Где во вселенной мы находимся: Какой наш адрес во Вселенной | Расположение Земли | Каков размер видимой Вселенной?

Наша галактика и млечный путь

Видимая (Наблюдаемая) Вселенная – это сколько?

#наблюдаемаявселенная #космос #физика #наука #астрономия

Крупномасштабная структура Вселенной

Размеры Вселенной очень трудно представить даже с помощью компьютерных моделей. Масштабы нашего дома – Солнечной системы кажутся невероятными. Так, аппарату «Новые горизонты» потребовалось 9 лет, чтобы добраться до Плутона и преодолеть расстояние в 5 млрд км (с 2006 по 2015 год)! Граница же Солнечной системы находится намного дальше – это примерно 2 световых года – там, где гравитация Солнца уже не ощутима и никак не может повлиять на другие космические тела. Можно сказать условно, что наш дом ограничивается двумя световыми годами. Если смотреть более широко, то домом можно назвать и нашу галактику – Млечный Путь, а его диаметр оценивается примерно в 100 000 световых лет. Но и это тоже всего лишь капля в безграничном океане: согласно современным данным, видимая Вселенная занимает 93 млрд световых лет! Но что же такое – видимая Вселенная?

Возраст Вселенной оценивается в 13, 8 млрд лет. Несмотря на это, размер всей наблюдаемой Вселенной гораздо больше – около 93 млрд световых лет. Странно, неправда ли? Как такое возможно, что возраст Вселенной значительно меньше её размеров? При ответе на данные вопросы я буду опираться на общепринятую теорию Большого взрыва, согласно которой, вся существовавшая и существующая сейчас во Вселенной материя появилась в одно и то же время — около 13,8 млрд лет назад. В тот момент времени вся материя существовала в виде очень компактного абстрактного шара (или точки) с бесконечной плотностью и температурой, где не действовали известные нам законы физики. Это состояние называется сингулярностью. По неизвестным нам причинам эта сингулярность начала стремительно расширяться – именно это и есть Большой взрыв. А затем в процессе расширения, которое продолжается до сих пор, всё наше мироздание сформировалось и продолжает своё существование. В 1929 году астроном Эдвин Хаббл на основе наблюдений за галактиками доказал, что Вселенная расширяется. С каждым мгновением галактики постоянно удаляются от нас, и чем дальше галактики находятся от нас, тем в среднем они быстрее отдаляются – это и есть знаменитый закон Хаббла. С его помощью астрономы определяют, как удалённые галактики движутся относительно нас.

Расширение Вселенной с момента Большого взрыва

Наблюдаемая Вселенная – это та часть Вселенной, которая является абсолютным прошлым относительно наблюдателя. Когда мы смотрим на какую-либо галактику, например, на галактику Боде (М 81), которая находится на расстоянии 12 млн световых лет от нас, мы видим, какой она была в прошлом миллионы лет назад, так как именно такое время понадобилось свету, чтобы добраться до нас. Видимая (Наблюдаемая) Вселенная – это область пространства, которую мы можем видеть с Земли. Если мы гипотетически возьмём Землю за центр Вселенной, то вся наблюдаемая её область будет огромной сферой. Если Вселенной 13, 8 млрд лет, то логично предположить, что независимо от того, в каком направлении мы смотрим, мы видим свет, который шёл к нам 13,8 млрд лет. Получается, что 13, 8 млрд световых лет – это радиус, тогда диаметр этой сферы должен быть около 27, 6 млрд лет. Откуда же взялась цифра в 93 млрд световых лет? Как уже было сказано выше, пространство Вселенной с течением времени расширяется. И те далекие объекты, которые испустили свет 13,8 млрд лет назад, за это время улетели еще дальше. Сегодня они уже более чем в 46,5 миллиардах световых лет от нас, согласно вычислениям, основанным на законе Хаббла. Удвоив это значение, получаем 93 миллиарда световых лет.

Художественное изображение наблюдаемой Вселенной. В центре — Солнечная система, затем — Млечный Путь, соседние галактики, за ними — далёкие галактики, крупномасштабная структура Вселенной и реликтовое излучение. По краю изображена невидимая плазма Большого взрыва.

• Кстати, этот рисунок здорово напоминает зрачок, не находите?

Таким образом, реальный диаметр наблюдаемой Вселенной составляет 93 млрд световых лет. Кажущееся сверхсветовое расширение горизонта частиц Вселенной не противоречит Теории относительности, так как эта скорость не может быть использована для сверхсветовой передачи информации и не является скоростью движения в инерциальной системе отсчёта какого-либо наблюдателя.

А вот и, кстати, один интересный факт, связанный со знаменитым вопросом: а где же центр Вселенной? Кто и что в нём? Наблюдаемая Вселенная имеет центр – это мы! Да-да, именно земляне и находятся в центре наблюдаемой Вселенной (но не всей!) – участка космоса, видимого нам с Земли. Чтобы это было проще понять, представьте себе такую картинку: вы забираетесь на высокую башню, и где-то далеко, независимо от вас, это делает другой человек на другом краю материка. Глядя «со своей колокольни», вы увидите круглую область, в центре которой будет ваша башня. Всё, что вы видите – это и есть ваша наблюдаемая Вселенная. Человек на другом конце материка будет уже в центре «своей вселенной», так что всё относительно! Каждый из нас является центром своей вселенной. Но не спешите зазнаваться и радоваться, ибо это не означает, что мы находимся в центре всей Вселенной, как и «своя колокольня» — отнюдь не центр всего мира, а лишь центр того крохотного кусочка мира, который с неё видно, и этот кусочек ограничен горизонтом.

Дубай

То же самое и с наблюдаемой Вселенной.

Когда мы смотрим в небо, мы видим свет, который 13,8 млрд лет летел к нам из галактик, которые уже успели «убежать» на самом деле на 46,5 миллиардов световых лет от нас.

Мы не видим то, что за этим горизонтом.

Но это еще не значит, что там ничего уже нет, просто нам об этом пока ничего не известно.

https://futurita.ru/kosmos/kosmos_2358.html

Источник: https://futurita.ru/kosmos/kosmos_2358.html

Данный материал является частной записью члена сообщества Club.CNews.
Редакция CNews не несет ответственности за его содержание.

Учёные рассмотрели загадочные «нити» в центре Млечного Пути

Итак, что мы видим в небе Северного полушария в лучшем случае? Во всяком случае, не в таком плачевном, как среди огней большого города.

Млечный Путь в ночном небе. Фото © Flickr / Šime Barešić

По сути, перед нами не просто один рукав Млечного Пути, а, можно сказать, вся плоскость нашей галактики, потому что мы сами в этой плоскости находимся. Соответственно, видим галактику как полосу и не можем увидеть «круглый блин». Теперь давайте смотреть на эту полосу с обозначениями. Нас интересует самый яркий её участок, на котором в одном месте (с правой стороны) поставлен жёлтый значок с надписью Galactic center. Галактический центр.

Снимок Млечного Пути с обозначениями местоположения некоторых звёзд, скоплений и центра галактики. Фото © Flickr / Giuseppe Donatiello

Если внимательно рассмотреть, где стоит этот значок, то мы получаем, что центр галактики Млечный Путь находится примерно здесь. Невысоко над горизонтом. В созвездии Стрельца.

Млечный Путь в ночном небе. Фото © Flickr / Šime Barešić

Ещё в 1931 году американский физик, отец радиоастрономии Карл Янский во время первых же своих экспериментов с антенной услышал «постоянные шумы неизвестного происхождения», а потом обнаружил, что они усиливаются именно тогда, когда антенна направлена на созвездие Стрельца. Лишь в 1970-е удалось выделить самый главный компактный источник мощного радиоизлучения, его обозначили как Стрелец А*, произносится «Стрелец А со звёздочкой». Кстати, «звёздочка» — это идея астронома Роберта Брауна, одного из первооткрывателей этого источника. Дело в том, что «звёздочкой» физики обозначают возбуждённое состояние атомов (по-английски excited state), а этот объект в центре галактики казался учёным захватывающим, волнующим (exciting).

С тех самых пор волнение только усиливается. Выяснилось, что Стрелец А* не что иное, как сверхмассивная чёрная дыра, которая за миллиарды лет существования галактики поглотила материю массой в четыре миллиона солнц. Именно она закручивает нашу галактику в двухрукавную спираль и утягивает в себя всё вокруг, как в воронку. И именно вокруг неё вращается Солнечная система, делая полный оборот примерно за 220–250 миллионов лет.

© NASA

И практически сразу после её открытия стало ясно, что в окрестностях Стрельца А* творится нечто пока не совсем понятное. Ещё в 1980-е годы астрофизик Фархад Юсеф-Заде обнаружил на снимках в радиодиапазоне загадочные объекты, которые протягиваются в космосе на 10–20 световых лет. Сравнительно небольшие.

Один из первых снимков магнитных «нитей» в центре Млечного Пути на страницах The New York Times, 1984 год © Giant balloon-like structures discovered at center of Milky Way — YouTube

Недавно удалось заново провести те же самые наблюдения, но с помощью куда более совершенной техники. И получилась совершенно потрясающая картина невидимых нашему глазу всполохов протяжённостью уже до 150 световых лет. Они направлены в основном перпендикулярно плоскости галактики.

Изображение центра Млечного Пути, сделанное с помощью радиотелескопа MeerKAT. Фото © Северо-Западный университет (США)

Некоторые «нити» расположены группами параллельно друг другу, как струны музыкального инструмента. Притом на совершенно одинаковых расстояниях — примерно как от Земли до Солнца.

Один из кластеров «нитей», обнаруженных в центре Млечного Пути при наблюдениях в радиодиапазоне. Фото © Северо-Западный университет (США)

Учёные полагают, что состоят они из электронов, которые вращаются в магнитном поле почти со скоростью света. Но пока нет чёткой определённости насчёт того, что именно ускоряет эти космические лучи. Есть две версии: либо это некое воздействие сверхмассивной чёрной дыры, либо это последствия так называемых вспышек звездообразования.

По поводу второго: сейчас в нашей галактике (если считать в солнцах, то есть в среднестатистических звёздах) образуется примерно два-четыре солнца в год. Это очень спокойный темп. Но бывают вспышки, когда звёзды ежегодно зажигаются сотнями. Так было с Млечным Путём, когда он только формировался, то есть где-то с 13 до 8 миллиардов лет назад. Но ещё так бывает, если галактика, например, столкнётся с другой галактикой либо как минимум пролетит очень близко к ней. Так вот, в 2019 году астрономы обнаружили, что, похоже, нечто подобное случилось не далее как миллиард лет назад — примерно в это время в центре Млечного Пути случилась мощнейшая вспышка звездообразования. Тогда почти одновременно взрывались сотни тысяч сверхновых.

© GIPHY

Здесь надо, конечно, пояснить: звездообразование — это рождение звезды, а взрыв сверхновой можно считать неким подобием её смерти, то есть завершением основного цикла эволюции: она эффектно сбрасывает отслужившую внешнюю оболочку, а её ядро либо превращается в нейтронную звезду, либо вообще схлопывается в чёрную дыру. Но несмотря на то, что это две, казалось бы, совершенно противоположные вещи, во время «демографических взрывов» в галактике они друг с другом связаны. Дело в том, что взрываются сверхновыми только очень массивные звёзды, то есть нашему скромному солнышку это не грозит. Зато наше солнышко живёт долго: ему уже 4,5 миллиарда лет, и ещё столько же оно продержится. А если взять, к примеру, ту же знаменитую на ладан дышащую Бетельгейзе в созвездии Ориона, то ей всего-навсего десять миллионов лет, а она уже взрываться собралась. И всё потому, что она как минимум в 13 раз массивнее Солнца. И это говорит вот о чём: если в какой-то момент за короткий период вспыхивает множество сверхновых, то это не что иное, как стая «бабочек-однодневок», которые и родились-то незадолго до своей «смерти». Значит, в это время был звёздный «беби-бум».

Вот только с «нитями» поперёк Млечного Пути ситуация такова, что астрономы давно изучают взрывы сверхновых и говорят, что всё-таки не похожи эти всполохи на последствия таких событий. Поэтому больше склоняются к тому, что что-то невообразимое проделывает сверхмассивная чёрная дыра.

© YouTube / Giant balloon-like structures discovered at center of Milky Way

Интересно ещё вот что: как написано в опубликованной об этом научной статье, в центральных ста парсеках нашей галактики сила магнитного поля колеблется в среднем от 10 до 30 микрогаусс. А магнитное поле этих «нитей» на порядок мощнее — 100–400 микрогаусс. И притом оно по мере их протяжения усиливается.

— Одна из идей заключается в том, что в конце этих нитей есть некоторые источники, которые ускоряют эти частицы, — говорит Фархад Юсеф-Заде.

Учёный привёл такое сравнение: смотреть на эти структуры — это всё равно что плохо видящему человеку стоять перед слоном, он может с трудом различать какие-то отдельные части тела, но не в силах понять, что перед ним слон. То есть, по его мнению, при всех возможностях современной науки какого-то «слона» в собственной галактике мы и не приметили.

А вот и планета Х: Астроном рассмотрел снимки 1983 года и нашёл загадочный объект на краю Солнечной системы

Адель Романенкова

• Статьи
• Вселенная
• Наука и Технологии

Комментариев: 0

Для комментирования авторизуйтесь!

Исследование самой неизвестной вселенной

На протяжении всей истории человечества мы накапливали невероятные знания об окружающей нас Вселенной.

Мы разработали прекрасные математические формулы, описывающие космос на его самом фундаментальном уровне. У нас есть мощные телескопы, которые могут видеть очень старые галактики и зачатки новых.

У нас есть мощные телескопы, которые могут видеть очень старые галактики и зачатки новых. Фото: НАСА

Мы знаем, как возникла Вселенная, однако данные, которые мы накопили как в физике элементарных частиц, так и в астрономии, говорят нам, что мы все еще знаем только о крошечной части Вселенной.

Глядя на небо, мы видим, что в самых больших масштабах материя организована в галактики и скопления галактик.

Галактики содержат звезды, планеты и газы. Вся видимая вселенная — Земля, Солнце, звезды и галактики, все, что составляет «нас», — состоит из протонов, нейтронов и электронов, объединенных в атомы.

Физики накопили впечатляющий объем знаний о фундаментальных частицах и силах, которые характеризуют обычную окружающую нас материю.

Столетия открытий показали, что яблоки падают с деревьев по той же причине, по которой Земля вращается вокруг Солнца, и что Земля не находится в центре Вселенной.

Простое и элегантное изображение.

Поиск ответов на самые основные вопросы о Вселенной достиг исключительного момента. Астрофизические и космологические наблюдения показали, что наша картина Вселенной неполна.

Отпечатки темной материи появляются только тогда, когда мы смотрим на небо в галактических и сверхгалактических масштабах. Фото: Getty Images

Возможно, одним из самых удивительных открытий двадцатого века было то, что обычная материя составляет менее пяти процентов массы Вселенной.

Остальная часть Вселенной, по-видимому, состоит из загадочной невидимой субстанции, называемой темной материей (25 процентов), и силы, отталкивающей гравитацию, известной как темная энергия (70 процентов).

Экзотическое неизвестное вещество, называемое темной материей, похоже, не поглощает, не отражает и не излучает свет, что делает его «невидимым».

Поскольку темная материя очень слабо взаимодействует с нормальной материей, ее существование предполагается из-за ее гравитационного воздействия на галактики. Его отпечатки появляются только тогда, когда мы смотрим на небо в галактическом и сверхгалактическом масштабе, примерно в 10 миллионов раз превышающем расстояние между Землей и Солнцем.

Согласно физике, звезды на краях вращающейся спиральной галактики должны двигаться гораздо медленнее, чем звезды вблизи центра галактики, где сосредоточено видимое вещество галактики. Но наши наблюдения показывают, что звезды вращаются почти с одинаковой скоростью независимо от их расстояния от центра галактики.

Этот загадочный результат имеет смысл только в том случае, если мы предположим, что пограничные звезды испытывают гравитационное воздействие невидимой массы, гало темной материи, окутывающей галактику.

Существование темной материи может также объяснить некоторые оптические иллюзии, которые астрономы видят в глубинах Вселенной. Например, есть изображения, изображающие странные кольца и дуги света.

Вид инсталляции работы Алисии Кваде WeltenLinie 2020 на выставке NGV Triennial 2020 с 19 декабря 2020 года по 18 апреля 2021 года в NGV International, Мельбурн © Алисия Кваде, предоставлено König Galerie, Берлин. Фото: Том Росс

Это можно объяснить, если свет от далеких галактик искажается и усиливается массивными невидимыми облаками темной материи в явлении, известном как гравитационное линзирование.

Радикальный вывод о том, что Вселенная заполнена невидимой и почти не поддающейся обнаружению материей, можно сравнить с идентификацией Коперника о том, что Земля не является центром Солнечной системы — мы установили, что не знаем, из чего состоит большая часть Вселенной. из.

Как и обычная материя, темная материя возникла в результате Большого взрыва.

Количество темной материи, образовавшейся в результате Большого взрыва, повлияло на эволюцию нашей Вселенной.

Как и обычная материя, темная материя не распределена по Вселенной равномерно. Области Вселенной, в которых было немного больше темной материи и, следовательно, большее гравитационное притяжение, притягивали больше материи, что привело к созданию первых звезд и галактик.

Космическая паутина, которую мы наблюдаем сегодня, — это моментальный снимок распределения темной материи в ранней Вселенной — эта таинственная темная материя действовала как скрытая рука, направляющая рост галактик.

Исследование этой неизвестной «новой» вселенной требует открытия законов физики, лежащих в основе природы фундаментальных частиц темной материи. В то время как астрофизические наблюдения изучают макроскопические свойства Вселенной, чтобы сделать вывод о существовании темной материи, эксперименты по земной физике необходимы для изучения ее квантовых свойств и, следовательно, фундаментальных законов природы, связанных с темной материей.

Единственный способ обнаружить столкновение с темной материей — это разместить наши исследовательские машины глубоко под землей. Изображение: Поставляется

Одна из ведущих гипотез состоит в том, что темная материя состоит из экзотических частиц, которые мало взаимодействуют с обычной материей, но являются массивными и поэтому оказывают гравитационное притяжение.

Исходя из этого предположения, мы можем вывести некоторые характеристики темной материи.

Космологические измерения показывают, что она «холодная» — то есть частицы темной материи тяжелые и движутся по галактике очень медленно, намного медленнее скорости света.

Темная материя очень редко взаимодействует с нормальной материей и невидима для света и других форм электромагнитного излучения, что делает невозможным ее обнаружение современными инструментами. Чтобы построить научные инструменты, чтобы «видеть» темную материю, нам нужно выдвинуть гипотезу о том, что такое темная материя.

Большая часть темной материи, вероятно, существует с момента возникновения Вселенной, устаревшей для всех атомов, из которых состоит видимая материя. Земля постоянно летит сквозь диффузное облако этого загадочного вещества.

Мы сталкиваемся с постоянным потоком частиц темной материи – каждую секунду сотни тысяч частиц темной материи проносятся через наши тела. Однако частицы темной материи взаимодействуют настолько слабо, что проходят сквозь нас, почти не оставляя следов своего визита.

Глядя на плотность темной материи во Вселенной, ученые подсчитали, что из тысяч частиц темной материи, проходящих через человеческое тело каждую секунду, только около дюжины из них будут сталкиваться с атомами в теле каждый год.

Вид инсталляции работы Алисии Кваде WeltenLinie 2020 на выставке NGV Triennial 2020 с 19 декабря 2020 года по 18 апреля 2021 года в NGV International, Мельбурн © Алисия Кваде, предоставлено König Galerie, Берлин. Фото: Том Росс

Мы не можем сказать, что такое темная материя, пока не изучим ее в земной лаборатории. Однако наши очень ограниченные знания о природе частиц темной материи усложняют ее обнаружение при создании машин.

Это само по себе приключение.

Иногда, очень редко, частица темной материи сталкивается с ядром атома, что можно обнаружить в тщательно спланированных экспериментах по прямому обнаружению.

Ожидаемое количество столкновений массивных частиц темной материи с ядрами подходящих детекторных материалов очень мало — менее одного столкновения в год на килограмм материала.

Эти столкновения настолько редки, что на поверхности Земли они заглушаются миллиардами столкновений, вызванных космическими лучами, которые происходят с одним и тем же килограммом материала каждый день.

Поэтому искать сигнал, создаваемый столкновениями темной материи, все равно, что искать иголку в стоге сена.

Единственный способ уменьшить количество столкновений, вызванных космическими лучами, до уровня, при котором можно обнаружить столкновения с темной материей, — это разместить наши исследовательские машины глубоко под землей, где мы сможем использовать вышележащие слои горных пород (или «покрывающие породы») в качестве щита от излучение космических лучей.

Примерно в километре под землей, вдали от частиц, вызванных космическими лучами, наши исследовательские машины ждут, чтобы поймать связь этих неуловимых космических вестников с обычной материей. Из глубины шахты, защищенной от космических лучей, мы можем заглянуть в одну из самых глубоких тайн Вселенной.

Странные голубые дуги среди желтоватых галактик говорят нам о существовании темной материи. Фото: НАСА

Экспериментальная физика элементарных частиц позволяет человечеству исследовать тайну Вселенной на ее фундаментальном уровне и создавать машины, которые позволят это исследование.

Мы пришли к пониманию фундаментальных строительных блоков обычной материи, и то, что мы знаем о Вселенной, — это лишь крошечная часть того, что существует снаружи.

Мы знаем только пять процентов Вселенной. Остальные 95 процентов до сих пор остается загадкой — неизвестная вселенная новых частиц и взаимодействий ждет своего открытия.

Даже если эти неизвестные частицы и силы в настоящее время невидимы для нас, они сформировали вселенную такой, какой мы ее видим сегодня. Мы принимаем участие не только в научной революции, но и в революции в том, как люди видят вселенную.

Эта статья представляет собой отредактированный отрывок под названием « Исследование самой неизвестной вселенной », впервые опубликованный в публикации NGV Triennial 2020 Национальной галереей Виктории, Мельбурн. Университет Мельбурна гордится тем, что является исследовательским партнером Триеннале NGV , которая продлится до 18 апреля 2021 года.

Баннер: Getty Images

Что это значит, когда они говорят, что Вселенная расширяется?

Ежедневные тайны

Забавные научные факты из Библиотеки Конгресса

« Вернуться на страницу астрономии

Ответить

Когда ученые говорят о расширяющейся Вселенной, они имеют в виду, что она росла с самого начала, когда произошел Большой Взрыв.

Галактика NGC 1512 в видимом свете Внешний . Фотография сделана космическим телескопом Хаббла Внешний

Галактики за пределами нашей галактики удаляются от нас, и те, которые находятся дальше всего, движутся быстрее всего. Это означает, что в какой бы галактике вы ни находились, все остальные галактики удаляются от вас.

Однако галактики не движутся в пространстве, они движутся в пространстве, потому что пространство тоже движется. Другими словами, у Вселенной нет центра; все отдаляется от всего остального. Если представить себе сетку пространства с галактикой через каждые миллион световых лет или около того, то по прошествии достаточного количества времени эта сетка растянется так, что галактики растянутся на каждые два миллиона световых лет и так далее, возможно, до бесконечности.

Карл Саган с планетами. Кастанеда, Эдуардо (фотограф). 1981. Отдел рукописей, Библиотека Конгресса.

Вселенная охватывает все сущее, от мельчайшего атома до самой большой галактики; с момента образования около 13,7 миллиардов лет назад в результате Большого взрыва он расширялся и может быть бесконечным по своим масштабам. Та часть Вселенной, о которой мы знаем, называется наблюдаемой Вселенной, областью вокруг Земли, из которой свет успел достичь нас.

Одна известная аналогия, объясняющая расширение Вселенной, представляет Вселенную как буханку теста для хлеба с изюмом. По мере того, как хлеб поднимается и расширяется, изюм отдаляется друг от друга, но все еще остается в тесте. Что касается Вселенной, там могут быть изюминки, которые мы больше не можем видеть, потому что они удалились так быстро, что их свет так и не достиг Земли. К счастью, гравитация управляет вещами на локальном уровне и удерживает наши изюминки вместе.

Эдвин Хаббл с 48-дюймовым телескопом на горе Паломар. НАСА «История Хаббла». (Источник: Институт Карнеги в Вашингтоне).

Кто это придумал?

Американский астроном Эдвин Хаббл провел наблюдения в 1925 году, доказав, что существует прямая зависимость между скоростями далеких галактик и их расстоянием от Земли. Наблюдение, что галактики удаляются от Земли со скоростью, пропорциональной их расстоянию, традиционно известно как закон Хаббла, хотя следует отметить, что в 2018 году Международный астрономический союз (МАС) проголосовал за рекомендацию изменить название на Хаббла. – закон Лемэтра, в знак признания вклада Хаббла и бельгийского астронома Жоржа Леметра в развитие современной космологии.

Космический телескоп Хаббла был назван в честь Эдвина Хаббла, а единственное число, которое описывает скорость космического расширения, связывая видимые скорости удаления внешних галактик с расстоянием до них, называется постоянной Хаббла.

Буря турбулентных газов в туманности Омега/Лебедь (M17) Внешний . Фотография сделана космическим телескопом Хаббла Внешний

Итак, бесконечна ли Вселенная?

Возможно, проще объяснить начало Вселенной и теорию Большого Взрыва, чем говорить о том, чем она закончится. Возможно, что Вселенная будет существовать вечно, или она может быть уничтожена в обратном сценарии Большого Взрыва, но это будет так далеко в будущем, что оно может быть бесконечным. До недавнего времени космологи (ученые, изучающие Вселенную) предполагали, что скорость расширения Вселенной замедляется из-за действия гравитации. Однако текущие исследования показывают, что Вселенная может расширяться до бесконечности. Но исследования продолжаются, и новые исследования сверхновых в отдаленных галактиках и силы, называемой темной энергией, могут изменить возможные судьбы Вселенной.

Остаток сверхновой Кеплера в видимом, рентгеновском и инфракрасном свете Внешний . Фотография сделана космическим телескопом Хаббла Внешний

Опубликовано: 19.11.2019. Автор: Справочно-научный отдел Библиотеки Конгресса

.

Связанные веб-сайты

• Астрономия: избранные интернет-ресурсы

  — Список веб-ссылок по астрономии, выбранных Научной справочной службой Библиотеки Конгресса.

• Любопытно об астрономии: космология и Большой взрыв

  Внешний

  — Представлены вопросы и ответы о космологии и Большом взрыве, а также ссылки и ссылки на соответствующую информацию.

• Закон Хаббла и расширяющаяся Вселенная

  Внешний

  , Нета А. Бахколл (Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)) — Введение и путеводитель по важным статьям о расширяющейся Вселенной Хаббла.

• LC Science Tracer Bullet: астрономия и астрофизика

  — Справочник, который помогает найти информацию об астрономии и астрофизике.

• Связь между расстоянием и лучевой скоростью среди внегалактических туманностей

  Внешний

  , Эдвин Хаббл (Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS))

• Справочник по науке. Астрономия для школ: Избранные учебные пособия

  — Руководство для преподавания астрономии.

• Научные бюллетени: расширяющаяся Вселенная

  Внешний

  — В этом видео из Американского музея естественной истории астрофизики рассказывают о расширяющейся Вселенной, а команда Фермилаборатории собирает камеру темной энергии.

Дополнительная литература

• Динвидди, Роберт и другие. Вселенная . Нью-Йорк, DK Pub., 2005. 512 стр.
• Фокс, Карен С. Теория большого взрыва: что это такое, откуда взялась и почему она работает . Нью-Йорк, Уайли, 2002 г. 206 стр.
• Харланд, Дэвид М.. Большой взрыв: взгляд из 21 века . Лондон, Нью-Йорк, Спрингер; Чичестер, инженер, совместно с Praxis Pub., c2003. 262 стр.
• Шиллинг, Говерт. Эволюционирующий космос . Cambridge, Eng., Нью-Йорк, Cambridge University Press, 2004. 135 стр.
• Научная информация о Вселенной и научные теории эволюции Вселенной: антология современной мысли . Под редакцией Рика Адэра. Нью-Йорк, паб Розен. Группа, 2006. 192 с.
• Шелк, Джозеф. Бесконечный космос: вопросы из области космологии . Оксфорд, Нью-Йорк, Oxford University Press, 2006. 248 стр.

Условия поиска

• Космология — Популярные произведения.

• Астрономия.

• Физика — Популярные произведения.

Наша Вселенная: что мы видим

Наша Вселенная: что мы видим

Назад
на страницу основного курса

Джон
Д. Нортон
Кафедра истории и философии науки
Университет Питтсбурга

• I. Распределение материи в самом крупном масштабе
• II. Расширение Хаббла: движение в самом большом масштабе
• Закон Хаббла, постоянная Хаббла и эпоха
  Вселенная
• Космическое микроволновое фоновое излучение
• Спектр реликтового излучения
• Изотропы
• Анизотропия
• Что вы должны знать

Ни одна из обсуждавшихся до сих пор вселенных не является нашей. К
определить, какая вселенная в великой книге Эйнштейна является нашей вселенной, которая нам нужна
чтобы узнать немного больше о наших. Два факта оказались решающими при выборе
наша вселенная: распределение материи во вселенной и ее
движение.

I. Распределение вещества по наибольшему
Весы

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d9/Oort_cloud_Sedna_orbit.svg/1024px-Oort_cloud_Sedna_orbit.svg.png

Как распределена материя в нашей Вселенной на крупнейших
шкала? Чтобы ответить, нам нужно получить представление о том, что это за самый большой масштаб.
является. Давайте подойдем к этому:

В нашей Солнечной системе
расстояние от солнца до земли 93 миллиона миль; свет требует 8.3
минут, чтобы добраться от Солнца до Земли. Плутон намного дальше
от солнца, от 2700 до 4500 миллионов миль в зависимости от положения в его
орбита.

Наша солнечная система — всего лишь одна из сотен миллиардов
звезды, из которых состоит наша галактика Млечный Путь. Это
намного больше, чем наша Солнечная система. Его основной диск от 80 000 до 100 000
световых лет в диаметре. Стоит остановиться, чтобы представить, что это значит. А
световой год — это расстояние, которое свет проходит за один год: 5 880 000 000 000
миль. Всего один световой год уже огромен. Если мы решим отправить
световой сигнал какой-нибудь случайно выбранной звезде Млечного Пути, он
чтобы добраться туда, требуются многие десятки тысяч лет. Это уже
дольше, чем записанная история. Если кто-то там решит послать сигнал
в ответ найдется ли кто-нибудь здесь, чтобы получить его?

Вот как Млечный Путь выглядит для нас изнутри как
широкая светящаяся полоса, состоящая из множества звезд, раскинулась по небу.

Вот представление художника о том, как это выглядит с
снаружи:

https://solarsystem.nasa.gov/resources/285/the-milky-way-galaxy/

Остальные звезды Вселенной сгруппированы в другие
галактики. Вот ближайшая галактика, галактика Андромеды, M31,
который находится примерно в 2,5 миллионах световых лет от нас:

Легко представить, что эта близлежащая галактика всего лишь крошечная
вспышка в ночном небе. Однако это не так. Это большой объект в
ночное небо. Чтобы передать его размер, НАСА показало составное изображение
Галактика Андромеды и Луна наложены друг на друга, так что они находятся в одном
относительного размера, как они появляются в ночном небе. Луна — большой объект
в небе и образует угол около 1/2 градуса для наблюдателей на
земной шар. Андромеда явно намного больше. Мы
невозможно увидеть его огромные размеры невооруженным глазом, так как звезды
в галактике Андромеды слишком тусклые. Все, что мы видим, это небольшое пятно. (Картина
и объяснение на https://apod.nasa.gov/apod/ap130801.html.)

Наконец, в самом большом масштабе светящаяся материя примерно равномерно распределяется по пространство в галактиках, разделенных миллионами световых лет. Типичный расстояния между галактиками порядка астрономической единицы известный как «мегапарсек» (Мпк). Вот изображение россыпи галактик от Хаббла телескоп:

Изображения выше были взяты из
сайт НАСА, http://www.nasa.gov/,
14 января 2007 г. НАСА предоставляет эти изображения без авторских прав при соблюдении
ограничения на http://www.simlabs.arc.nasa.gov/copyright_info/copyright.html

Это предположение о примерной равномерности распределения
галактик будет достаточно для дальнейшего. Единообразие, однако
только грубо. По мере того, как мы переходим к более крупным масштабам, мы обнаруживаем некоторые
скопления галактик.

Наша галактика Млечный Путь является частью небольшой группы
галактики, известной как «Большое Магелланово Облако». Более обширные опросы
показать наличие дополнительных кластеров,
сверхскопления и пустоты между ними. Это только в масштабе
сотен мегапарсек сгладим эти неоднородности и получим
грубое единообразие, на котором основывалась большая часть последующих космологических теорий
основано.

Исследование красного смещения галактик с полем в два градуса, проведенное
с 1997-2002, дает некоторое представление о распределении галактик. Исследование
проник на глубину около 2,5 миллиардов лет
(=767 Мпк). Вот изображение распределения галактик, которые они нашли.
Форма песочных часов возникла из-за того, что исследование искало другие галактики.
выше и ниже плоскости нашей галактики Млечный Путь.

https://en.wikipedia.org/wiki/Файл:2dfgrs.png

Знакомая картина Вселенной в самом крупном масштабе
является совсем недавним открытием. До 1920, осталось неясным,
вся материя вселенной была собрана в одном месте, Млечном Пути;
или Млечный Путь был всего лишь одной галактикой из многих, разбросанных по
пространство. Этот вопрос был предметом того, что стало известно как
«Большие дебаты», происходившие в зале Бэрда
Смитсоновский музей естественной истории, 26 апреля 1920 года. Там два
астрономы сражались. Харлоу Шепли защитил теорию островной вселенной.
и Хибер Кертис утверждал, что многие галактики со звездами считают, что
в конечном итоге возобладал.

Эти галактики являются основными единицами материи современного
космология. Это молекулы космического газа, который является предметом
современная космология. Теория исходит из предположения, что они образуют
непрерывная жидкость, подобно тому, как мы обычно предполагаем, что вода или воздух
представляет собой непрерывную жидкость, хотя мы знаем, что она состоит из молекул; или же
что песчаные дюны непрерывны, даже если они состоят из песчинок
песок. Пока мы смотрим достаточно далеко на галактики, молекулы или
песчинки, они сливаются со своими соседями и, кажется, образуют
непрерывное распределение вещества.

Галактики образуют светящуюся часть материи
вселенная. Недавние расследования приводят к предположениям, что существует много
больше материи в космосе. Перед ним стоит «темный…».
Темная энергия — это материя, которая, как предполагается, пронизывает все пространство и играет важную роль.
большую роль в космической динамике. Предполагается, что темная материя обеспечивает
дополнительное гравитационное притяжение, необходимое для удержания галактик вместе.

II. Расширение Хаббла: движение на
Наибольший масштаб

Эйнштейн в 1917 году предположил, что в самом большом масштабе мы
увидел бы равномерное распределение звезд, находящихся примерно в состоянии покоя. в
течение 1920-х годов, после Великой дискуссии, стало ясно,
что основной единицей космической материи будет галактика, а не звезда.
Это само по себе мало что изменило на фундаментальном уровне теории. Что сделал
наше космическое теоретизирование сильно изменило наблюдение о свете от
далекие галактики, которые Эдвин Хаббл преследовал в конце
1920 с. Это наблюдение стало самым
важный наблюдательный факт современной космологии.

То, что наблюдал Хаббл, было светом от далеких галактик.
был краснее света ближайших галактик.

Что еще более важно, был линейный
связь между расстоянием до галактики и количеством
покраснение. Удвойте расстояние, и вы удвоите покраснение; утроить
расстояние, и вы утроите покраснение; и так далее.

Как понимать это покраснение? Хаббл сделал вывод
что она показала скорость рецессии
галактики. Чем краснее свет, тем быстрее удалялись галактики.

Хаббл пришел к этой интерпретации благодаря эффекту
знакомый из оптики и акустики, доплеровский
эффект. Каждая звуковая или световая волна имеет определенную частоту и
длина волны. В звуке они определяют высоту тона; в свете они определяют
цвет. Вот световая волна и наблюдатель.

Если бы наблюдатель поспешил к источнику
света, наблюдатель теперь будет проходить мимо гребней волн чаще, чем
отдыхающий наблюдатель.

Это означало бы, что движущийся наблюдатель найдет
частота света увеличилась (и
соответственно для длины волны — расстояния между гребнями — иметь
уменьшилось). Это увеличение частоты является смещением света в сторону
синий конец спектра.

Обратный эффект произошёл бы, если бы наблюдатель
удалиться от источника света. Частота света уменьшится
и свет покраснел.

Эффект Доплера известен из повседневной жизни. Когда
к нам подъезжает скорая с включенной сиреной, мы
услышать более высокий тон, потому что он приближается. Когда это пройдет, а затем
отступает, мы слышим резкое падение высоты тона. Не произошло никаких изменений в
звук, издаваемый сиреной. Водитель скорой помощи не слышит изменений в
подача сирены. Все эти изменения происходят в результате относительного движения
между вами и сиреной скорой помощи с помощью эффекта Доплера.

Хаббл сделал вывод по красному смещению света на расстоянии
галактик к скорости удаления галактик.
Чем дальше от нас галактика, тем быстрее она удаляется. Отношение
является линейным, факт, который нужно исследовать в данный момент.

Хаббл пришел к основному факту, что все современные
космологии пытаются приспособиться: Вселенная переживает массивное
расширение.

Я упомяну здесь для дальнейшего использования, что использование
Принцип Доплера как способ интерпретации красного смещения ограничил
заявление. Когда мы разработаем полную космологическую модель
используя общую теорию относительности, мы увидим, что приведенные выше предположения
статическое пространство с наблюдателями и движущимися в нем галактиками не удастся. Вместо
мы увидим, что покраснение света далеких галактик происходит от
растяжение самого пространства, пока свет распространяется к нам. доплеровский
Принцип обеспечивает полезную классическую аппроксимацию эффекта.

Закон Хаббла, постоянная Хаббла и
Возраст Вселенной

Хаббл обнаружил линейную зависимость
между скоростью удаления и расстоянием до галактики. какая
что значит можно увидеть в таблице:

В эту таблицу встроено очевидное правило, и оно
известный как «закон Хаббла»:

Магическое число 20 в этой формуле несет в себе много
Контент. По сути, это говорит нам, что нам нужно присвоить 20
километров в секунду скорости удаления на каждый миллион света
лет расстояния между нами и галактикой. Это число, являющееся одним из
наиболее важных космических параметров, известен как Хаббловский
постоянный.

В закон Хаббла встроено также понятие возраста
Вселенной. Чтобы увидеть это, рассмотрите галактику с миллионом светлых
лет далеких от нас. Если бы его скорость рецессии была одинаковой во всех
истории, мы можем вычислить, как давно здесь была материя этих галактик.
Точно так же мы можем вычислить, как давно материя двухмиллионной галактики
Далекие световые годы были здесь. И мы можем вычислить, как давно дело
из галактики, удаленной на три миллиона световых лет, была здесь.

Замечательный факт следует из линейности хаббловского
закон. Все вычисленные времена окажутся равными
такой же. Они будут просто единицей, деленной на постоянную Хаббла (с
правильно отрегулированные единицы). Время, которое мы вычислили, есть время в
что вся материя Вселенной была совпадающей. Это отмечает
начало Вселенной — теперь мы называем это «большим взрывом». Это очень
Симпатичная. Приступим от наблюдений над галактиками к закону Хаббла с
его константа относительно возраста Вселенной.

Хаббловский возраст Вселенной составляет примерно 14 миллиардов лет.
годы.

Распределение материи в наибольшем масштабе
наблюдается примерно равномерный. Но как насчет движений? Закон Хаббла
говорят нам, что наша галактика находится в предпочтительном центре с точки зрения движения
разбегание галактик касается? Закон Хаббла выражается как
линейная зависимость между скоростью и расстоянием. Особое свойство
движения с этой линейной зависимостью заключается в том, что нет
предпочтительный центр движения.

Чтобы понять, что это значит, представьте, что наша галактика
голубоватый на рисунке ниже. Все остальные галактики удаляются от
нас со скоростями, линейно возрастающими с расстоянием, включая
близлежащая галактика зеленоватого цвета.

Теперь представьте, что мы перемещаем наш
точка зрения на эту зеленоватую галактику. Мы все равно найдем все
галактики вокруг нас удаляются со скоростью, пропорциональной расстоянию.
движения галактик следуют одному и тому же закону Хаббла, независимо от того, находимся ли мы на
голубоватая галактика, зеленоватая галактика или любая другая галактика.

Объединение, распространение
материи в галактиках Вселенной в самом большом масштабе примерно
однородна и изотропна: она одинакова в любом месте и во всяком
направление. То же самое относится и к общему движению галактик: они
везде одинаковы.

Космическое микроволновое фоновое излучение

Основные факты наблюдательной астрономии, из которых
современная космология выросла из тех, что только что набросаны: равномерное распределение
космическая материя в больших масштабах и ее расширяющееся движение. С 1960-е,
другой тип наблюдения играет все более важную роль в
космология. В 1964 году Арно Пензиас и Роберт Уилсон,
работает в Кроуфорд-Хилл, в офисе Bell Telephone Laboratories.
в Нью-Джерси обнаружен фоновый электромагнитный шум в большом рупоре
антенна используется для исследования спутников связи для НАСА.
Вот их рупорная антенна:

https://en.wikipedia.org/wiki/File:Horn_Antenna-in_Holmdel,_New_Jersey.jpeg

Шум, как оказалось, не имел
заметный земной источник. Это было внеземное. Это было
приходящие равномерно во всех направлениях из самого пространства. Они нашли
«космическое микроволновое фоновое излучение».

Излучение помечено как «микроволновое».
поскольку пики его энергии приходятся на микроволновую часть электромагнитного поля.
спектр. В частности, пик приходится на 160 ГГц. По частоте это
находит излучение где-то между низкочастотными радиоволнами
и более высокочастотное излучение, которое включает видимый свет. Они есть
в том же диапазоне частот, что и излучение в микроволновой печи, но
такой слабой интенсивности, что они были бы бесполезны для кулинарных целей!

Кроме того, электромагнитные волны, составляющие шум
оказался состоящим из довольно точного сочетания частот,
характеристика теплового излучения. В конце концов его температура была
определено как 2,7 тыс. «К» представляет
градусы Кельвина, единица, используемая для измерения температуры выше нижнего предела
возможен для температур «абсолютный ноль». 0K = «ноль градусов Кельвина». Это
соответствует -273,15C = -273,15 по Цельсию.

Тепловое излучение знакомо каждому. Когда греешь холодные руки перед светящимся огонь, это невидимое, инфракрасное излучение, исходящее от огня, что согревает твои руки. Излучение будет иметь определенной температуры, величина которой зависит от источника. это обычно сотни градусов Цельсия.

Тепловое излучение повсюду.
Если вы удобно сидите в комнате при температуре 20C = 68F,
тогда стены комнаты испускают тепловое излучение примерно
характерная температура по отношению к вам. Потому что ваша кожа имеет определенный
температура, вы возвращаете тепловое излучение к стенам.

Космическое фоновое излучение является таким же
излучение. Единственная разница между ним и этими более привычными
случаях теплового излучения является то, что оно чрезвычайно
холодно. Температура 2,7 К всего на 2,7 К выше нижнего предела.
возможно для температур, абсолютный ноль.

Все это очень хорошо вписывается в космологию большого взрыва. Большой
Космология взрыва говорит нам, что Вселенная сразу после Большого взрыва
14 миллиардов лет назад было очень жарко. Он был наполнен тепловым излучением
при очень высоких температурах. По мере расширения Вселенной это излучение охлаждалось.
по расширению. Поскольку расширение Вселенной продолжалось,
температура теплового излучения была доведена до все более низких температур.
Очень холодный лучистый остаток тепла того начального ада есть
космическое фоновое излучение, измеренное Пензиасом и Уилсоном.

Спектр реликтового излучения

Сначала может показаться, что нет
так много можно узнать из такого слабого излучения. Это имеет смысл
что большой взрыв, произошедший давным-давно, мог оставить небольшой остаток теплового излучения.
В самом деле, следует ожидать слабого электромагнитного излучения всякий раз, когда мы
есть вещество, содержащее заряженные частицы, такие как протоны и электроны. Каждый
когда они меняют свое энергетическое состояние, электромагнитная теория говорит нам, что
они будут излучать или поглощать излучение. Итак, какими бы ни были наши более крупные космологические
теории, не должны ли мы ожидать, что будут погружены случайные рассеяния
электромагнитное излучение, даже если излучение очень слабое?

Этот вид упускает из виду, что наличие теплового
характер носит не просто случайное рассеяние излучения. Быть теплым в
при определенной температуре энергия излучения должна быть
распределяется по бесконечному числу частот в
вполне специфический способ. Любой старый дистрибутив
частоты почти наверняка не будут соответствовать тепловым характеристикам.
Этот факт оказался решающим для многих наблюдательных и теоретических работ.
в космологии за последние несколько десятилетий.

Изотропы

Когда космический микроволновый фон был впервые обнаружен в
1960-х годов предполагалось, что это
излучение существовало бы, имело бы тепловой характер и имело бы температуру
близко к абсолютному нулю. Чтобы показать, что это излучение действительно проявляло
тепловой спектр, фон необходимо измерять на многих частотах.
За годы, прошедшие после первых измерений Пензиаса и Уилсона, более
были проведены измерения и определен тепловой характер излучения.
в итоге подтвердили вполне надежно.

Одно из самых поразительных подтверждений пришло от
измерения Cosmic Background Explorer
спутник COBE, запущенный в ноябре 1989 г. Требуемые измерения:
довольно деликатный. Если кто-то увидит излучение, исходящее от источника на частоте 2,7 К,
сами инструменты должны быть как минимум такими же холодными. Если они теплее,
излучение, которое они излучают, поглотит любое излучение от источника 2,7К. К
держите приборы холодными, спутник COBE нес 650-литровый
сверхтекучий гелиевый криостат! В результате получилось необычайно хорошее совпадение
измеренное распределение энергии по различным частотам и
тепловое распределение, связанное с 2,7К. Теоретическая кривая (зеленая
линия) точно проходит через измерения COBE (красные крестики).

https://commons.wikimedia.org/wiki/Файл:Cmbr.svg
Образ общественного достояния

Мы многому учимся на удивительно хорошей посадке
данные к тепловой кривой.

Во-первых, тепловой фон изотропен, т.е.
одинаково во всех направлениях. Фотоны, обнаруженные датчиками COBE
распространяется в космосе очень давно. что фотоны
поступающие со всех измеряемых направлений, имеют одинаковое распределение энергии
говорит нам, что Вселенная была одинаковой везде, где были эти фотоны.
излучаемый. То есть у нас есть зонд, который говорит нам, что далеко-далеко и
давным-давно Вселенная была однородной.

Чтобы сказать, как далеко и как давно наш зонд достиг
требует, чтобы мы использовали некоторую космологическую теорию. Наши текущие теории
говорят нам, что эти фотоны были высвобождены с «поверхностного
последнего рассеяния» всего через 380 000 лет после великого
взрыв, когда остывающая Вселенная имела температуру около 3000К. Что
означает, что фотоны путешествовали без помех большую часть
вся история вселенной!

Во-вторых, есть кое-что интригующее. Тепловое распределение
энергия на различных частотах не просто любая частота
распределение. Это именно тот, который производится, когда
системы приходят к тепловому равновесию. Например, скорости
молекулы воздуха в помещении термически распределены, потому что
молекулы ударялись друг о друга достаточно долго, чтобы осесть
вниз к их конечному термически распределенному равновесию. Соответственно,
мы ожидаем, что излучение принимает тепловое распределение, потому что материя
источники, испускающие и поглощающие излучение, также пришли к тепловым
равновесие.

Можно было бы ожидать, что это состояние теплового
равновесие было бы легко соблюсти в ранней Вселенной, когда вся материя
теснились друг к другу. Однако оказывается, что даже при
высокой плотности ранней Вселенной, обычная космологическая теория
большие проблемы с этим результатом. Он должен дать дело о начале
Вселенной достаточно времени, чтобы взаимодействовать с остальной материей, прежде чем
расширение Вселенной отбрасывает материю в далекие части
пространство. Стандартная (неинфляционная) космология оказалась не в состоянии сделать это.
То, что он не может, известно как «проблема горизонта».

Анизотропия

Практически идеальное совпадение измерения с
изотропное тепловое распределение сказало нам о многом. оказывается просто
начало. В то время как распределение энергии в космическом микроволновом
фоновое излучение почти точно тепловое, «почти точно» скрывает
еще много полезной информации.

Очень, очень точные измерения показали, что
очень, очень небольшие отклонения от изотропии. Эти измерения были
осуществляется спутниками Wilkinson Microwave Anisotropy Probe
(WMAP), с 2001 по 2010 год; и совсем недавно
а точнее спутником «Планк»
Европейское космическое агентство, с 2009 г.до 2013 г.

Вот тепловая карта неба, которая собирает 9 лет
данные, собранные WMAP:

https://en.wikipedia.org/wiki/File:Ilc_9yr_moll4096.png общественное достояние

Различные цвета на карте обозначают разные
температуры. На первый взгляд может показаться, что небо довольно
анизотропный по температуре. Однако диапазон температур, показанный
разные цвета минут. Полный ассортимент плюс
или минус 0,0002 К при средней температуре 2,725 К.

Эти крошечные отклонения в температуре выглядят как крошечные
количество шума в иначе тихом месте. В случае звукового шума
мы можем лучше понять его, разделив на составные части
частоты — ноты, которые в совокупности создают шум. То же самое может быть
сделано с рассеянием колебаний температуры по небу. Мы можем
построить пространственное распределение как спектр мод,
аналогично нотам, которые объединяются в аккорд или шум.

Вот график, который показывает
измерения из WMAP, выделенные черным цветом, в различных пространственных режимах
(«многополюсные моменты»). Цветные результаты получены из воздушного шара и земли.
основанные измерения. (Рисунок 18 из Г.
Хиншоу и др. Трехлетний микроволновый зонд анизотропии Wilkinson (WMAP)
Наблюдения: температурный анализ».
https://arxiv.org/pdf/astro-ph/0603451.pdf)

https://commons.wikimedia.org/wiki/Файл:PowerSpectrumExt.svg
изображение общественного достояния

Хотя эти отклонения от единообразия незначительны, они
на самом деле имеют решающее значение в космологии. Материя вселенной
теперь сгруппированы в звезды и галактики. Эти сгустки образуются
взаимным тяготением материи, образующей звезды и галактики.
Если эта материя идеально и равномерно распределена в раннюю эру
космическим микроволновым фоном, тогда он оставался бы в идеальном равновесии.
Взаимное гравитационное притяжение не имело бы результирующего эффекта. Маленький
неоднородности необходимы для затравки гравитационного
коллапс, который приводит к звездам и галактикам.

Оказывается, крошечные неоднородности в космическом
микроволновый фон — это как раз тот размер, который необходим для затравки более поздней формации
звезд и галактик — так называемое «структурообразование».