Что за вселенной находится: Что лежит за пределами наблюдаемой Вселенной

Центр Вселенной: что это и где он находится

В поисках центра Вселенной: Freepick

Где искать центр Вселенной и можно ли его найти? Этим вопросом задаются не только дети, но и ученые, физики и астрономы, которые активно изучают космос. Загадочный центр они пока не нашли, но создали несколько теорий и продолжают поиски.

Что такое центр Вселенной и что там находится

Развитие науки происходит стремительно. Буквально полтысячелетия тому назад люди были уверены, что в центре Вселенной находится наша планета.

Ученые продолжали исследования небесных светил и сделали вывод, что даже в рамках Солнечной системы Земля не является центром. Позже выяснилось, что Солнечная система — часть галактики Млечный Путь, но не ее центр.

Теперь знаем, что нас окружает необъятная Вселенная, а мы ее часть. Но какова форма Вселенной и где находится центр этой системы? Для ответа на этот вопрос надо обратиться к событиям, которые происходили миллиарды лет назад.

Ученые утверждают, что начало Вселенной было связано с так называемым Большим взрывом. Большинство людей представляют его как обычный взрыв: когда все начинается с точки в горячем и очень плотном состоянии, а потом расширяется в стороны и остывает. В это время происходит удаление различных фрагментов-осколков друг от друга.

Как выглядит Вселенная, которая началась бы с такого события? Физики дали пояснение:

• Взрыв должен начинаться в одном пункте. Эта точка взрыва и была бы центром Вселенной. Потом волна должна быстро расширяться во все стороны.
• Обломки вещества двигались бы с разной скоростью. Самые быстрые сразу оказались бы снаружи.
• Чем дальше расстояние от центра взрыва, тем меньше там должно оказаться вещества.
• С течением времени плотность энергии везде становилась бы меньше, но дальше от центра она бы уменьшалась быстрее из-за рассеянности вещества на окраинах.

Где бы в такой Вселенной ни находился тот, кто выжил после взрыва, он всегда бы смог отыскать его центр.

На просторах Вселенной: Freepick

После взрыва в космосе внешний слой вещества двигался бы вовне быстрее остальных, становясь менее плотным, теряя энергию быстрее остальных слоев и демонстрируя разные свойства на разных расстояниях от центра. Также взрыв всегда куда-то расширяется, а не растягивает само пространство, раздвигая границы Вселенной. Нашей Вселенной такое описание не подходит.

По наблюдениям ученых Вселенная выглядит так:

• Она одинакова на всех расстояниях: плотность и энергия далеко и близко равны.
• Объекты, которые на высокой скорости движутся далеко от нас, совсем не похожи на те, которые располагаются ближе и движутся медленнее. Они выглядят моложе.
• На больших расстояниях объектов не становится меньше, наоборот, их количество растет.
• Поиски центра до сих пор не увенчались успехом. Более того, продолжает казаться, что в центре находимся именно мы.

Могло ли быть так, что из триллионов галактик в центре Вселенной случайно оказался Млечный Путь? А что если тот самый Большой взрыв был подстроен так, чтобы сегодня мы могли об этом рассуждать?

На все подобные вопросы современная наука отвечает отрицательно. Возможно, место, где находится Вселенная, обладает конечным размером и формой, но мы такой информацией пока не владеем. По тому, что наблюдают ученые, таких выводов сделать нельзя.

Если представить Вселенную как шарик или любой другой предмет, то следует помнить, что мы наблюдаем за самой крохотной его частью. Что еще содержится на расстояниях, пока нам недоступных? Быть может, там есть границы, а может, нет. Возможно, где-то притаился центр. Мы уверены лишь в том, что Вселенная постоянно расширяется, а плотность ее уменьшается.

Где находится центр Вселенной и есть ли он

Вопрос о местонахождении центра Вселенной обсуждают и серьезные астрономические форумы, и все те, кто интересуется астрономией и миром вокруг нас. На этот вопрос сегодня наука отвечает отрицательно, то есть центра у Вселенной нет. Но давайте все же рассмотрим этот вопрос и аргументы ученых подробнее.

Согласно общей теории относительности, в начале времен произошел не взрыв, а стартовало расширение. У Вселенной было горячее и плотное состояние, из которого она постепенно начала расширяться.

Произошло ли это в какой-то одной точке? Нет, это был особый регион с материей и энергией, которые так себя повели. После Вселенная развивалась с учетом закона гравитации и многих других сил.

Эту версию подтверждают следующие аргументы:

• Вселенная повсюду имеет схожие свойства, плотность, температуру, количество галактик.
• Судя по тем крайним точкам, которые удается наблюдать ученым, эволюция все еще продолжается.
• Если Большой взрыв в виде расширения начался на определенном участке в один и тот же момент времени, то мы часть этого процесса и до сих пор наблюдаем его.
• Свет далеких галактик и звезд, который видим, миллиарды лет идет к нам, а значит, наблюдаем их такими, какими они были это время назад.

Космическое пространство: Freepick

Что касается так называемого реликтового излучения (фоновое излучение, равномерно заполняющее Вселенную), которое, как считают некоторые ученые, исходит из центра, то и этому явлению есть объяснение:

• До Большого взрыва во Вселенной было больше излучения, чем материи.
• После первого формирования нейтральных атомов это излучение сохранилось, а потом охладилось и немного сместилось из-за расширения Вселенной.
• То, что наблюдаем как реликтовое излучение, можно считать не только остаточным свечением от Большого взрыва, но и обычным космическим явлением.

Ученые объясняют, что у Вселенной не обязательно должен быть точечный центр. То, что они называют «участком» в пространстве, где случился Большой взрыв, может быть бесконечным по размерам. Если такой центр есть, то он везде.

Кроме того, по части наблюдаемой нами Вселенной этой информации не получить. Только если бы ученые нашли край, можно было бы искать центр. Так как наша Вселенная на доступных нам расстояниях всюду выглядит одинаково, направление возможного поиска остается загадкой.

Нет такого места, где Вселенная начала свое расширение после Большого взрыва. Есть только время старта расширения. Именно это и был Большой взрыв — условие, которое повлияло на всю Вселенную в момент времени.

Поэтому когда смотрим вдаль, то смотрим в прошлое. Все направления обладают примерно одинаковыми свойствами, поэтому космическая эволюция прослеживается назад так далеко, как далеко можем проводить наблюдения.

Таким образом, пока процесс расширения Вселенной продолжается, искать ее центр бессмысленно. В теории нельзя исключить остановку расширения, ведь если у объекта меняются размеры, то он не может быть бесконечным. Если вдруг расширение прекратится, то появится центр. Но находиться он будет совсем в другом месте, а не в том, с которого все началось.

Современная наука утверждает, что центр Вселенной отсутствует и искать его бесполезно. Об этом говорят все результаты исследований астрономов, которые удалось получить на данном этапе развития научного знания. Своеобразным центром мы можем назвать не место в пространстве, а время, с которого Вселенная начала расширяться.

Оригинал статьи: https://www. nur.kz/family/school/1908665-tsentr-vselennoy-chto-eto-i-gde-on-nahoditsya/

Наша Вселенная | Астрономические мероприятия, наблюдения звездного неба в Крыму!

В этой заметке я хочу кратко и популярно описать нашу Вселенную.
Что же такое наша Вселенная? Строго это понятие не определено, но все согласны с тем, что она включает в себя весь окружающий мир.
Двигаться будем от простого. Около 13 млрд лет назад произошло некоторое событие, в результате которого начался глобальный разлет вещества — рождение Вселенной. Оно случилось сразу во всей Вселенной, которая была сжата в точку, называемую сингулярностью.

В начальной Вселенной существовали лишь самые элементарные частицы. Из них по мере расширения и остывания Вселенной сформировались электроны, протоны и нейтроны, а затем и первые атомы и молекулы. Первые несколько минут расширения нашей Вселенной происходил синтез ядер дейтерия, гелия и лития, прекратившийся до образования первых звезд. К этому моменту все вещество, равномерно заполнявшее Вселенную, разделилось на отдельные блоки: скопления галактик, сами галактики и звездные скопления внутри галактик. Это все произошло за первые полмиллиарда жизни Вселенной, дальнейшие 13 миллиардов лет шла эволюция Вселенной, заключавшаяся в превращении первичного водорода в более тяжелые элементы таблицы Менделеева (термоядерный синтез в недрах звезд) и столкновении отдельных галактик. Это основные процессы, другие не столь важные и знаем мы о них меньше.

В середине XX века был открыт так называемый «реликтовый фон». Считается, что это излучение, высвободившееся в момент образования атомов водорода. До этого момента излучение было «заперто» в веществе — плотной и очень горячей плазме. Реликтовый фон является довольно серьезным доказательством рождения Вселенной из некоторой точки, поскольку мы не наблюдаем источников его возникновения в настоящую эпоху.

Расширение Вселенной сводится к изменению масштаба координатной сетки, в узлах которой находятся галактики. Такую систему координат называют сопутствующей. Начало отсчёта обычно связывают с наблюдателем.

Несколько слов о составе Вселенной. Сейчас видимое вещество — звезды и газо-пылевые облака, по-видимому, составляют 4% массы Вселенной. 96% оставшейся массы  — неизвестное вещество, которое проявляет себя только гравитационно. Из этих 96% более 70 процентов — «темная энергия», обладающая свойством антигравитации и вызывающая разлет удаленных галактик, а еще процентов 25 — «темная материя», окружающая каждую галактику и влияющая на вращение звезд в ее внешних областях.

Каковы же масштабы нашей Вселенной? Самые большие расстояния — между скоплениями галактик и галактиками, измеряются парсеками. Парсек — это такая дистанция, с которой радиус орбиты Земли виден под углом в одну секунду. Он равен 206265 расстояний от Земли до Солнца. Вторая важная единица измерения, более известная среди любителей астрономии — это световой год, равный дистанции, проходимой светом в вакууме за один земной год. Парсек = 3.26 светового года. К примеру, от Луны свет идет к нам чуть больше секунды. От Солнца — 8 минут. Расстояние до ближайшей звезды, Проксимы Центавры, 4.3 св. года. До центра нашей Галактики 28000 св. лет. Вся галактика составляет в диаметре 100 000 св. лет. До соседней галактики, Андромеды, чуть более 2 000 000 св. лет.

Теперь про конструктивные элементы Вселенной. Вселенная состоит из скоплений галактик (спокойных и активных). Предполагается, что сначала рождались карликовые галактики, а галактики современного типа, большие, образовались при слиянии последних. В каждой галактике — десятки и сотни миллиардов звезд с вращающимися вокруг них планетами, а также газо-пылевые облака огромных размеров. Звезды — это объекты, в которых идут реакции термоядерного синтеза. Между звездами находится межзвездный газ — в основном разреженный водород — несколько сотен атомов в кубическом метре, а также отдельные протоны, нейтроны, электроны, нейтрино, фотоны. Межзвездный газ прозрачен и излучает в радиодиапазоне на волне 21см. Все пространство между звездами пронизано слабыми магнитными и гравитационными полями.

Находящиеся в галактиках звезды бывают спокойные (постоянные) и переменные — которые меняют свою яркость в течение обозримых промежутков времени. Причин, по которым звезды меняют свою яркость, очень много, поэтому типов переменных звезд насчитывается более 200. Самые распространенные из них:
1. затменные звезды (например, Алголь) — которые меняют свою яркость в результате затмения другими звездами или планетами.
2. пульсирующие (например, RR Лиры) — в результате пульсации по схеме: разогрев — раздутие — охлаждение — сжатие…
3. катаклизмические — кратная система в которой один из компонентов периодически испытывает взрыв на поверхности из-за перетекания туда вещества с поверхности другого компонента.
4. Вращающиеся — переменность которых вызвана неравномерностью распределения яркости по диску, либо неравномерностью формы.

Вселенная богата загадками. Вот лишь некоторые из них:
— Почему античастиц оказалось меньше чем частиц?
— Почему энтропия Вселенной такая высокая?
— Вращается ли наша Вселенная?
— Является ли наша Вселенная плоской?

Астробиблиотека

кратко о самом важном? ⋆ FutureNow

Твитнуть

Узнайте, что такое Вселенная, из чего состоит Вселенная и погрузитесь в историю человеческого ее восприятия и изучения.

Кратко –

что такое Вселенная?

Вселенная – это все. Она включает в себя все пространство, а также всю материю и энергию, содержащиеся в космосе. Вселенная даже включает само время и, конечно, включает в себя и нас с вами.  

Земля и Луна является частью Вселенной, как и другие планеты и их десятки лун. 

Вместе с астероидами и кометами планеты вращаются вокруг Солнца. Солнце является одной из сотен миллиардов звезд в галактике Млечный Путь, и большинство из этих звезд имеют собственные планеты, известные как экзопланеты.  

Что такое Вселенная?

Млечный Путь – лишь одна из миллиардов галактик в наблюдаемой Вселенной – считается, что все они, включая нашу собственную, имеют сверхмассивные черные дыры в своих центрах. 

Как найти Венеру на небе: изучаем Вселенную

Все звезды во всех галактиках и все другие вещи, которые астрономы даже не могут наблюдать, является частью Вселенной. 

Поэтому в ответ на вопрос – что такое Вселенная? – мы смело можем ответить, что – это просто все.    

Днем или ночью, независимо от того, находитесь ли вы в помещении или на открытом воздухе, спите, обедаете или дремлете в классе, космическое пространство находится всего на несколько десятков миль над головой. Оно и под вами. Около 8800 миль (12800 километров) ниже ваших ног – на противоположной стороне Земли – таится неумолимый вакуум космического пространства.  

На самом деле вы сейчас технически в космосе. Люди говорят “в космосе” так, будто он где-то там, а мы здесь, и Земля отделена от остальной Вселенной.  

Но Земля – ​​это планета, и она находится в космосе и является частью Вселенной, как и другие планеты. 

Земля – крошечный, хрупкий островок в космосе. Для людей и других существ, живущих на нашей планете, практически весь космос кажется враждебной и беспощадным средой.  

Стивен Хокинг в молодости: ранние годы гения

Сколько лет Земле?

Наша планета, Земля, является оазисом не только в пространстве, но и во времени. 

Почти две трети времени от начала существования Вселенной Земли даже не существовало.  

Через несколько миллиардов лет Солнце будет расширяться, поглощая Меркурий и Венеру, и начнет заполнять земное небо. Оно может даже расшириться настолько, что проглотит саму Землю. 

Хотя отдаленное будущее трудно точно предсказать, отдаленное прошлое – нам более извесно. 

Изучая радиоактивный распад изотопов на Земле и в астероидах, ученые узнали, что наша планета и Солнечная система сформировались примерно 4,6 миллиарда лет назад.  

Структура нашей галактики “Млечный Путь”: история изучения 

Какой

возраст Вселенной?

Напротив, Вселенной, примерно, 13 800 000 000 лет . Ученые пришли к этой цифры, измерив возраст древнейших звезд и скорость, с которой Вселенная расширяется.  

Они также измеряли расширения, наблюдая доплеровский сдвиг света от галактик, почти все из которых удаляются от нас и друг от друга. Чем дальше галактики, тем быстрее они удаляются.  

Что такое “парад планет”? Когда парад планет происходит?

Можно было ожидать, что гравитация замедлит движение галактик друг от друга, но вместо этого они ускоряются, и ученые не знают, почему.  В далеком будущем галактики будут настолько далеко, что их свет не будет видно с Земли. 

Иными словами, материя, энергия и все во Вселенной (включая сам космос) вчера были более компактными, чем сегодня. То же можно сказать о любом моменте прошлого – в прошлом году, миллион лет назад, миллиард лет назад. Но прошлое не длилось вечно.  

Измеряя скорость галактик и их расстояние от нас, ученые обнаружили, что когда-то давно вся Вселенная (а не только материя) был одной точкой.    

Трудно угадать место, где родилась Вселенная, где произошел Большой Взрыв. 

Существовало темное, пустое пространство, и в нем произошел взрыв, из которого возникла вся материя. 

Вселенной не существовало. Космоса не существовало. Время является частью Вселенной и поэтому его не существовало. 

Время тоже начался с большого взрыва. Само пространство из одной точки расширился до огромного космоса, когда Вселенная со временем начал расширяться.     

Ис чего создана Вселенная?

Во Вселенной содержится вся энергия и материя, которая только существует.  Большая часть наблюдаемого вещества во Вселенной приобретает форму отдельных атомов водорода, который является самым простым атомным элементом из протона и электрона (если атом также содержит нейтрон, его называют дейтерием).  

Два или более атомов, делят электроны – это молекула. Многие триллионы атомов вместе – это частицы пыли. 

Смешайте несколько тонн углерода, диоксида кремния, кислорода, льда и некоторых металлов вместе, и вы получите астероид. Или соберите вместе 333 000 земных масс водорода и гелия, и вы получите солнцеобразную звезду.    

Для практичности люди классифицируют скопления вещества на основе их свойств. Галактики, звездные скопления, планеты, карликовые планеты, спутники, кометы, метеориты, еноты – это все коллекции вещества, имеющие характеристики, отличаются друг от друга, но которые подчиняются тем же естественным законам. 

Ученые начали подсчитывать эти скопления вещества, и полученные цифры достаточно невероятные. Наша галактика, Млечный Путь, содержит не менее 100 000 000 000 звезд, а наблюдается во Вселенной – не менее 100 000 000 000 галактик.  Если бы галактики имели одинаковый размер, это дало бы нам 10 000 миллиардов миллиардов (или 10 сектилийонив) звезд в наблюдаемой Вселенной.  

Но, кажется, Вселенная также содержит множество вещества и энергии, которые мы не можем увидеть или непосредственно наблюдать. 

Все звезды, планеты, кометы, морские выдры, черные дыры вместе составляют менее 5 процентов веществ во Вселенной. 

Около 27 процентов остального – это темное вещество, а 68 процентов – темная энергия, и ни первое, ни второе даже не понятно людям. 

Мы понимаем, что Вселенная не существовала бы без темной материи и темной энергии, и они обозначены как “темные”, поскольку ученые не могут непосредственно наблюдать за ними. По крайней мере пока.  

Теория относительности Эйнштейна: общая теория, специальная и первый постулат

Как со временем изменился наш взгляд на то, что такое Вселенная?

Понимание человеком того, что такое Вселенная, как она работает и насколько она велика, менялось на протяжении веков.

В течение бесчисленных жизненных периодов у людей было мало, либо вообще не было, возможностей понять Вселенную. 

Наши далекие предки полагались на миф, чтобы объяснить происхождение всего. Поскольку наши предки сами их придумали, мифы отражают человеческие заботы, надежды, стремления или страхи, а не природу реальности. 

Однако несколько веков назад люди начали применять математику, письмо и новые принципы расследования для поиска знаний. 

Эти принципы со временем совершенствовались, как и научные инструменты и со временем появились намеки о природе Вселенной. 

Всего несколько сотен лет назад, когда люди начали систематически исследовать природу вещей, слова “ученый” даже не существовало (зато исследователей определенное время называли “натурфилософами»). 

С тех пор наши знания о Вселенной неоднократно росли. Лишь около века назад астрономы впервые начали наблюдать галактики за пределами нашей, и прошло всего полвека с тех пор, как люди впервые начали отправлять космические корабли в другие миры.  

В течение одной человеческой жизни:

• космические зонды совершили полет к внешней границе Солнечной системы и прислали назад первые снимки четырех самых отдаленых планет и их бесчисленных спутников;
•  марсоходы впервые проехали по поверхности Марса; 
• люди построили постоянную орбитальную космическую станцию;
• первые большие космические телескопы начали открывать нам удивительные виды далеких частей космоса. 
• Только в начале XXI века астрономы обнаружили тысячи планет вокруг других звезд, впервые обнаружили гравитационные волны и создали первое изображение черной дыры.

С помощью телескопа «Горизонт событий» ученые получили изображение черной дыры в центре галактики M87. 

Благодаря постоянно развиваются технологиям и знаниям, а также большому воображению, люди продолжают открывать тайны космоса. 

Люди даже еще не исследовали все миры нашей собственной Солнечной системы. Словом, большая часть Вселенной, которую можно познать, остается неизвестной 

Вселенной почти 14 000 000 000 лет, нашей Солнечной системе 4,6 миллиарда лет, жизнь на Земле существует примерно 3,8 миллиарда лет, а люди существуют лишь несколько сотен тысяч лет.  

Иными словами, Вселенная существовала примерно в 56 000 раз дольше, чем существует наш вид. 

По этому показателю почти все, что когда-либо происходило, делалось еще до существования людей. 

Поэтому, конечно, у нас есть масса вопросов – в космическом смысле мы только попали сюда.  

Первые несколько десятилетий исследования собственной Солнечной системы – это только начало начал. 

Источник: exoplanets.nasa.gov

Какова форма Вселенной?

Существует также сценарий Вселенной Златовласки, который, по мнению ученых, является наиболее правдоподобным. Большинство космологических свидетельств указывает на то, что плотность Вселенной составляет , ровно — эквивалент примерно шести протонов на 1,3 кубических ярда — и что она расширяется во всех направлениях, не изгибаясь ни положительно, ни отрицательно. Другими словами, Вселенная плоская. (Возможно, это станет некоторым утешением для тех, кто разочарован округлостью нашей планеты. )

Плоская в 3D

Что же означает плоская Вселенная? Эта плоскость не является двухмерной, с которой мы часто сталкиваемся в повседневной жизни, но вы можете представить ее с помощью нескольких аналогий.

Допустим, вы стоите в углу квадратной комнаты. Пройдите 10 футов вдоль стены до следующего угла, затем поверните на 90 градусов. Пройдите еще 10 футов и снова повернитесь на 90 градусов. Сделайте это еще дважды, и вы вернетесь к тому, с чего начали — вы завершили квадрат. Это стандартная евклидова геометрия, которую мы все изучали в средней школе, и если вы добавите еще одно измерение, то получите плоскую Вселенную.

Но проведение этого эксперимента на положительно искривленном пространстве, представляющем замкнутую вселенную, приведет к другому результату. На этот раз начните с экватора Земли и идите к Северному полюсу. Затем повернитесь на 90 градусов и идите обратно к экватору. Повернитесь еще раз на 90 градусов и вернитесь к исходной точке. В примере с плоской вселенной потребовалось четыре хода, чтобы вернуться к тому, с чего вы начали, а в примере с закрытой вселенной — только три.

Если вы (по понятным причинам) все еще в замешательстве, вот еще один пример: в плоской вселенной две ракеты, летящие рядом друг с другом, всегда будут оставаться параллельными. Это не похоже на замкнутую вселенную, в которой траектории этих двух ракет будут расходиться, двигаться вдоль кривизны пространства и, в конце концов, петлять, чтобы встретиться там, где они стартовали. А в отрицательно искривленной открытой вселенной ракеты разделятся и никогда больше не пересекутся.

‘Космологический кризис’

Лучший ключ к разгадке формы Вселенной заключен в космическом микроволновом фоне (CMB), послесвечении Большого Взрыва, которое излучается к нам со всех сторон. За последние несколько десятилетий ученые неоднократно измеряли флуктуации температуры в реликтовом излучении — по сути, выполняя тригонометрию в максимально возможном масштабе — и практически не обнаруживали искривления.

Плоская Вселенная является ключевым элементом стандартной космологической модели, также известной как модель лямбда-холодной темной материи (ΛCDM). (Λ — греческая буква лямбда, обозначающая темную энергию.) Но в конце 2019 г., Алессандро Мельхиорри из Римского университета Сапиенца и его коллеги опубликовали статью, в которой делается вывод о том, что измерения реликтового излучения космической обсерваторией «Планк» указывают на замкнутую Вселенную.

Они проанализировали величину гравитационного линзирования — насколько свет от реликтового излучения был отклонен гравитацией вещества на его пути — и нашли цифру выше, чем предсказывает модель ΛCDM. Если вы уберете предположение о плоской Вселенной вместо того, чтобы «попытаться подогнать данные под неправильную модель», — говорит он, — отклонение исчезнет.

Коллаборация Planck (частью которой является Мельхиорри) также обнаружила аномалию линз, но не сочла ее столь значительной. «С этим можно легко смириться», — говорит Энтони Льюис, космолог из Университета Сассекса в Брайтоне, Англия, и член команды Планка. Он, как и большинство исследователей, приписывает расхождение статистической случайности. «Если у вас есть большой набор данных и вы ищете странности, — говорит Льюис, — вы обязательно их найдете».

Мельхиорри признает, что он «немного играет роль адвоката дьявола», но он считает, что ученые должны оставаться скромными и не отвергать данные «Планка». Его точка зрения не в том, что Вселенная закрыта как таковая, а в том, что это несоответствие может говорить нам о чем-то важном. Он также признает последствия этого заявления. Он и его соавторы назвали это «космологическим кризисом». «Как только вы предполагаете замкнутую вселенную, это что-то вроде катастрофы, — говорит он, — потому что есть много наборов данных, которые начинают противоречить [данным Планка]».

Плоский, насколько хватает глаз

Если это правда, то это опровергнет десятилетия астрономических открытий. Но помимо этих данных нет ни малейших причин сомневаться в том, что Вселенная плоская. Все другие измерения реликтового излучения, например, проведенные космологическим телескопом Атакама (ACT) в Чили и микроволновым зондом анизотропии Уилкинсона, согласуются с плоскостностью. Данные из других источников, в первую очередь барионные акустические колебания — отпечатки, оставленные на галактиках первичными звуковыми волнами, возникшими после Большого взрыва, — также предполагают плоскостность.

Любая теория, подкрепленная такими неопровержимыми доказательствами, заставила бы большинство ученых скептически относиться к единственному отклонению. «Работа Мельхиорри не смешна, — говорит Спергель, — поскольку она действительно описывает особенность данных Планка, которая способствует положительной кривизне. «Но, — добавляет он, — когда вы идете и получаете больше данных, вы видите довольно непротиворечивую картину плоской Вселенной».

В статье, опубликованной в декабре, Спергель и десятки других исследователей, связанных с ACT, объединили свои собственные данные и другие наборы данных с данными Планка. Они не обнаружили «никаких доказательств отклонения от плоскостности, подтверждающих интерпретацию того, что [отклонение Планка] является статистической флуктуацией». Другие исследования после публикации статьи Мельхиорри, в том числе проведенный в феврале космологами Кембриджского университета Джорджем Эфстатиу и Стивеном Граттоном, пришли к такому же выводу. С их точки зрения, нет необходимости обновлять модель ΛCDM.

Итак, по крайней мере сейчас, Вселенная кажется трехмерным листом бумаги. Но точно так же, как Мельхиорри не настаивает на том, что она на самом деле закрыта, не все ученые настаивают на том, что она на самом деле плоская — именно так она выглядит с нашей точки зрения. Наши наблюдения по определению ограничены наблюдаемой Вселенной, поэтому мы можем что-то упустить.

Однако, если Вселенная искривлена, она должна быть настолько колоссальной, что все 93 миллиарда световых лет, которые мы можем видеть, не являются достаточно большой частью, чтобы обнаружить кривизну. Если взять пример с Земли, говорит Граттон, может показаться, что мы стоим в тумане и не можем видеть дальше небольшого плоского участка земли, но где-то вне поля зрения горизонт доказывает, что мы живем на сфере. «Когда мы говорим, что Вселенная плоская, — говорит он, — мы имеем в виду, что маленькая часть Вселенной, которую мы можем видеть, согласуется с тем, что она является частью [3D-аналога] плоской поверхности».

Из чего состоит 96 процентов Вселенной? Астрономы не знают

На этом изображении, полученном космическим телескопом Хаббла, показана галактика NGC 1275, расположенная в центре скопления галактик Персей. Красные нитевидные нити состоят из холодного газа, удерживаемого магнитным полем.
(Изображение предоставлено: NASA/ESA/Hubble Heritage (STScI/AURA) – ESA/Hubble Collaboration)

НЬЮ-ЙОРК. Все звезды, планеты и галактики, которые можно увидеть сегодня, составляют всего 4 % Вселенной. Остальные 96 процентов состоят из материала, который астрономы не могут увидеть, обнаружить или даже понять.

Эти загадочные вещества называются темной энергией и темной материей. Астрономы делают вывод об их существовании, основываясь на их гравитационном влиянии на те маленькие кусочки Вселенной, которые можно увидеть, но темная материя и энергия сами по себе продолжают ускользать от всякого обнаружения.

«Подавляющее большинство Вселенной: кто знает?» объясняет научный писатель Ричард Панек, который говорил об этих странностях нашей вселенной в понедельник (9 мая) в Центре выпускников Городского университета Нью-Йорка (CUNY) здесь, на Манхэттене. «Это пока неизвестно, а возможно, и навсегда».

В новой книге Панека «Вселенная 4 процентов» (Houghton Mifflin Harcourt, 2011) Панек рассказывает историю открытия темной материи и темной энергии. Это история, наполненная ошеломляющими научными сюрпризами и жесткой конкуренцией между исследователями, стремящимися найти ответы. [Самые странные вещи в космосе]

Темная материя

Некоторые астрономы первыми подозревали, что во Вселенной может быть больше массы, чем то, что мы можем видеть.60-х и 1970-х годов. Вера Рубин, молодой астроном из отдела земного магнетизма Института Карнеги в Вашингтоне, наблюдала за скоростью звезд в различных местах галактик.

Простая ньютоновская физика предсказала, что звезды на окраинах галактики будут вращаться медленнее, чем звезды в центре. Тем не менее, наблюдения Рубина не выявили падения скоростей звезд дальше в галактике. Вместо этого она обнаружила, что все звезды в галактике вращаются вокруг центра примерно с одинаковой скоростью.

«Это означает, что галактики должны разлетаться, должны быть совершенно нестабильны», сказал Панек. «Чего-то здесь не хватает».

Но исследования других астрономов подтвердили странное открытие. В конечном итоге, основываясь на наблюдениях и компьютерных моделях, ученые пришли к выводу, что в галактиках должно быть гораздо больше материи, чем нам кажется очевидным. Если звезды и газ, которые мы можем видеть внутри галактик, составляют лишь небольшую часть их общей массы, то скорости имеют смысл.

Астрономы прозвали эту невидимую массу темной материей.

Где это?

Тем не менее, за последующие почти 40 лет исследователи так и не смогли выяснить, из чего состоит темная материя.

Популярная гипотеза состоит в том, что темная материя образована экзотическими частицами, которые не взаимодействуют с обычной материей или даже со светом и поэтому невидимы. Однако их масса оказывает гравитационное притяжение, как и обычная материя, поэтому они влияют на скорость звезд и другие явления во Вселенной. [Видео: Темная материя в 3D]

Однако, как бы они ни старались, ученым так и не удалось обнаружить ни одну из этих частиц, даже с помощью тестов, разработанных специально для определения их предсказанных свойств.

«Я думаю, что на стороне темной материи есть некоторое разочарование среди людей, которые находятся в середине карьеры», — сказал Панек. «Они вошли в эту область, думая: «Хорошо, мы решим эту проблему, а затем будем строить». Но 15, 20 лет спустя они говорят: «Я вложил в это свою карьеру и не знаю, найду ли я что-нибудь в своей жизни»9.0005

Тем не менее, многие надеются, что мы приближаемся и что такие эксперименты, как недавно построенный ускоритель частиц Большой адронный коллайдер в Женеве, могут, наконец, решить загадку.

Темная энергия

Возможно, темная энергия еще более загадочна, чем темная материя. Это относительно недавнее открытие, и у ученых еще меньше шансов понять его в ближайшее время.

Все началось в середине 1990-х годов, когда две группы исследователей пытались выяснить, насколько быстро расширяется Вселенная, чтобы предсказать, будет ли она расширяться вечно или в конце концов снова сомкнется. в «Большом хрусте».

Для этого ученые использовали специальные приемы для определения расстояний до многих взорвавшихся звезд, называемых сверхновыми, по всей Вселенной. Затем они измерили их скорости, чтобы определить, насколько быстро они удаляются от нас.

Когда мы смотрим на очень далекие звезды, мы видим более ранний период истории Вселенной, потому что свету этих звезд потребовались миллионы и миллиарды световых лет, чтобы добраться до нас. Таким образом, наблюдение за скоростями звезд на разных расстояниях говорит нам о том, как быстро расширялась Вселенная в разные моменты своего существования.

Астрономы предсказали две возможности: либо Вселенная расширялась примерно с одинаковой скоростью на протяжении всего времени, либо расширение Вселенной замедлялось по мере старения.

Удивительно, но исследователи не обнаружили ни того, ни другого. Вместо этого вселенная казалась , ускоряющей в своем расширении.

Этот факт нельзя было объяснить, исходя из того, что мы знали о Вселенной в то время. Вся гравитация всей массы космоса должна была притягивать Вселенную обратно внутрь, точно так же, как гравитация притягивает мяч обратно на Землю после того, как его подбросили в воздух.

«Там есть какая-то другая сила или что-то космического масштаба, противодействующее силе гравитации», — объяснил Панек. «Сначала люди не поверили этому, потому что это такой странный результат».

Жестокая конкуренция

Ученые назвали эту загадочную силу темной энергией. Хотя никто не имеет четкого представления о том, что такое темная энергия или почему она существует, это сила, которая, по-видимому, противодействует гравитации и заставляет Вселенную ускоряться в своем расширении.

Отсутствие хорошего объяснения темной энергии, похоже, не ослабило энтузиазма ученых.

«Я снова и снова слышу, как люди взволнованы тем, что работают в этой области прямо сейчас, когда происходит эта революция», — сказал Панек SPACE.com. «Проблемы настолько велики и глубоки, что они на самом деле в восторге от этого».

В целом считается, что темная энергия составляет 73 процента всей массы и энергии во Вселенной. Еще 23 процента составляют темная материя, поэтому только 4 процента Вселенной состоят из обычной материи, такой как звезды, планеты и люди.

Этот странный, но, по-видимому, верный вывод был сделан примерно в одно и то же время двумя группами, работавшими над измерением расширения Вселенной. По словам Панека, соперничество между группами стало очень напряженным, и они стали сильно ненавидеть друг друга.

В конце концов, члены обеих команд должны пожинать плоды открытия одного из самых больших сюрпризов в истории науки.

«Я думаю, это своего рода предположение, что темная энергия принесет первооткрывателям Нобелевскую премию», сказал Панек. «Конечно, есть такое предположение, что это всего лишь вопрос лет».

Вы можете следить за старшим писателем SPACE.com Кларой Московиц по телефону Twitter @ ClaraMoskowitz .   Следите за новостями космической науки и исследований SPACE.com в Твиттере @Spacedotcom и на Facebook .

Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: [email protected].

Клара Московиц — писатель, занимающийся наукой и космонавтикой, присоединившаяся к команде Space.com в 2008 году и работавшая помощником управляющего редактора с 2011 по 2013 год. Калифорнийский университет в Санта-Круз. Она занимается всем, от астрономии до пилотируемых космических полетов, и однажды прошла программу обучения суборбитальным космическим полетам NASTAR для космических миссий. Клара в настоящее время является помощником редактора журнала Scientific American. Чтобы увидеть ее последний проект, подпишитесь на Клару в Твиттере.

Геометрия Вселенной

Геометрия Вселенной
Геометрия Вселенной :

Может ли Вселенная иметь конечные размеры? Если да, то что находится «вне» Вселенной?
Ответ на оба эти вопроса предполагает обсуждение внутренних
Геометрия Вселенной.

Здесь важно помнить о различии между кривизной пространства
(отрицательная, положительная или плоская) и топология Вселенной (какова ее форма = как она
связано). Возможна разная кривизна в разных формах. Например, тор
(бублик) имеет отрицательную кривизну на внутреннем ребре, хотя это и конечная топология. Все
возможны типы топологий, такие как сферические вселенные, цилиндрические вселенные, кубические
вселенные с противоположными краями идентифицированы или более сложные перестановки
отождествления, включая повороты и инверсии или не противоположные стороны. Может быть,
топология Вселенной была бы очень сложной, если бы были важны квантовая гравитация и туннелирование
в ранние эпохи. Сначала мы рассмотрим три самых основных типа.

Есть в основном три возможных формы Вселенной; Квартира
Вселенная (евклидова или нулевой кривизны), сферическая или замкнутая
Вселенная (положительная кривизна) или гиперболическая или открытая Вселенная (отрицательная кривизна).
кривизна). Обратите внимание, что эта кривизна похожа на кривизну пространства-времени.
из-за звездных масс, за исключением того, что вся масса Вселенной
определяет кривизну. Таким образом, Вселенная с большой массой/высокой энергией имеет положительную кривизну, малую
масса/низкая энергия Вселенная имеет отрицательную кривизну.

Все три геометрии являются классами так называемой римановой геометрии.
на основе трех возможных состояний параллельных прямых