Сфера Хаббла и горизонты Вселенной. Радиус хаббла
Радиус Хаббла - Википедия
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
(перенаправлено с «»)Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 27 августа 2016; проверки требуют 2 правки. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 27 августа 2016; проверки требуют 2 правки.
Визуальное представление трёхмерной структуры Вселенной, видимой с нашей позиции (центр круга). Пятнышки света — это скопления скоплений галактик — (supercluster) — самые большие известные структуры в космосе. Масштабная линейка равна миллиарду световых лет. Наш дом здесь обозначен как Сверхскопление Девы — это система, включающая десятки тысяч галактик, в том числе нашу собственную — Млечный Путь. В космологии объём Хаббла, радиус Хаббла или сфера Хаббла — область расширяющейся Вселенной, окружающей наблюдателя, за пределами которой объекты удаляются от наблюдателя со скоростью большей, чем скорость света[1].
Радиус сферы Хаббла c/H0{\displaystyle c/H_{0}}, где c{\displaystyle c} — скорость света и H0{\displaystyle H_{0}} — постоянная Хаббла. В целом, термин «объём Хаббла» может быть применён к любому пространству (c/H0)3{\displaystyle (c/H_{0})^{3}}.
Не следует путать «объём Хаббла» с наблюдаемой Вселенной, так как последняя представляет собой бо́льшую область пространства[2][3].
Изменения расширения Вселенной[ | ]
Расстояние c/
encyclopaedia.bid
Сфера Хаббла и горизонты Вселенной
Наш мир, родившийся в процессе Большого взрыва, и поныне расширяется, а объем разделяющего галактики пространства стремительно увеличивается. Скопления галактик, удаляясь друг от друга, тем не менее остаются устойчивыми образованиями с определенными размерами и стабильной структурой. Да и атомы вовсе не набухают в процессе расширения Вселенной, в отличие от свободно летающих фотонов, увеличивающих свою длину волны в процессе перемещения по расширяющемуся пространству. Куда же ушла энергия реликтовых фотонов? Почему мы можем видеть квазары, удаляющиеся от нас со сверхсветовой скоростью? Что такое темная энергия? Почему доступная нам часть Вселенной все время сокращается? Это лишь часть вопросов, над которыми думают сегодня космологи, стараясь согласовать общую теорию относительности с картиной Мира, наблюдаемой астрономами.
Сфера Хаббла
Согласно закону Хаббла, описывающего расширение Вселенной, радиальные скорости галактик пропорциональны расстоянию до них с коэффициентом Н0, который сегодня называется постоянной Хаббла.
Значение Н0 определяется по наблюдениям галактических объектов, расстояния до которых измерены, главным образом, по ярчайшим звёздам или цефеидам.
Большинство независимых оценок Н0 дают для этого параметра в настоящее время значение приблизительно около 70 км/с на мегапарсек.
Это означает, что галактики, находящиеся на расстоянии 100 мегапарсек, удаляются от нас со скоростью примерно 7000 км/с.
В моделях расширяющейся Вселенной постоянная Хаббла изменяется со временем, но термин «постоянная» оправдан тем, что в каждый данный момент времени во всех точках Вселенной постоянная Хаббла одинакова.
Величина, обратная постоянной Хаббла, имеет смысл характерного времени расширения Вселенной на текущий момент. Для современного значения постоянной Хаббла, возраст Вселенной оценивается приблизительно в 13,8 млрд лет.
Относительно центра сферы Хаббла скорость расширения пространства внутри нее меньше световой, а вне ее – больше. На самой сфере Хаббла световые кванты как бы вморожены в пространство, которое расширяется там со световой скоростью, и поэтому она становится еще одним горизонтом – горизонтом фотонов.
Если расширение вселенной замедляется, то радиус сферы Хаббла возрастает, поскольку он обратно пропорционален уменьшающемуся хаббловскому параметру. В таком случае по мере старения вселенной эта сфера охватывает все новые и новые области пространства и впускает все новые и новые световые кванты. С течением времени наблюдатель увидит галактики и внутригалактические события, которые ранее находились вне его фотонного горизонта. Если же расширение вселенной ускоряется, то радиус хаббловской сферы, напротив, сокращается.
В космологии говорят о трех важных поверхностях: горизонте событий, горизонте частиц и сфере Хаббла. Две последние являются поверхностями в пространстве, а первая – в пространстве - времени. Со сферой Хаббла мы уже познакомились, поговорим теперь о горизонтах.
Горизонт частиц
Горизонт частиц отделяет наблюдаемые в настоящий момент объекты от ненаблюдаемых.
Из-за конечности скорости света наблюдатель видит небесные объекты такими, какими они были в более или менее отдаленном прошлом. За пределами горизонта частиц лежат галактики, которые в данный момент не наблюдаются ни на едином этапе их предшествующей эволюции. Это означает, что их мировые линии в пространстве-времени нигде не пересекают поверхность, по которой распространяется свет, приходящий к наблюдателю с момента рождения Вселенной. Внутри горизонта частиц расположены галактики, чьи мировые линии в прошлом пересеклись с этой поверхностью. Именно эти галактики и составляют часть Вселенной, в принципе доступную наблюдению в данный момент времени.
Для нерасширяющейся Вселенной размер горизонта частиц растет с возрастом, и рано или поздно все области Вселенной окажутся доступными для изучения. Но в расширяющейся Вселенной это не так. Более того, в зависимости от скорости расширения размер горизонта частиц может зависеть от времени, прошедшего с момента начала расширения, по более сложному закону, чем простая пропорциональность. В частности, в ускоренно расширяющейся Вселенной размер горизонта частиц может стремиться к постоянной величине. Это означает, что есть области принципиально ненаблюдаемые, есть процессы принципиально непознаваемые.
Кроме того, размер горизонта частиц ограничивает размер причинно-связанных областей. Действительно, две пространственные точки, разделенные расстоянием больше размера горизонта, никогда не взаимодействовали в прошлом. Поскольку самое быстрое взаимодействие (обмен лучами света) еще не произошло, то и любое другое взаимодействие исключено. Поэтому никакое событие в одной точке не может иметь в качестве своей причины событие, произошедшее в другой точке. В случае, когда размер горизонта частиц стремится к постоянной величине, Вселенная разбивается на причинно-несвязанные области, эволюция в которых протекает независимо.
Таким образом, нам не дано знать, какова Вселенная за пределами нынешнего горизонта частиц. Некоторые теории ранней Вселенной утверждают, что очень далеко за этим горизонтом она совсем не похожа на то, что мы видим. Этот тезис вполне научен, поскольку он вытекает из вполне разумных вычислений, однако его нельзя ни опровергнуть, ни подтвердить с помощью астрономических наблюдений, доступных в наше время, Более того, если пространство и дальше будет расширяться с ускорением, его нельзя будет проверить и в сколь угодно отдаленном будущем.
Источники на горизонте частиц имеют бесконечное красное смещение. Это самые древние фотоны, которые хотя бы теоретически можно сейчас «увидеть». Они были излучены практически в момент Большого взрыва. Тогда размер видимой сегодня части Вселенной был крайне мал, а значит, с тех пор все расстояния очень сильно выросли. Отсюда и возникает бесконечное красное смещение. Конечно, на самом деле мы не можем увидеть фотоны с самого горизонта частиц. Вселенная в годы своей молодости была непрозрачной для излучения. Поэтому фотоны с красным смещением больше 1 000 не наблюдаются. Если в будущем астрономы научатся регистрировать реликтовые нейтрино, то это позволит заглянуть в первые минуты жизни Вселенной, соответствующие красному смещению – Зх107. Еще большего прогресса можно будет достичь при детектировании реликтовых гравитационных волн, добравшись до «планковских времен» (10-43 секунд с начала взрыва). С их помощью можно будет заглянуть в прошлое настолько далеко, насколько это в принципе возможно с помощью известных на сегодня законов природы. Вблизи начального момента большого взрыва общая теория относительности уже неприменима.
Горизонт событий
Горизонт событий – это поверхность в пространстве-времени. Такой горизонт возникает не во всякой космологической модели. Например, в замедляющейся Вселенной горизонта событий нет – любое событие из жизни удаленных галактик можно увидеть, если достаточно долго подождать. Смысл введения этого горизонта в том, что он отделяет события, которые могут повлиять на нас хотя бы в будущем, от тех, которые никак повлиять на нас не смогут. Если даже световой сигнал о событии не доходит до нас, то и само событие не может оказать на нас влияние. Почему такое возможно? Причин может быть несколько. Самая простая – модель с «концом света». Если будущее ограничено во времени, то ясно, что свет от каких-то далеких галактик дойти до нас просто не сумеет. Большинство современных моделей такой возможности не предусматривают. Есть, правда, версия грядущего Большого разрыва (Big Rip), но она не очень популярна в научных кругах. Зато есть другой вариант – расширение с ускорением.
Недавнее открытие того факта, что Вселенная сейчас расширяется с ускорением, буквально взбудоражило космологов. Причин такого необычного поведения нашего мира может быть две: либо основным «наполнителем» нашей Вселенной является не обычное вещество, а неведомая материя с необычными свойствами (так называемая темная энергия), либо (еще страшнее подумать!) нужно изменять уравнения общей теории относительности. Да еще почему-то человечеству довелось жить в тот краткий по космологическим масштабам период, когда замедленное расширение только-только сменилось ускоренным. Все эти вопросы еще очень далеки от своего разрешения, но уже сегодня можно обсудить то, как ускоренное расширение (если оно будет продолжаться вечно) изменит нашу Вселенную и создаст горизонт событий. Оказывается, что жизнь далеких галактик, начиная с того момента, как они наберут достаточно большую скорость убегания, для нас остановится и их будущее станет нам неизвестно – свет от целого ряда событий просто никогда до нас не дойдет. Со временем, в достаточно далеком будущем, все галактики, не входящие в наше локальное сверхскопление размером 100 мегапарсек, скроются за горизонтом событий.
Прошлое и будущее
«Над проблемами горизонта я задумался еще в аспирантуре, причем даже не по собственной инициативе, — рассказывает профессор Вольфганг Риндлер, который до сих пор преподает физику в Техасском университете в Далласе. — Тогда была в большой моде теория Вселенной, известная как космология стабильного состояния — Steady State Cosmology. Мой научный руководитель ввязался в ожесточенный спор с авторами этой теории и предложил мне разобраться в существе разногласий. Я не стал отказываться от предложенной задачи, и в результате появилась моя работа о космологических горизонтах.
По словам профессора Риндлера, существует очень понятная интерпретация обоих горизонтов нашего мира: «Горизонт событий образован световым фронтом, который в пределе сойдется на нашей Галактике, когда возраст Вселенной возрастет до бесконечности. Напротив, горизонт частиц соответствует световому фронту, испущенному в момент Большого взрыва. Фигурально выражаясь, горизонт событий очерчивается самым последним из световых фронтов, достигающих нашей Галактики, а горизонт частиц — самым первым. Из такого определения становится понятным, что
горизонт частиц задает максимальное расстояние, с которого в нашу нынешнюю эпоху можно наблюдать произошедшее в прошлом. Горизонт событий, напротив, фиксирует максимальную дистанцию, откуда можно получить информацию о бесконечно отдаленном будущем.
Это действительно два разных горизонта, которые необходимы для полного описания эволюции мироздания».
ВикипедияГОРИЗОНТ ВСЕЛЕННОЙ. Алексей ЛевинГоризонт Вселенских событий. Алексей ЛевинВселенная и сфера Хаббла. Сергей Попов, Алексей Топоренский
ЕЩЁ МАТЕРИАЛЫ ПО ТЕМЕ:
1. Космология
2. Эволюция космологических моделей
myvera.ru
Радиус Хаббла Википедия
Визуальное представление трёхмерной структуры Вселенной, видимой с нашей позиции (центр круга). Пятнышки света — это скопления скоплений галактик — суперкластеры (supercluster) — самые большие известные структуры в космосе. Масштабная линейка равна миллиарду световых лет. Наш дом здесь обозначен как Сверхскопление Девы — это система, включающая десятки тысяч галактик, в том числе нашу собственную — Млечный Путь. В космологии объём Хаббла, радиус Хаббла или сфера Хаббла — область расширяющейся Вселенной, окружающей наблюдателя, за пределами которой объекты удаляются от наблюдателя со скоростью большей, чем скорость света[1].
Радиус сферы Хаббла
c/H0{\displaystyle c/H_{0}}, где c{\displaystyle c} — скорость света и H0{\displaystyle H_{0}} — постоянная Хаббла. В целом, термин «объём Хаббла» может быть применён к любому пространству (c/H0)3{\displaystyle (c/H_{0})^{3}}.Не следует путать «объём Хаббла» с наблюдаемой Вселенной, так как последняя представляет собой бо́льшую область пространства[2][3].
Изменения расширения Вселенной
Расстояние c/H0{\displaystyle c/H_{0}} известно как длина Хаббла. Она равна 13,8 млрд световых лет в стандартной космологической модели. Эта величина предполагается чуть большей, чем возраст Вселенной, помноженный на скорость света. Такая величина взята потому, что 1/H0{\displaystyle 1/H_{0}} показывает нам возраст Вселенной в экстраполяции с учётом того, что спад скорости движения каждой галактики с момента Большого взрыва был постоянным. В настоящее время принято считать, что первоначальному спаду скорости разбегания галактик под действием силы притяжения противопоставляется ускоряющее действие со стороны тёмной энергии, поэтому 1/H0{\displaystyle 1/H_{0}} — это всего лишь аппроксимация настоящего возраста.
Предел Хаббла
Во Вселенной, расширяющейся с ускорением, сфера Хаббла расширяется медленнее, чем Вселенная. Это означает, что объекты рано или поздно выходят за сферу Хаббла и свет от них больше не сможет добраться до наблюдателя. Но при этом, в силу большого расстояния между объектом и наблюдателем, наблюдатель в течение еще некоторого времени будет видеть объект, вышедший за пределы сферы[4].
См. также
Примечания
Ссылки
wikiredia.ru
Что такое сфера Хаббла и горизонт частиц?
По закону Хаббла, скорость удаления объектов друг от друга, связанная с расширением Вселенной, прямо пропорциональна расстоянию между ними (коэффициент пропорциональности зависит от "возраста Вселенной"). Заметим, что на достаточно больших расстояниях можно не учитывать так называемые случайные скорости, которые связаны со взаимодействием этих объектов с окружающими их телами.
Говоря простыми словами, этот закон (имеющий экспериментальное подтверждение) указывает на то, что у расширения Вселенной нет выделенного центра, пространство однородно. Поэтому можем ввести систему отсчета с началом координат там, где мы находимся.
С ростом расстояния от нас до некоторого объекта его скорость удаления растет линейно. Тогда существует сфера, объекты на которой за счет расширения Вселенной удаляются от нас со скоростью света (внутри неё - медленнее, вне - быстрее). Это и есть сфера Хаббла (горизонт фотонов). Мы можем стать свидетелями только тех событий, что произошли в пространстве внутри этой сферы. Допустим, вспышку света, вне сферы Хаббла расширение будет "отдалять" от нас быстрее, чем свет от неё будет "идти" к нам идти. О жизни и долголетии Можно ли вычислить вероятное количество оставшихся лет своей жизни, и если да, то как?Какой самый первый признак (который я могу обнаружить сам) того, что я 100% болен каким-то смертельным заболеванием?Как японцы доживают до 80 лет, постоянно питаясь лапшой быстрого приготовления?Задавайте вопросы экспертам
Радиус горизонта частиц - пройденное светом расстояние от точки, которую мы выбрали за начало координат (и, соответственно, центр сферы) с момента появления Вселенной. Скорость света конечна, поэтому удаленные небесные объекты мы можем увидеть только такими, какими они были какое-то время назад. Чем ближе галактика к горизонту частиц - тем более ранний этап её эволюции мы увидим. Если же она находится за ним, то мы не увидим её вообще.
thequestion.ru
Радиус Хаббла Википедия
Визуальное представление трёхмерной структуры Вселенной, видимой с нашей позиции (центр круга). Пятнышки света — это скопления скоплений галактик — суперкластеры (supercluster) — самые большие известные структуры в космосе. Масштабная линейка равна миллиарду световых лет. Наш дом здесь обозначен как Сверхскопление Девы — это система, включающая десятки тысяч галактик, в том числе нашу собственную — Млечный Путь. В космологии объём Хаббла, радиус Хаббла или сфера Хаббла — область расширяющейся Вселенной, окружающей наблюдателя, за пределами которой объекты удаляются от наблюдателя со скоростью большей, чем скорость света[1].
Радиус сферы Хаббла c/H0{\displaystyle c/H_{0}}, где c{\displaystyle c} — скорость света и H0{\displaystyle H_{0}} — постоянная Хаббла. В целом, термин «объём Хаббла» может быть применён к любому пространству (c/H0)3{\displaystyle (c/H_{0})^{3}}.
Не следует путать «объём Хаббла» с наблюдаемой Вселенной, так как последняя представляет собой бо́льшую область пространства[2][3].
Изменения расширения Вселенной[ | код]
Расстояние c/H0{\displaystyle c/H_{0}} известно как длина Хаббла. Она равна 13,8 млрд световых лет в стандартной космологической модели. Эта величина предполагается чуть большей, чем возраст Вселенной, помноженный на скорость света. Такая величина взята потому, что 1/H0{\displaystyle 1/H_{0}} показывает нам возраст Вселенной в экстраполяции с учётом того, что спад скорости движения каждой галактики с момента Большого взрыва был постоянным. В настоящее время принято считать, что первоначальному спаду скорости разбегания галактик под действием силы притяжения противопоставляется ускоряющее действие со стороны тёмной энергии, поэтому 1/H0{\displaystyle 1/H_{0}} — это всего лишь аппроксимация настоящего возраста.
Предел Хаббла[
ru-wiki.ru
Объём Хаббла - Википедия
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 27 августа 2016; проверки требуют 4 правки. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 27 августа 2016; проверки требуют 4 правки. Визуальное представление трёхмерной структуры Вселенной, видимой с нашей позиции (центр круга). Пятнышки света — это скопления скоплений галактик — (supercluster) — самые большие известные структуры в космосе. Масштабная линейка равна миллиарду световых лет. Наш дом здесь обозначен как Сверхскопление Девы — это система, включающая десятки тысяч галактик, в том числе нашу собственную — Млечный Путь. В космологии объём Хаббла, радиус Хаббла или сфера Хаббла — область расширяющейся Вселенной, окружающей наблюдателя, за пределами которой объекты удаляются от наблюдателя со скоростью большей, чем скорость света[1].
Радиус сферы Хаббла c/H0{\displaystyle c/H_{0}}, где c{\displaystyle c} — скорость света и H0{\displaystyle H_{0}} — постоянная Хаббла. В целом, термин «объём Хаббла» может быть применён к любому пространству (c/H0)3{\displaystyle (c/H_{0})^{3}}.
Не следует путать «объём Хаббла» с наблюдаемой Вселенной, так как последняя представляет собой бо́льшую область пространства[2][3].
Изменения расширения Вселенной[ | ]
Расстояние c/H
encyclopaedia.bid
Объём Хаббла - это... Что такое Объём Хаббла?
Визуальное представление трёхмерной структуры Вселенной, видимой с нашей позиции (центр круга). Пятнышки света — это скопления скоплений галактик — суперкластеры (supercluster) — самые большие известные структуры в космосе. Масштабная линейка равна миллиарду световых лет. Наш дом здесь обозначен как Сверхскопление Девы (Virgo Supercluster) — это система, включающая десятки тысяч галактик, в том числе нашу собственную — Млечный Путь. В космологии объём Хаббла или сфера Хаббла — это область Вселенной, окружающей наблюдателя, за пределами которой объекты удаляются от наблюдателя со скоростью, большей чем скорость света[1].
Радиус сферы Хаббла , где — скорость света и — Постоянная Хаббла.
В целом, термин «объём Хаббла» может быть применён к любому пространству .Не следует путать «объём Хаббла» с наблюдаемой Вселенной, так как последняя представляет собой бо́льшую область пространства[2][3].
Изменения расширения Вселенной
Расстояние известно как длина Хаббла. Она равна 13,8 млрд световых лет в стандартной космологической модели. Эта величина предполагается чуть большей, чем возраст Вселенной, помноженный на скорость света. Такая величина взята потому, что показывает нам возраст Вселенной в экстраполяции с учётом того, что спад скорости движения каждой галактики с момента Большого взрыва был постоянным. В настоящее время принято считать, что первоначальному спаду скорости разбегания галактик под действием силы притяжения противопоставляется ускоряющее действие со стороны тёмной энергии, поэтому — это всего лишь аппроксимация настоящего возраста.
Предел Хаббла
Во Вселенной, расширяющейся с ускорением, сфера Хаббла расширяется медленнее, чем Вселенная. Таким образом, сфера Хаббла не сопоставима с горизонтом событий. Это означает, что свет от объектов вне сферы Хаббла ещё может в конечном итоге прийти внутрь и стать видимым для нас[4].
См. также
Примечания
Ссылки
dic.academic.ru
