюдаваната вселена?

Погрешно: Вселената е на 14 милиарда години, поради което неговата наблюдавана част трябва да има радиус от 14 милиарда светлинни години. Ще разгледаме най-отдалечените галактики - този, чиито фотони са излъчвани веднага след голямата експлозия, само сега достига до нас. Светлинната година е разстоянието от фотоната през годината. И така, фотон над 14 милиарда светлинни години

Дясно: Тъй като пространството се разширява, наблюдаваната площ има радиус повече от 14 милиарда светлинни години. Докато фотонът пътува, пространството, което пресича, се разширява. Когато достигне до нас, разстоянието до празната галактика става нещо повече от изчислено по време на полет - приблизително три пъти повече

Всъщност разширяването се ускорява, което е причинено от слаба сила, "надуване" на всички тела. Ето защо, асоциираните обекти имат размери малко повече, отколкото би било в вселената без пръскане, тъй като равновесието на силите се постига в тях с малко по-голям размер. На повърхността на земята, ускорението, насочено отвън, от центъра на планетата, е оскъден дял ($ 10 ^ (- 30) $) на нормалното гравитационно ускорение в центъра. Ако това ускорение е неизменно, то няма да принуди земята да се разшири. Само планетата отнема малко по-голям размер, отколкото би бил без отблъскване.

Но всичко ще се промени, ако ускорението не е постоянно, както вярват някои космолози. Ако отблъскването се увеличи, това може в крайна сметка да доведе до унищожаване на всички структури и да доведе до "голямо разкъсване", което не би се случило поради разширяване или ускорение като такова, но тъй като ускорението ще бъде ускорено.

И обекти във Вселената също се разширяват?

Погрешно: Да. Разширяването причинява вселената и всичко това в него. Като обект, помислете за натрупването на галактики. След като вселената стане повече, тогава клъстерът също е. Границата на клъстера (жълта линия) се разширява.

Дясно: Не. Вселената се разширява, но свързаните с тях обекти не го правят в него. Големите галактики първо се премахват, но в крайна сметка тяхната взаимна привличане пресича разширяването. Образува се клъстер от този размер, който съответства на равновесното му състояние.

Тъй като новите точни измервания помагат на космолозите да разберат по-добре разширяването и ускорението, те могат да бъдат зададени още по-фундаментални въпроси за най-ранните моменти и най-голям мащаб на Вселената. Какво предизвика експанзията? Много космолози смятат, че процесът, наречен "инфлация" (инфлацията) е виновен, специалният тип ускоряване на разширяването. Но може би е само частичен отговор: така че започна, изглежда, че вселената вече е трябвало да се разшири. А какво ще кажете за най-голямата скала за границата на нашите наблюдения? Дали различни части на Вселената по различни начини се разширяват, така че нашата вселена е просто скромна инфлационна балон в гигантски субулнуван? Никой не знае. Но се надяваме, че с течение на времето можем да дойдем да разберем процеса на разширяване на вселената.

За авторите:
Charles H. Lineweaver (Charles H. Lineweaver) и Тамара Дейвис (Тамара М. Дейвис) - астрономи от австралийската обсерватория връх Стромло. В началото на 90-те години В университета в Калифорния в Бъркли, Linevive беше група учени, които се отвориха с помощта на спътник на Cobe на реликтна радиация. Той защитава дисертацията не само върху астрофизиката, но и на историята и английската литература. Дейвис работи върху създаването на обсерваторията на Supernova / Scroweration Spane Space (Supernova и изследовател на ускорението).

Забележки към статията "парадокси на голямата експлозия"
Професор Запов Анатолий Владимирович, физически. Ft. MSU: Всички недоразумения, с които авторите на статията твърдят, са свързани с факта, че за видимост разширяването на ограничения обем на вселената в твърда референтна система най-често се разглежда (и разширяването на достатъчно малка площ За да не се вземат предвид разликата във времето на времето и галактиките в референтната земя). Оттук и представянето и експлозията, и доплезовото изместване и общото объркване със скоростта на движение. Авторите пишат и пишат правилно, тъй като изглежда в неертнур (придружаваща) координатна система, в която космолозите обикновено работят, въпреки че статията не говори пряко за него (по принцип всички разстояния и скорости зависят от избора на. \\ T Референтната система и тук винаги има някаква произволна). Единственото, което е написано, е неясно, така че това е, което не е установено, че в разширената вселена се разбира под разстоянието. Първо, авторите са скоростта на светлината, умножена по време на разпръскване, и след това се казва, че дори отчитането на разширяването, което е премахнало още повече галактиката, докато светлината беше на път. По този начин разстоянието вече е разбрано като скоростта на светлината, умножена по време на разпространението, което той би похарчил, ако галактиката престане да бъде изтрита и излъчва светлината сега. Всъщност всичко е по-сложно. Разстоянието е величината на зависимите от модела и директно от наблюдения, които не са получени, така че космолозите са добре без него, замествайки с червено преместване. Но може би по-строг подход тук и неподходящ.