Размер видимой вселенной: Как получилось, что размер Вселенной больше её возраста? / Хабр |

Содержание

Как получилось, что размер Вселенной больше её возраста? / Хабр

Природа требует, чтобы мы не превышали скорость света. Всё остальноё опционально.

— Роберт Бролт

Одно из самых удивительных открытий XX века произошло благодаря изучению огромных спиральных туманностей, рассыпанных по ночному небу.

Быстро выяснилось, что эти объекты – галактики, похожие на наш Млечный путь, находящиеся в тысячах световых лет от нас. Кроме того, большая их часть двигается по направлению от нас. Что ещё более интересно, так это то, что чем дальше от нас галактика, тем (в среднем) она быстрее удаляется. Всего через несколько лет были открыты и механизм и закон, управляющие этим явлением.

С законом сложностей не было: вы измеряете скорость движения галактики, исходя из спектрального сдвига и прикидываете расстояние до неё при помощи различных методов, включая стандартные свечи. В итоге – хотя у вас останутся погрешности – вы получите данные об удалении галактик и о скорости их убегания. Взаимосвязь между двумя этими параметрами известна, как закон Хаббла и он определяет, как удалённые галактики двигаются относительно нас.

Механизм происходящего явления оказался более интересным.

Существует сильное искушение предположить, что причина наблюдаемого явления – более удалённые объекты удаляются быстрее – находится в некоем взрыве, случившемся в прошлом. Если бы это было так, то галактики, получившие меньше «начальной энергии взрыва» были бы ближе друг к другу и разлетались бы друг от друга медленнее, а галактики, удалённые от нас, получили бы больше энергии, чтобы разлетаться с такой большой скоростью.

Если бы это было так, то мы бы находились очень близко от центра взрыва, и плотность галактик рядом с нами была бы гораздо выше, чем далеко от нас. В этом случае пространство было бы статичным – типа фиксированной трёхмерной решётки. Но это не единственная возможность.

Также возможно, что вместо того, чтобы статичная Вселенная брала начало от взрыва, она могла бы подчиняться более мощному решению ОТО: она может расширяться! Вместо того, чтобы начаться благодаря катастрофическому взрыву в статичной Вселенной, ткань космоса может расширяться со временем, пропорционально количеству содержащейся в ней энергии.

В этом случае количество галактик должно быть в среднем одинаковым в одинаковых объёмах пространства, скорость расширения должна увеличиваться по предсказуемой зависимости от расстояния, Вселенная должна была быть более горячей в прошлом и скопление галактик должно было сформировать паутинообразную структуру, в которой все регионы космоса выглядят примерно одинаково на больших масштабах.

В случае первого варианта, со взрывом и статическим пространством и в случае конечного возраста Вселенной мы могли бы заглядывать вдаль на расстояние, определяемое этим возрастом. В статичной Вселенной возрастом в 5 лет мы могли бы увидеть свет, пришедший от объектов, расположенных не далее 5 световых лет от нас. В статичной Вселенной возрастом в 13,8 миллиарда лет мы могли бы увидеть свет, пришедший от объектов, расположенных не далее 13,8 миллиарда световых лет от нас.

Но все наши наблюдения опровергают эту возможность и направляют нас к идее о расширяющемся пространстве, в котором содержание энергии во Вселенной определяет скорость расширения и, следовательно, как далеко объекты находятся от нас.

Что менее интуитивно, так это то, что в расширяющейся Вселенной мы можем видеть дальше, чем это определяет её простой возраст! Это просто обязательно. Подумайте над диаграммой выше, в которой несколько скоплений галактик удаляются друг от друга из-за расширения Вселенной. Представьте, что мы находимся в центральном скоплении и наблюдаем скопление в нижнем левом углу.

Когда свет покидает скопление в левом нижнем углу (слева), это скопление находится в 87 световых годах от нас. Свет начинает свой путь по направлению к нам, но Вселенная расширяется. То есть пространство между этим скоплением и нашим увеличивается, как выпекающийся кусок теста, будущий хлеб. Свет продолжает идти к нам, но с увеличением расстояния ему приходится пройти более 87 световых лет, чтобы достичь нас. Но когда свет доходит до места назначения (справа), это скопление уже находится в 173 световых годах от нас.

Ключевой вопрос: какое же расстояние прошёл свет на самом деле? Ответ – больше 87 световых лет, но меньше 173 световых лет!

Применим этот принцип ко всей Вселенной.

13,8 миллиарда лет назад Вселенная была нереально горячей и плотной и была наполнена огромным разнообразием источников энергии: излучением (фотоны), материей (протоны, нейтроны, электроны) и присущей пространству энергией (тёмная энергия). Если бы расширяющаяся Вселенная была наполнена только одним из этих трёх типов энергии, и вы задали бы вопрос, как далеко находится объект, свет от которого только сейчас дошёл до нас, вы получили бы три разных ответа. Почему?

Потому, что плотность энергии в любой момент истории определяет историю расширения Вселенной, и излучение, материя и присущая пространству энергия эволюционируют по-разному! И вот вам итоговый результат для Вселенной возрастом 13,8 миллиарда лет:

Если бы Вселенная была наполнена лишь излучением, объект, чей свет только сейчас дошёл бы до нас после путешествия длительностью в 13,8 млрд лет, находился бы на расстоянии 27,6 млрд световых лет от нас.

Если бы Вселенная была наполнена лишь материей, объект, чей свет только сейчас дошёл бы до нас после путешествия длительностью в 13,8 млрд лет, находился бы на расстоянии 41,4 млрд световых лет от нас.

Если бы Вселенная была наполнена лишь тёмной энергией, никакой свет до нас бы вообще не дошёл, поскольку расширение было бы экспоненциальным и по прошествии такого времени мы бы просто ничего не увидели.

Но ни один из этих примеров не соответствует реальной Вселенной, в которой перемешаны эти энергии и эта смесь меняется со временем.

На ранних стадиях Вселенной в первые несколько тысяч лет доминировало излучение, преимущественно в виде фотонов и нейтрино. Потом случился фазовый переход и материя (нормальная и тёмная) стала преобладающей компонентой на миллиарды лет. И совсем недавно, уже после формирования Солнечной системы и Земли, тёмная энергия стала доминантой. Поскольку тёмная энергия не была (и не будет) единственным источником энергии Вселенной, мы никогда не окажемся в ситуации, в которой свет до нас не дойдёт. Но её достаточно, чтобы раздвинуть границы Вселенной дальше, чем в варианте с одной только материей: до 46,1 миллиарда световых лет.

Это контринтуитивно, но нужно помнить: 13,8 миллиарда лет назад вся наблюдаемая Вселенная была меньше, чем наша сегодняшняя Солнечная система!

Расширение Вселенной началось очень быстро и со временем замедлялось. Оно продолжает замедляться, но оно асимптотически стремится не к нулю, а к конечной, хотя и большой, величине. Это означает, что свет от очень удалённого объекта, унесённого расширением Вселенной больше, чем на 40 млрд световых лет от нас, может дойти до нас сегодня, совершив по Вселенной путешествие, сравнимое со всей историей её существования.

И когда он дойдёт до нас, мы увидим свет, испущенный в то время, когда Вселенная была чрезвычайно молода.

Разница лишь в спектральном красном смещении, которое позволяет нам определить возраст и удалённость этого объекта.

Вот почему во Вселенной возрастом в 13,8 миллиарда лет наиболее удалённые из видимых объектов находятся на расстоянии в 46 миллиардов световых лет от нас!

Радиус видимой вселенной в метрах. Форма, устройство и размеры вселенной

Диаметр Луны 3000 км, Земли — 12800 км., Солнца 1,4 млн. километров, при этом расстояние от Солнца до Земли 150 млн. км. Диаметр Юпитера, самой большой планеты нашей солнечной системы — 150 тыс. км. Не зря говорят, что Юпитер мог бы быть звездой, в видео рядом с Юпитером расположена работающая
звезда, ее размеры () даже меньше Юпитера. Кстати, раз уж коснулись Юпитера, то возможно вы не слышали, но Юпитер не вращается вокруг Солнца. Дело в том, что масса Юпитера настолько велика, что центр вращения Юпитера и Солнца находится за пределами Солнца, таким образом и Солнце и Юпитер вращаются совместно вокруг общего центра вращения.

По некоторым расчетам в нашей галактике, которая называется «Млечный путь» (Milky Way), находится 400 млрд. звезд. Это далеко не самая крупная галактика, в соседней Андромеде звезд больше триллиона.

Как указано в видео на 4:35 через несколько миллиардов лет наш Млечный путь столкнется с Андромедой. Согласно некоторых расчетов, используя любые известные нам технологии, даже усовершенствованные в будущем, мы не сможем долететь до других галактик, так как они постоянно удаляются от нас. Помочь нам может только телепортация.
Это плохая новость.

Хорошая новость — мы с вами родились в удачное время, когда ученые видят другие галактики и могут теоретизировать на тему Большого взрыва и других явлений. Если бы мы родились намного позже, когда все галактики разлетелись бы далеко друг от друга, то скорее всего мы не смогли бы узнать, как возникла вселенная, были ли другие галактики, был ли Большой взрыв и т.п. Мы бы считали, что наш Млечный путь (объединенный к тому времени с Андромедой) — единственный и уникальный во всем космосе. Но нам повезло, и мы что-то знаем. Наверное.

Вернемся к цифрам. Наш небольшой Млечный путь содержит до 400 млрд. звезд, соседняя Андромеда более триллиона, а всего таких галактик в наблюдаемой вселенной насчитывается более 100 млрд. И во многих из них содержат по несколько триллионов звезд. Это может показаться невероятным, что в космосе такое количество звезд, но как то американцы взяли и навели свой могучий телескоп Хаббл на совершенно пустое пространство в нашем небе. Понаблюдав за ним несколько дней, они получили вот такую фотографию:

На совершенно пустом участке нашего неба они нашли 10 тыс. галактик (не звезд), каждая из которых содержит миллиарды и триллионы звезд. Вот этот квадратик в нашем небе, для масштаба.

А что творится за пределами наблюдаемой вселенной мы не знаем. Размеры вселенной, которую мы видим порядка 91,5 млрд. световых лет. Что за дальше — неизвестною. Возможно вся наша вселенная всего лишь пузырек в бурлящем океане мультивселенных. В которых может быть даже действуют другие законы физики, например не работает закон Архимеда и сумма углов не равна 360 гр.

Наслаждайтесь. Размеры вселенной на видео:

Вселенная — это все, что существует. Вселенная безгранична. Поэтому, рассуждая о размерах Вселенной мы можем говорить только о размерах ее наблюдаемой части — наблюдаемой Вселенной.

Наблюдаемая Вселенная — это шар с центром на Земле (месте наблюдателя), имеет два размера: 1. видимый размер — радиус Хаббла — 13,75 млрд. световых лет, 2. реальный размер — радиус горизонта частиц — 45,7 млрд. световых лет.

Современная модель Вселенной еще называется ΛCDM-моделью. Буква «Λ» означает присутствие космологической постоянной, объясняющей ускоренное расширение Вселенной. «CDM» означает то, что Вселенная заполнена холодной тёмной материей. Последние исследования говорят о том, что постоянная Хаббла составляет около 71 (км/с)/Мпк, что соответствует возрасту Вселенной 13,75 млрд. лет. Зная возраст Вселенной, можно оценить размер её наблюдаемой области.

Согласно теории относительности информация о каком-либо объекте не может достигнуть наблюдателя со скоростью большей, чем скорость света (299792458 км/c). Получается, наблюдатель видит не просто объект, а его прошлое
. Чем дальше находится от него объект, тем в более далёкое прошлое он смотрит. К примеру, глядя на Луну, мы видим такой, какой он была чуть более секунды назад, Солнце – более восьми минут назад, ближайшие звёзды – годы, галактики – миллионы лет назад и т.д. В стационарной модели Эйнштейна Вселенная не имеет ограничения по возрасту, а значит и её наблюдаемая область также ничем не ограничена. Наблюдатель, вооружаясь всё более совершенными астрономическими приборами, будет наблюдать всё более далёкие и древние объекты.

Размеры наблюдаемой Вселенной

Другую картину мы имеем с современной моделью Вселенной. Согласно нее Вселенная имеет возраст, а значит и предел наблюдения. То есть, с момента рождения Вселенной никакой фотон не успел бы пройти расстояние большее, чем 13,75 млрд световых лет. Получается, можно заявить о том, что наблюдаемая Вселенная ограничена от наблюдателя шарообразной областью радиусом 13,75 млрд. световых лет. Однако, это не совсем так. Не стоит забывать и о расширении пространства Вселенной. Пока фотон достигнет наблюдателя, объект, который его испустил, будет от нас уже в 45,7 млрд световых лет. Этот размер является горизонтом частиц, он и является границей наблюдаемой Вселенной.

Принципиально то, что оба эти горизонта совсем не характеризуют реальный размер Вселенной. Во-первых, они зависят от положения наблюдателя в пространстве. Во-вторых, они изменяются со временем. В случае ΛCDM-модели горизонт частиц расширяется со скоростью большей, чем горизонт Хаббла. Вопрос на то, сменится ли такая тенденция в дальнейшем, современная наука ответа не даёт. Но если предположить, что Вселенная продолжит расширяться с ускорением, то все те объекты, которые мы видим сейчас рано или поздно исчезнут из нашего «поля зрения».

На данный момент самым далёким светом, наблюдаемым астрономами, является . Вглядываясь в него, учёные видят Вселенную такой, какой она была через 380 тысяч лет после Большого Взрыва. В этот момент Вселенная остыла настолько, что смогла испускать свободные фотоны, которые и улавливают в наши дни с помощью радиотелескопов. В те времена во Вселенной не было ни звёзд, ни галактик, а лишь сплошное облако из водорода, гелия и ничтожного количества других элементов. Из неоднородностей, наблюдаемых в этом облаке, в последствие сформируются галактические скопления. Получается, именно те объекты, которые сформируются из неоднородностей реликтового излучения, расположены ближе всего к горизонту частиц.

Реальные размеры Вселенной

Итак, мы определились с размерами наблюдаемой Вселенной. А как быть с реальными размерами всей Вселенной? современная наука не располагает сведениями о том, каковы реальные размеры Вселенной и имеет ли она границы. Но большинство ученых сходится во мнении, что Вселенная безгранична.

Вывод

Наблюдаемая Вселенная имеет видимую и истинную границу, называемую соответственно радиусом Хаббла (13,75 млрд св. лет) и радиусом частиц (45,7 млрд. световых лет). Эти границы полностью зависят от положения наблюдателя в пространстве и расширяются со временем. Если радиус Хаббла расширяется строго со скоростью света, то расширение горизонта частиц носит ускоренный характер. Вопрос о том, будет ли его ускорение горизонта частиц продолжаться дальше и не сменится ли она сжатие, остаётся открытым.

В космологии до сих пор нет четкого ответа на вопрос, который затрагивает возраст, форму и размеры Вселенной, а также нет единого мнения о ее конечности. Поскольку, если Вселенная конечна, то она должна либо сжиматься, либо расширяться. В том случае, если она бесконечна, многие предположения теряют смысл.

Еще в 1744 году астроном Ж.Ф. Шезо первый усомнился в том, что Вселенная

Бесконечна: ведь если количество звезд не имеет границ, то почему не сверкает небо и почему оно темное? В 1823 году Г. Олбес аргументировал наличие границ Вселенной тем, что свет, идущий к Земле от далеких звезд, должен становиться более слабым из-за поглощения веществом, которое находится на их пути. Но в таком случае сама эта субстанция должна нагреваться и светиться не хуже любой звезды. нашло свое подтверждение в современной науке, которая утверждает, что вакуум и есть «ничто», но вместе с тем он обладает реальными физическими свойствами. Конечно, поглощение вакуумом приводит к повышению его температуры, следствием чего являются тот факт, что вакуум становится вторичным источником излучения. Поэтому в том случае, если действительно размеры Вселенной бесконечны, то свет звезд, которые достигли предельного расстояния, имеет настолько сильное красное смещение, что начинает сливаться с фоновым (вторичным) излучением вакуума.

Вместе с тем, можно говорить, что наблюдаемой человечеством, конечны, поскольку конечна и сама Расстояние в 24 Гигапарсекса является границей светового космического горизонта. Однако из-за того, что увеличивается, конец Вселенной находится на расстоянии 93 миллиардов

Наиболее важным результатом космологии явился факт расширения Вселенной. Он был получен при наблюдениях за красным смещением и затем получил количественную оценку в соответствии с законом Хаббла. Это привело ученых к выводам, что теория Большого взрыва находит свои подтверждения. По данным НАСА,

которые были получены с помощью WMAP, начиная от момента Большого взрыва, равняется 13.7 миллиарда лет. Однако данный результат возможен только в том случае, если предположить, что та модель, которая лежит в основе анализа, корректна. При использовании других методов оценки получаются совершенно другие данные.

Затрагивая устройство Вселенной, нельзя не сказать и о ее форме. До сих пор не найдена та трехмерная фигура, которая бы наилучшим образом представила ее образ. Данная сложность связана с тем, что до сих пор точно не известно, плоская ли Вселенная. Второй аспект связан с тем, что доподлинно не известно о множественной соединенности ее. Соответственно, если размеры Вселенной пространственно ограничены, то при движении по прямой линии и в любом направлении можно оказаться в исходной точке.

Как мы видим, технический прогресс еще не достиг того уровня, чтобы точно ответить на вопросы, касающиеся возраста, устройства и размеров Вселенной. До сих пор многие теории в космологии не нашли своего подтверждения, но и не были опровергнуты.

17:45 23/06/2016

👁
916

Масштабы космоса сложно представить и еще сложнее — точно определить. Но благодаря гениальным догадками физиков, мы думаем, что хорошо представляем, насколько велик космос. «Давайте прогуляемся по », — такое приглашение сделал американский астроном Харлоу Шепли перед аудиторией в Вашингтоне, округ Колумбия, в 1920 году. Он принимал участие в так называемой Большой Дискуссии, посвященной масштабам Вселенной, вместе с коллегой Хибером Кертисом.

Шепли полагал, что наша галактика была 300 000 в поперечнике. Это в три раза больше, чем думают сейчас, но для того времени измерения были вполне неплохие. В частности, он рассчитал в целом правильные пропорциональные расстояния в пределах Млечного Пути — положение нашего относительно центра , к примеру.

В начале 20 века, впрочем, 300 000 световых лет казались многим современникам Шепли каким-то абсурдно большим числом. А мысль о том, что другие вроде Млечного Пути — которые были видны в — были такими же большими, вообще не принимали всерьез.

Да и сам Шепли считал, что Млечный Путь должен быть особенным. «Даже если спирали представлены , они не сравнимы по размеру с нашей звездной системой», говорил он своим слушателям.

Кертис не согласился. Он думал, и это было правильно, что во Вселенной было много других галактик, разбросанных подобно нашей. Но его отправной точкой было допущение, что Млечный Путь был намного меньше, чем подсчитал Шепли. По расчетам Кертиса, Млечный Путь был всего 30 000 световых лет в диаметре — или в три раза меньше, чем показывают современные расчеты.

В три раза больше, в три раза меньше — речь идет о таких огромных расстояниях, что вполне понятно, что астрономы, размышлявшие на эту тему сто лет назад, могли так ошибаться.

Сегодня мы достаточно уверены, что Млечный Путь где-то между 100 000 и 150 000 световым годами в поперечнике. Наблюдаемая Вселенная, конечно, намнооооооого больше. Полагают, что ее диаметр составляет 93 миллиарда световых лет. Но с чего такая уверенность? Как вообще можно измерить что-то такое с ?

С тех пор, как Коперник заявил, что Земля не является центром , мы всегда с трудом переписывали наши представления о том, чем является Вселенной — и особенно насколько большой она может быть. Даже сегодня, как мы увидим, мы собираем новые свидетельства касательно того, что целая Вселенная может быть гораздо больше, чем мы думали недавно.

Кейтлин Кейси, астроном из Университета штата Техас в Остине, изучает Вселенную. Она говорит, что астрономы разработали набор хитроумных инструментов и систем измерения, чтобы подсчитать не только расстояние от Земли до других тел в нашей Солнечной системе, но и пропасти между галактиками и даже до самого конца наблюдаемой Вселенной.

Шаги к измерению всего этого проходят через шкалу расстояний в астрономии. Первая ступень этой шкалы довольно проста и в наши дни полагается на современные технологии.

«Мы можем просто отразить радиоволны от ближайших в Солнечной системе, вроде и , и измерить время, которое понадобится этим волнам, чтоб вернуться на Землю, — говорит Кейси. — Измерения, таким образом, будут очень точными».

Большие радиотелескопы вроде в Пуэрто-Рико могут делать эту работу — но они также способны на большее. Аресибо, например, может обнаруживать , летающие вокруг нашей Солнечной системы и даже создавать их изображения, в зависимости от того, как радиоволны отражаются от поверхности астероида.

Но использовать радиоволны для измерения расстояний за пределами нашей Солнечной системы непрактично. Следующая ступень в этой космической шкале — это измерение параллакса. Мы делаем это постоянно, даже не осознавая. Люди, как и многие животные, интуитивно понимают расстояние между собой и объектами, благодаря тому, что у нас есть два глаза.

Если вы держите объект перед собой — руку, например — и смотрите на него одним открытым глазом, а затем переключаетесь на другой глаз, вы видите, как ваша рука слегка сдвигается. Это называется параллаксом. Разницу между этими двумя наблюдениями можно использовать для определения расстояния до объекта.

Наш мозг делает это естественным образом с информацией из обоих глаз, и астрономы делают то же самое с ближайшими звездами, только используют другие органы чувств: телескопы.

Представьте, что в космосе плавает два глаза, по обе стороны от нашего Солнца. Благодаря орбите Земли, у нас имеются эти глаза, и мы можем наблюдать смещение звезд относительно объектов на фоне, используя этот метод.

«Мы измеряем положение звезд в небе, скажем, в январе, а потом ждем шесть месяцев и измеряем положение тех же звезд в июле, когда оказываемся по другую сторону Солнца», говорит Кейси.

Тем не менее есть порог, за которым объекты уже так далеки — около 100 световых лет — что наблюдаемое смещение слишком малое, чтобы обеспечить полезный расчет. На этом расстоянии мы все еще будем далеки от края нашей собственной галактики.

Следующий шаг — установка по главной последовательности. Он опирается на наше знание того, как звезды определенного размера — известные как звезды главной последовательности — развиваются с течением времени.

Во-первых, они меняют цвет, с возрастом становясь краснее. Точно измеряя их цвет и яркость, а после сравнивая это с тем, что известно о расстоянии до звезд главной последовательности, которые измеряются методом тригонометрического параллакса, мы можем оценить положение этих, более далеких звезд.

Принцип, который лежит в основе этих вычислений, заключается в том, что звезды одной массы и возраста будут казаться нам одинаково яркими, если бы находились на одном расстоянии от нас. Но поскольку зачастую это не так, мы можем использовать разницу в измерениях, чтобы выяснить, как далеки они на самом деле.

Звезды главной последовательности, которые используются для этого анализа, считаются одним из типов «стандартных свечей» — тел, величину которых (или яркость) мы можем посчитать математически. Эти свечи разбросаны по всему космосу и предсказуемо освещают Вселенную. Но звезды главной последовательности не единственные примеры.

Это понимание того, как яркость связана с расстоянием, позволяет нам понимать расстояния до еще более далеких объектов — вроде звезд в других галактиках. Подход как с основной последовательностью уже не будет работать, потому что свет этих звезд — которые в миллионах световых лет от нас, если не больше — трудно точно проанализировать.

Но в 1908 году ученый по имени Генриетта Суон Ливитт из Гарварда осуществила фантастическое открытие, которое помогло нам измерить и эти колоссальные расстояния. Суон Ливитт поняла, что существует особый класс звезд — .

«Она заметила, что определенный тип звезды меняет свою яркость с течением временем, и это изменение яркости, в пульсации этих звезд, напрямую связано с тем, насколько они яркие по своей природе», говорит Кейси.

Другими словами, более яркая звезда класса цефеид будет «пульсировать» медленнее (в течение многих дней), чем более тусклая цефеида. Поскольку астрономы могут весьма просто измерить пульс цефеиды, они могут сказать, насколько яркая звезда. Затем, наблюдая за тем, насколько яркой она кажется нам, они могут рассчитать расстояние до нее.

Этот принцип аналогичен подходу с главной последовательностью в том смысле, что ключевой является яркость. Однако важно то, что расстояние можно измерить различными способами. И чем больше способов измерения расстояний у нас есть, тем лучше мы можем понять истинный масштаб наших космических задворок.

Именно открытие таких звезд в нашей собственной галактике убедило Харлоу Шепли в ее большом размере.

В начале 1920-х годов Эдвин Хаббл обнаружил цефеиды в ближайшей к нам и заключил, что она всего в миллионе световых лет от нас.

Сегодня, по нашим лучшим оценкам, эта галактика в 2,54 миллиона световых лет от нас. Стало быть, Хаббл ошибался. Но это нисколько не умаляет его заслуг. Потому что мы до сих пор пытаемся рассчитать расстояние до Андромеды. 2,54 миллиона лет — это число, по сути, является результатом относительно недавних расчетов.

Даже сейчас масштаб Вселенной сложно представить. Мы можем его оценивать, и очень хорошо, но, по правде говоря, точно вычислить расстояния между галактиками очень трудно. Вселенная невероятно большая. И нашей галактикой не ограничена.

Хаббл также измерил яркость взрывающихся — типа 1А. Их можно увидеть в довольно далеких галактиках, за миллиарды световых лет от нас. Поскольку яркость эти вычислений можно рассчитать, мы можем определить, насколько они далеки, как мы это сделали с цефеидами. Сверхновые типа 1А и цефеиды — примеры того, что астрономы называют стандартными свечами.

Есть еще одна особенность Вселенной, которая может помочь нам измерить действительно большие расстояния. Это красное смещение.

Если сирена кареты скорой помощи или полицейского автомобиля когда-нибудь проносилась мимо вас, вы знакомы с эффектом Доплера. Когда скорая приближается, сирена звучит пронзительнее, а когда удаляется, сирена снова стихает.

То же самое происходит с волнами света, только в мелких масштабах. Мы можем зафиксировать это изменение, анализируя спектр света удаленных тел. В этом спектре будут темные линии, поскольку отдельные цвета поглощаются элементами в источнике света и вокруг него — поверхности звезд, например.

Чем дальше объекты от нас, тем дальше в сторону красного конца спектра будут смещаться эти линии. И это не только потому что объекты далеки от нас, а потому что они еще и удаляются от нас с течением времени, благодаря расширению Вселенной. И наблюдение красного смещения света далеких галактик, собственно, предоставляет нам доказательство того, что Вселенная действительно расширяется.

Знаете ли вы о том, что наблюдаемая нами Вселенная имеет довольно определённые границы? Мы привыкли ассоциировать Вселенную с чем-то бесконечным и непостижимым. Однако современная наука на вопрос о «бесконечности» Вселенной предлагает совсем другой ответ на столь «очевидный» вопрос.

Согласно современным представлениям, размер наблюдаемой Вселенной составляет примерно 45,7 миллиардов световых лет (или 14,6 гигапарсек). Но что означают эти цифры?

Первый вопрос, который приходит в голову обычному человеку – как Вселенная вообще не может быть бесконечной? Казалось бы, бесспорным является то, что вместилище всего сущего вокруг нас не должно иметь границ. Если эти границы и существуют, то что они вообще собой представляют?

Допустим, какой-нибудь астронавт долетел до границ Вселенной. Что он увидит перед собой? Твёрдую стену? Огненный барьер? А что за ней – пустота? Другая Вселенная? Но разве пустота или другая Вселенная могут означать, что мы на границе мироздания? Ведь это не означает, что там находится «ничего». Пустота и другая Вселенная – это тоже «что-то». А ведь Вселенная – это то, что содержит абсолютно всё «что-то».

Мы приходим к абсолютному противоречию. Получается, граница Вселенной должна скрывать от нас что-то, чего не должно быть. Или граница Вселенной должна отгораживать «всё» от «чего-то», но ведь это «что-то» должно быть также частью «всего». В общем, полный абсурд. Тогда как учёные могут заявлять о граничном размере, массе и даже возрасте нашей Вселенной? Эти значения хоть и невообразимо велики, но всё же конечны. Наука спорит с очевидным? Чтобы разобраться с этим, давайте для начала проследим, как люди пришли к современному понимаю Вселенной.

Расширяя границы

Человек с незапамятных времён интересовался тем, что представляет собой окружающий их мир. Можно не приводить примеры о трёх китах и прочие попытки древних объяснить мироздание. Как правило, в конечном итоге все сводилось к тому, что основой всего сущего является земная твердь. Даже во времена античности и средневековья, когда астрономы имели обширные познания в закономерностях движения планет по «неподвижной» небесной сфере, Земля оставалась центром Вселенной.

Естественно, ещё в Древней Греции существовали те, кто считал то, что Земля вращается вокруг Солнца. Были те, кто говорил о множестве миров и бесконечности Вселенной. Но конструктивные обоснования этим теориям возникли только на рубеже научной революции.

В 16 веке польский астроном Николай Коперник совершил первый серьёзный прорыв в познании Вселенной. Он твёрдо доказал, что Земля является лишь одной из планет, обращающихся вокруг Солнца. Такая система значительно упрощала объяснение столь сложного и запутанного движения планет по небесной сфере. В случае неподвижной Земли астрономам приходилось выдумывать всевозможные хитроумные теории, объясняющие такое поведение планет. С другой стороны, если Землю принять подвижной, то объяснение столь замысловатым движениям приходит, само собой. Так в астрономии укрепилась новая парадигма под названием «гелиоцентризм».

Множество Солнц

Однако даже после этого астрономы продолжали ограничивать Вселенную «сферой неподвижных звёзд». Вплоть до 19 века им не удавалось оценить расстояние до светил. Несколько веков астрономы безрезультатно пытались обнаружить отклонения положения звёзд относительно движения Земли по орбите (годичные параллаксы). Инструменты тех времён не позволяли проводить столь точные измерения.

Наконец, в 1837 году русско-немецкий астроном Василий Струве измерил параллакс . Это ознаменовало новый шаг в понимании масштабов космоса. Теперь учёные могли смело говорить о том, что звезды являют собой далекие подобия Солнца. И наше светило отныне не центр всего, а равноправный «житель» бескрайнего звёздного скопления.

Астрономы ещё больше приблизились к пониманию масштабов Вселенной, ведь расстояния до звёзд оказались воистину чудовищными. Даже размеры орбит планет казались по сравнению с этим чем-то ничтожным. Дальше нужно было понять, каким образом звёзды сосредоточены во .

Множество Млечных Путей

Известный философ Иммануил Кант ещё в 1755 предвосхитил основы современного понимания крупномасштабной структуры Вселенной. Он выдвинул гипотезу о том, что Млечный Путь является огромным вращающимся звёздным скоплением. В свою очередь, многие наблюдаемые туманности также являются более удалёнными «млечными путями» — галактиками. Не смотря на это, вплоть до 20 века астрономы придерживались того, что все туманности являются источниками звёздообразования и входят в состав Млечного Пути.

Ситуация изменилась, когда астрономы научились измерять расстояния между галактиками с помощью . Абсолютная светимость звёзд такого типа лежит в строгой зависимости от периода их переменности. Сравнивая их абсолютную светимость с видимой, можно с высокой точностью определить расстояние до них. Этот метод был разработан в начале 20 века Эйнаром Герцшрунгом и Харлоу Шелпи. Благодаря ему советский астроном Эрнст Эпик в 1922 году определил расстояние до Андромеды, которое оказалось на порядок больше размера Млечного Пути.

Эдвин Хаббл продолжил начинание Эпика. Измеряя яркости цефеид в других галактиках, он измерил расстояние до них и сопоставил его с красным смещением в их спектрах. Так в 1929 году он разработал свой знаменитый закон. Его работа окончательно опровергла укрепившееся мнение о том, что Млечный Путь является краем Вселенной. Теперь он был одной из множества галактик, которые ещё когда-то считали его составной частью. Гипотеза Канта подтвердилась почти через два столетия после её разработки.

В дальнейшем, открытая Хабблом связь расстояния галактики от наблюдателя относительно скорости её удаления от него, позволило составить полноценную картину крупномасштабной структуры Вселенной. Оказалось, галактики были лишь её ничтожной частью. Они связывались в скопления, скопления в сверхскопления. В свою очередь, сверхскопления складываются в самые большие из известных структур во Вселенной – нити и стены. Эти структуры, соседствуя с огромными сверхпустотами () и составляют крупномасштабную структуру, известной на данный момент, Вселенной.

Очевидная бесконечность

Из вышесказанного следует то, что всего за несколько веков наука поэтапно перепорхнула от геоцентризма к современному пониманию Вселенной. Однако это не даёт ответа, почему мы ограничиваем Вселенную в наши дни. Ведь до сих пор речь шла лишь о масштабах космоса, а не о самой его природе.

Первым, кто решился обосновать бесконечность Вселенной, был Исаак Ньютон. Открыв закон всемирного тяготения, он полагал, что будь пространство конечно, все её тела рано или поздно сольются в единое целое. До него мысль о бесконечности Вселенной если кто-то и высказывал, то исключительно в философском ключе. Без всяких на то научных обоснований. Примером тому является Джордано Бруно. К слову, он подобно Канту, на много столетий опередил науку. Он первым заявил о том, что звёзды являются далёкими солнцами, и вокруг них тоже вращаются планеты.

Казалось бы, сам факт бесконечности довольно обоснован и очевиден, но переломные тенденции науки 20 века пошатнули эту «истину».

Стационарная Вселенная

Первый существенный шаг на пути к разработке современной модели Вселенной совершил Альберт Эйнштейн. Свою модель стационарной Вселенной знаменитый физик ввёл в 1917 году. Эта модель была основана на общей теории относительности, разработанной им же годом ранее. Согласно его модели, Вселенная является бесконечной во времени и конечной в пространстве. Но ведь, как отмечалось ранее, согласно Ньютону Вселенная с конечным размером должна сколлапсироваться. Для этого Эйнштейн ввёл космологическую постоянную, которая компенсировала гравитационное притяжение далёких объектов.

Как бы это парадоксально не звучало, саму конечность Вселенной Эйнштейн ничем не ограничивал. По его мнению, Вселенная представляет собой замкнутую оболочку гиперсферы. Аналогией служит поверхность обычной трёхмерной сферы, к примеру – глобуса или Земли. Сколько бы путешественник ни путешествовал по Земле, он никогда не достигнет её края. Однако это вовсе не означает, что Земля бесконечна. Путешественник просто-напросто будет возвращаться к тому месту, откуда начал свой путь.

На поверхности гиперсферы

Точно также космический странник, преодолевая Вселенную Эйнштейна на звездолёте, может вернуться обратно на Землю. Только на этот раз странник будет двигаться не по двумерной поверхности сферы, а по трёхмерной поверхности гиперсферы. Это означает, что Вселенная имеет конечный объём, а значит и конечное число звёзд и массу. Однако ни границ, ни какого-либо центра у Вселенной не существует.

К таким выводам Эйнштейн пришёл, связав в своей знаменитой теории пространство, время и гравитацию. До него эти понятия считались обособленными, отчего и пространство Вселенной было сугубо евклидовым. Эйнштейн доказал, что само тяготение является искривлением пространства-времени. Это в корне меняло ранние представления о природе Вселенной, основанной на классической ньютоновской механике и евклидовой геометрии.

Расширяющаяся Вселенная

Даже сам первооткрыватель «новой Вселенной» не был чужд заблуждений. Эйнштейн хоть и ограничил Вселенную в пространстве, он продолжал считать её статичной. Согласно его модели, Вселенная была и остаётся вечной, и её размер всегда остаётся неизменным. В 1922 году советский физик Александр Фридман существенно дополнил эту модель. Согласно его расчётам, Вселенная вовсе не статична. Она может расширяться или сжиматься со временем. Примечательно то, Фридман пришёл к такой модели, основываясь на всё той же теории относительности. Он сумел более корректно применить эту теорию, минуя космологическую постоянную.

Альберт Эйнштейн не сразу принял такую «поправку». На помощь этой новой модели пришло, упомянутое ранее открытие Хаббла. Разбегание галактик бесспорно доказывало факт расширения Вселенной. Так Эйнштейну пришлось признать свою ошибку. Теперь Вселенная имела определённый возраст, который строго зависит от постоянной Хаббла, характеризующей скорость её расширения.

Дальнейшее развитие космологии

По мере того, как учёные пытались решить этот вопрос, были открыты многие другие важнейшие составляющие Вселенной и разработаны различные её модели. Так в 1948 году Георгий Гамов ввёл гипотезу «о горячей Вселенной», которая в последствие превратится в теорию большого взрыва. Открытие в 1965 году подтвердило его догадки. Теперь астрономы могли наблюдать свет, дошедший с того момента, когда Вселенная стала прозрачна.

Тёмная материя, предсказанная в 1932 году Фрицом Цвикки, получила своё подтверждение в 1975 году. Тёмная материя фактически объясняет само существование галактик, галактических скоплений и самой Вселенской структуры в целом. Так учёные узнали, что большая часть массы Вселенной и вовсе невидима.

Наконец, в 1998 в ходе исследования расстояния до было открыто, что Вселенная расширяется с ускорением. Этот очередной поворотный момент в науке породил современное понимание о природе Вселенной. Введённый Эйнштейном и опровергнутый Фридманом космологический коэффициент снова нашёл своё место в модели Вселенной. Наличие космологического коэффициента (космологической постоянной) объясняет её ускоренное расширение. Для объяснения наличия космологической постоянной было введено понятия – гипотетическое поле, содержащее большую часть массы Вселенной.

Современное представление о размере наблюдаемой Вселенной

Современная модель Вселенной также называется ΛCDM-моделью. Буква «Λ» означает присутствие космологической постоянной, объясняющей ускоренное расширение Вселенной. «CDM» означает то, что Вселенная заполнена холодной тёмной материей. Последние исследования говорят о том, что постоянная Хаббла составляет около 71 (км/с)/Мпк, что соответствует возрасту Вселенной 13,75 млрд. лет. Зная возраст Вселенной, можно оценить размер её наблюдаемой области.

Согласно теории относительности информация о каком-либо объекте не может достигнуть наблюдателя со скоростью большей, чем скорость света (299792458 м/c). Получается, наблюдатель видит не просто объект, а его прошлое. Чем дальше находится от него объект, тем в более далёкое прошлое он смотрит. К примеру, глядя на Луну, мы видим такой, какой он была чуть более секунды назад, Солнце – более восьми минут назад, ближайшие звёзды – годы, галактики – миллионы лет назад и т.д. В стационарной модели Эйнштейна Вселенная не имеет ограничения по возрасту, а значит и её наблюдаемая область также ничем не ограничена. Наблюдатель, вооружаясь всё более совершенными астрономическими приборами, будет наблюдать всё более далёкие и древние объекты.

Другую картину мы имеем с современной моделью Вселенной. Согласно ей Вселенная имеет возраст, а значит и предел наблюдения. То есть, с момента рождения Вселенной никакой фотон не успел бы пройти расстояние большее, чем 13,75 млрд световых лет. Получается, можно заявить о том, что наблюдаемая Вселенная ограничена от наблюдателя шарообразной областью радиусом 13,75 млрд. световых лет. Однако, это не совсем так. Не стоит забывать и о расширении пространства Вселенной. Пока фотон достигнет наблюдателя, объект, который его испустил, будет от нас уже в 45,7 миллиардах св. лет. Этот размер является горизонтом частиц, он и является границей наблюдаемой Вселенной.

За горизонтом

Итак, размер наблюдаемой Вселенной делится на два типа. Видимый размер, называемый также радиусом Хаббла (13,75 млрд. световых лет). И реальный размер, называемый горизонтом частиц (45,7 млрд. св. лет). Принципиально то, что оба эти горизонта совсем не характеризуют реальный размер Вселенной. Во-первых, они зависят от положения наблюдателя в пространстве. Во-вторых, они изменяются со временем. В случае ΛCDM-модели горизонт частиц расширяется со скоростью большей, чем горизонт Хаббла. Вопрос на то, сменится ли такая тенденция в дальнейшем, современная наука ответа не даёт. Но если предположить, что Вселенная продолжит расширяться с ускорением, то все те объекты, которые мы видим сейчас рано или поздно исчезнут из нашего «поля зрения».

На данный момент самым далёким светом, наблюдаемым астрономами, является реликтовое излучение. Вглядываясь в него, учёные видят Вселенную такой, какой она была через 380 тысяч лет после Большого Взрыва. В этот момент Вселенная остыла настолько, что смогла испускать свободные фотоны, которые и улавливают в наши дни с помощью радиотелескопов. В те времена во Вселенной не было ни звёзд, ни галактик, а лишь сплошное облако из водорода, гелия и ничтожного количества других элементов. Из неоднородностей, наблюдаемых в этом облаке, в последствие сформируются галактические скопления. Получается, именно те объекты, которые сформируются из неоднородностей реликтового излучения, расположены ближе всего к горизонту частиц.

Истинные границы

То, имеет ли Вселенная истинные, не наблюдаемые границы, до сих пор остаётся предметом псевдонаучных догадок. Так или иначе, все сходятся на бесконечности Вселенной, но интерпретируют эту бесконечность совсем по-разному. Одни считают Вселенную многомерной, где наша «местная» трёхмерная Вселенная является лишь одним из её слоёв. Другие говорят, что Вселенная фрактальна – а это означает, что наша местная Вселенная может оказаться частицей другой. Не стоит забывать и о различных моделях Мультивселенной с её закрытыми, открытыми, параллельными Вселенными, червоточинами. И ещё много-много различных версий, число которых ограничено лишь человеческой фантазией.

Но если включить холодный реализм или просто отстраниться от всех этих гипотез, то можно предположить, что наша Вселенная является бесконечным однородным вместилищем всех звёзд и галактик. Причем, в любой очень далёкой точке, будь она в миллиардах гигапарсек от нас, всё условия будут точно такими же. В этой точке будут точно такими же горизонт частиц и сфера Хаббла с таким же реликтовым излучением у их кромки. Вокруг будут такие же звёзды и галактики. Что интересно, это не противоречит расширению Вселенной. Ведь расширяется не просто Вселенная, а само её пространство. То, что в момент большого взрыва Вселенная возникла из одной точки говорит только о том, что бесконечно мелкие (практические нулевые) размеры, что были тогда, сейчас превратились в невообразимо большие. В дальнейшем будем пользоваться именно этой гипотезой для того, что наглядно осознать масштабы наблюдаемой Вселенной.

Наглядное представление

В различных источниках приводятся всевозможные наглядные модели, позволяющие людям осознать масштабы Вселенной. Однако нам мало осознать, насколько велик космос. Важно представлять, каким образом проявляют такие понятия, как горизонт Хаббла и горизонт частиц на самом деле. Для этого давайте поэтапно вообразим свою модель.

Забудем о том, что современная наука не знает о «заграничной» области Вселенной. Отбросив версии о мультивселенных, фрактальной Вселенной и прочих её «разновидностях», представим, что она просто бесконечна. Как отмечалось ранее, это не противоречит расширению её пространства. Разумеется, учтём то, что её сфера Хаббла и сфера частиц соответственно равны 13,75 и 45,7 млрд световых лет.

Масштабы Вселенной

Нажмите кнопку СТАРТ и откройте для себя новый, неизведанный мир!
Для начала попробуем осознать, насколько велики Вселенские масштабы. Если вы путешествовали по нашей планете, то вполне можете представить, насколько для нас велика Земля. Теперь представим нашу планету как гречневую крупицу, которая движется по орбите вокруг арбуза-Солнца размером с половину футбольного поля. В таком случае орбита Нептуна будет соответствовать размеру небольшого города, область – Луне, область границы воздействия Солнца – Марсу. Получается, наша Солнечная Система настолько же больше Земли, насколько Марс больше гречневой крупы! Но это только начало.

Теперь представим, что этой гречневой крупой будет наша система, размер которой примерно равен одному парсеку. Тогда Млечный Путь будет размером с два футбольных стадиона. Однако и этого нам будет не достаточно. Придётся и Млечный Путь уменьшить до сантиметрового размера. Она чем-то будет напоминать завёрнутую в водовороте кофейную пенку посреди кофейно-чёрного межгалактическое пространства. В двадцати сантиметрах от неё расположиться такая же спиральная «кроха» — Туманность Андромеды. Вокруг них будет рой малых галактик нашего Местного Скопления. Видимый же размер нашей Вселенной будет составлять 9,2 километра. Мы подошли к понимаю Вселенских размеров.

Внутри вселенского пузыря

Однако нам мало понять сам масштаб. Важно осознать Вселенную в динамике. Представим себя гигантами, для которых Млечный Путь имеет сантиметровым диаметр. Как отмечалось только что, мы окажемся внутри шара радиусом 4,57 и диаметром 9,24 километров. Представим, что мы способны парить внутри этого шара, путешествовать, преодолевая за секунду целые мегапарсеки. Что мы увидим в том случае, если наша Вселенная будет бесконечна?

Разумеется, пред нами предстанет бесчисленное множество всевозможных галактик. Эллиптические, спиральные, иррегулярные. Некоторые области будут кишить ими, другие – пустовать. Главная особенность будет в том, что визуально все они будут неподвижны, пока неподвижными будем мы. Но стоит нам сделать шаг, как и сами галактики придут в движение. К примеру, если мы будем способны разглядеть в сантиметровом Млечном Пути микроскопическую Солнечную Систему, то сможем пронаблюдать её развитие. Отдалившись от нашей галактики на 600 метров, мы увидим протозвезду Солнце и протопланетный диск в момент формирования. Приближаясь к ней, мы увидим, как появляется Земля, зарождается жизнь и появляется человек. Точно также мы будем видеть, как видоизменяются и перемещаются галактики по мере того, как мы будем удаляться или приближаться к ним.

Следовательно, чем в более далёкие галактики мы будем вглядываться, тем более древними они будут для нас. Так самые далёкие галактики будут расположены от нас дальше 1300 метров, а на рубеже 1380 метров мы будем видеть уже реликтовое излучение. Правда, это расстояние для нас будет мнимым. Однако, по мере того, как будем приближаться к реликтовому излучению, мы будем видеть интересную картину. Естественно, мы будем наблюдать то, как из первоначального облака водорода будут образовываться и развиваться галактики. Когда же мы достигнем одну из этих образовавшихся галактик, то поймем, что преодолели вовсе не 1,375 километров, а все 4,57.

Уменьшая масштабы

В качестве итога мы ещё больше увеличимся в размерах. Теперь мы можем разместить в кулаке целые войды и стены. Так мы окажемся в довольно небольшом пузыре, из которого невозможно выбраться. Мало того, что расстояние до объектов на краю пузыря будет увеличиваться по мере их приближения, так ещё и сам край будет бесконечно смещаться. В этом и заключается вся суть размера наблюдаемой Вселенной.

Какой бы Вселенная не была большой, для наблюдателя она всегда останется ограниченным пузырём. Наблюдатель всегда будет в центре этого пузыря, фактически он и есть его центр. Пытаясь добраться до какого-либо объекта на краю пузыря, наблюдатель будет смещать его центр. По мере приближения к объекту, этот объект всё дальше будет отходить от края пузыря и в тоже время видоизменяться. К примеру – от бесформенного водородного облачка он превратится в полноценную галактику или дальше галактическое скопление. Ко всему прочему, путь до этого объекта будет увеличиваться по мере приближения к нему, так как будет меняться само окружающее пространство. Добравшись до этого объекта, мы лишь сместим его с края пузыря в его центр. На краю Вселенной всё также будет мерцать реликтовое излучение.

Если предположить, что Вселенная и дальше будет расширяться ускоренно, то находясь в центре пузыря и мотая время на миллиарды, триллионы и даже более высокие порядки лет вперёд, мы заметим ещё более интересную картину. Хотя наш пузырь будет также увеличиваться в размерах, его видоизменяющиеся составляющие будут отдаляться от нас ещё быстрее, покидая край этого пузыря, пока каждая частица Вселенной не будет разрозненно блуждать в своём одиноком пузыре без возможности взаимодействовать с другими частицами.

Итак, современная наука не располагает сведениями о том, каковы реальные размеры Вселенной и имеет ли она границы. Но мы точно знаем о том, что наблюдаемая Вселенная имеет видимую и истинную границу, называемую соответственно радиусом Хаббла (13,75 млрд св. лет) и радиусом частиц (45,7 млрд. световых лет). Эти границы полностью зависят от положения наблюдателя в пространстве и расширяются со временем. Если радиус Хаббла расширяется строго со скоростью света, то расширение горизонта частиц носит ускоренный характер. Вопрос о том, будет ли его ускорение горизонта частиц продолжаться дальше и не сменится ли на сжатие, остаётся открытым.

Размер видимой части вселенной. Каковы размеры Вселенной? Возраст — не главное

Обычно, когда говорят о размерах Вселенной, подразумевают локальный фрагмент Вселенной (Мироздания)
, который доступен нашему наблюдению.

Это так называемая наблюдаемая Вселенная – область пространства, видимая для нас с Земли.

А так как возраст Вселенной около 13 800 000 000 лет, то независимо от того в каком мы направлении смотрим, мы видим свет, который достиг нас за 13,8 миллиарда лет.

Так что, исходя из этого, логично думать, что наблюдаемая Вселенная должна быть 13,8 х 2 = 27 600 000 000 световых лет в поперечнике.

Но это не так! Потому что с течением времени космос 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. Удвоив это, получаем 93 миллиарда световых лет.

Таким образом, реальный диаметр наблюдаемой вселенной составляет 93 млрд. св. лет.

Визуальное (в виде сферы) представление трёхмерной структуры наблюдаемой Вселенной, видимой с нашей позиции (центр круга).

Белыми линиями
обозначены границы наблюдаемой Вселенной.
Пятнышки света
— это скопления скоплений галактик – суперкластеры (supercluster) – самые большие известные структуры в космосе.
Масштабная линейка:
одно деление сверху — 1 миллиард световых лет, снизу – 1 миллиард парсек.
Наш дом (в центре)
здесь обозначен как Сверхскопление Девы (Virgo Supercluster) – это система, включающая десятки тысяч галактик, в том числе нашу собственную – Млечный Путь (Milky Way).

Более наглядное представление о масштабах обозримой Вселенной даёт следующее изображение:

Схема расположения Земли в наблюдаемой Вселенной – серия из восьми карт

слева направо верхний ряд:
Земля – Солнечная система – Ближайшие звезды – Галактика Млечный Путь, нижний ряд:
Местная группа галактик – Скопление Девы – Местное Сверхскопление – Обозримая (наблюдаемая) Вселенная.

Чтобы лучше прочувствовать и осознать, о каких колоссальных, не сопоставимых с нашими земными представлениями, масштабах идет речь, стоит посмотреть увеличенное изображение этой схемы
в медиа просмотрщике
.

А что можно сказать о всей Вселенной? Размер всей Вселенной (Мироздания, Метавселенной), надо полагать, гораздо больше!

Но, вот какая она эта вся Вселенная и как устроена, это пока остается для нас загадкой…

А как насчет центра Вселенной? Наблюдаемая Вселенная имеет центр — это мы!
Мы находимся в центре наблюдаемой Вселенной, потому что наблюдаемая Вселенная — это просто участок космоса, видимый нам с Земли.

И подобно тому, как с высокой башни мы видим круглую область с центром в самой башне, также мы видим область космоса с центром от наблюдателя. На самом деле, если говорить точнее, каждый из нас — центр своей собственной наблюдаемой Вселенной.

Но это не значит, что мы находимся в центре всей Вселенной, как и башня — отнюдь не центр мира, а только центр того кусочка мира, который с нее видно — до горизонта.

То же и с наблюдаемой Вселенной.

Когда мы смотрим в небо, мы видим свет, который 13,8 миллиарда лет летел к нам из мест, которые уже в 46,5 миллиардах световых лет от нас.

Мы не видим то, что за этим горизонтом.

Согласно теории относительности информация о каком-либо объекте не может достигнуть наблюдателя со скоростью большей, чем скорость света (299792458 км/c). Получается, наблюдатель видит не просто объект, а его прошлое
. Чем дальше находится от него объект, тем в более далёкое прошлое он смотрит. К примеру, глядя на Луну, мы видим такой, какой он была чуть более секунды назад, Солнце – более восьми минут назад, ближайшие звёзды – годы, галактики – миллионы лет назад и т. д. В стационарной модели Эйнштейна Вселенная не имеет ограничения по возрасту, а значит и её наблюдаемая область также ничем не ограничена. Наблюдатель, вооружаясь всё более совершенными астрономическими приборами, будет наблюдать всё более далёкие и древние объекты.

Размеры наблюдаемой Вселенной

Реальные размеры Вселенной

Вывод

Вселенная представляет собой огромное пространство, заполненное туманностями, звездными скоплениями, отдельными звездами, планетами с их спутниками, различными кометами, астероидами и, в конце концов, вакуумом, а также темной материей. Она настолько огромна, что полнота ответа на вопрос о том, насколько именно она большая, к сожалению, ограничена нашим нынешним уровнем развития технологий. Как бы там ни было, понимание размера Вселенной подразумевает понимание нескольких ключевых факторов. Одним из этих факторов, например, является понимание того, как ведет себя космос, а также понимание того, что то, что мы видим, является всего лишь так называемой «наблюдаемой Вселенной». Выяснить истинные размеры Вселенной мы не можем, потому что наши возможности не позволяют нам увидеть ее «край».

Все, что находится за пределами видимой Вселенной, по-прежнему остается для нас загадкой и является предметом бесконечных споров и дискуссий среди астрофизиков всех мастей. Сегодня постараемся простыми словами объяснить то, к чему пришла наука к настоящему моменту времени в вопросах понимания размеров Вселенной, и постараемся ответить на один из самых животрепещущих и сложных вопросов о ее природе. Но сперва давайте рассмотрим базовые принципы того, как ученые определяют расстояние в космосе.

Самым простейшим методом определения расстояния в космосе является использование света. Однако если учесть то, каким образом свет распространяется в пространстве, то следует понимать, что те объекты, которые мы видим с Земли, в космосе необязательно будут выглядеть так же. Ведь для того, чтобы свет от далеких объектов достиг нашей планеты может потребоваться десятки, сотни, тысячи, а то и десятки тысяч лет.

Составляет 300 000 километров в секунду, но для космоса, для такого гигантского пространства, понятие секунды не является идеальной величиной для измерения. В астрономии принято для определения расстояния использовать термин световой год. Один световой год приблизительно эквивалентен расстоянию 9 460 730 472 580 800 метров и дает нам не только представление о расстоянии, но также может говорить о том, какое количество времени потребуется свету объекта для того, чтобы нас достигнуть.

Самым простым примером разницы времени и расстояний является свет Солнца. Среднее расстояние от нас до Солнца составляет около 150 000 000 километров. Допустим, у вас есть подходящий телескоп и защита для глаз, позволяющие вести за Солнцем наблюдение. Суть в том, что все, что вы будете видеть в телескоп, на самом деле происходило с Солнцем 8 минут назад (именно столько требуется свету, чтобы добрать до Земли). Свет Проксимы Центавра? Дойдет до нас только через четыре года. Или взять хотя бы такую крупную звезду, как Бетельгейзе, собирающуюся стать в скором времени сверхновой. Даже если бы это событие произошло сейчас, мы узнали бы о нем не раньше середины 27 века!

Свет и его свойства сыграли ключевую роль в понимании нами того, насколько огромна Вселенная. В настоящий момент наши возможности позволяют нам заглянуть примерно на 46 миллиардов световых лет наблюдаемой Вселенной. Каким образом? Все благодаря используемой физиками и астрономами шкалы расстояний в астрономии.

Шкала расстояний

Телескопы являются лишь одним из инструментов для измерения космических расстояний и не всегда способны справится с этим заданием: чем дальше находится объект, расстояние до которого мы хотим измерить, тем сложнее это сделать. Радиотелескопы отлично подходят для измерения расстояний и проведения наблюдений лишь внутри нашей Солнечной системы. Они действительно способны предоставлять очень точные данные. Но стоит только направить их взор за пределы Солнечной системы, как их эффективность резко сокращается. Ввиду всех этих проблем астрономы решили прибегнуть к другому методу измерения расстояния — параллаксу.

Что такое параллакс? Объясним на простом примере. Закройте сначала один глаз и посмотрите на какой-нибудь объект, а затем закройте другой глаз и посмотрите снова на этот же объект. Заметили небольшое «изменение в положении» объекта? Этот «сдвиг» и называется параллаксом, методом, который используется для определения расстояния в космосе. Метод отлично работает, когда речь идет о звездах, находящихся в относительной близости от нас — примерно в радиусе 100 световых лет. Но когда и этот метод становится малоэффективным, ученые прибегают к другим.

Следующий способ определения расстояния носит название «метод главной последовательности». Он основан на наших знаниях о том, как со временем изменяются звезды определенных размеров. Сначала ученые определяют яркость и цвет звезды, а затем сравнивают показатели с ближайшими звездами, обладающими аналогичными характеристиками, выводя на основе этих данных приблизительное расстояние. Опять же, данный метод весьма ограничен и работает только в случае звезд, принадлежащих нашей галактике, или тех, которые находятся в радиусе 100 000 световых лет.

Чтобы заглянуть дальше, астрономы полагаются на метод измерения по цефеидам. Он основан на открытии американского астронома Генриетты Суон Ливитт, которая обнаружила зависимость между периодом изменения блеска и светимостью звезды. Благодаря этому методы многие астрономы смогли высчитать расстояния до звезд не только внутри нашей галактики, но и за ее пределами. В некоторых случаях речь идет о дистанциях в 10 миллионов световых лет.

И все же к вопросу размеров Вселенной мы пока не приблизились ни на йоту. Поэтому переходим к ультимативному средству измерений, основанному на принципе красного сдвига (или красного смещения). Суть красного смещения аналогична принципу работы эффекта Доплера. Вспомните железнодорожный переезд. Никогда не замечали, как звучание гудка поезда изменяется в зависимости от расстояния, усиливаясь при приближении и становясь тише при отдалении?

Свет работает примерно так же. Посмотрите на спектрограмму выше, видите черные линии? Они указывают на границы поглощения цвета химическими элементами, находящимися внутри и вокруг источника света. Чем больше сдвинуты линии к красной части спектра — тем дальше объект находится от нас. На основе подобных спектрограмм ученые также определяют то, насколько быстро объект двигается от нас.

Так мы плавно и подобрались к нашему ответу. Большая часть света, подвергшаяся красному смещению, принадлежит галактикам, возраст которых около 13,8 миллиарда лет.

Возраст — не главное

Если после прочтенного вы пришли к выводу, что радиус наблюдаемой нами Вселенной составляет всего 13,8 миллиарда световых лет, то вы не учли одной важной детали. Все дело в том, что на протяжении этих 13,8 миллиарда лет после Большого взрыва Вселенная продолжала расширяться. Другими словами, это означает, что реальный размер нашей Вселенной гораздо больше, чем указано в наших изначальных измерениях.

Поэтому для того, чтобы узнать реальный размер Вселенной, необходимо принять во внимание еще один показатель, а именно то, насколько быстро Вселенная расширялась со времен Большого взрыва. Физики говорят, что наконец смогли вывести нужные цифры и уверены в том, что радиус видимой Вселенной в настоящий момент составляет около 46,5 миллиарда световых лет.

Правда, стоит также отметить, что эти подсчеты основаны лишь на том, что мы сами можем видеть. Точнее способны разглядеть в глубине космоса. Эти подсчеты не отвечают на вопрос истинного размера Вселенной. Кроме того, ученых заставляет задуматься некоторое несоответствие, согласно которому более удаленные от нас галактики в нашей Вселенной слишком хорошо сформированы, чтобы можно было считать, что они появились сразу после Большого взрыва. Для такого уровня развития потребовалось гораздо больше времени.

Возможно, мы просто не все видим?

Необъяснимый факт, указанный выше, открывает целый ряд новых проблем. Некоторые ученые постарались посчитать, сколько потребовалось бы времени для развития этих полностью сформированных галактик. Например, оксфордские ученые пришли к выводу, что размер всей Вселенной может быть в 250 раз больше наблюдаемой.

Мы действительно способны измерить расстояния до объектов в пределах наблюдаемой Вселенной, но то, что находится за этой гранью, нам не известно. Конечно же, никто не говорит, что ученые не пытаются это выяснить, но, как уже говорилось выше, наши возможности ограничены нашим уровнем технического прогресса. Кроме того, не стоит также сразу отбрасывать предположение о том, что ученые, возможно, так никогда и не узнают настоящих размеров всей Вселенной, если учесть все факторы, находящиеся на пути решения этого вопроса.

Каждый из нас хотя бы раз задумывался, в каком огромном мире мы живем. Наша планета — это безумное количество городов, сел, дорог, лесов, рек. Большинство за свою жизнь не успевает увидеть и половины. Представить грандиозные масштабы планеты сложно, но есть задача еще тяжелее. Размеры Вселенной — вот что, пожалуй, не под силу вообразить даже самому развитому уму. Попробуем разобраться, что думает на этот счет современная наука.

Основное понятие

Вселенная — это все, что нас окружает, о чем мы знаем и догадываемся, что было, есть и будет. Если снизить накал романтизма, то этим понятием определяется в науке все, существующее физически, с учетом временного аспекта и законов, регулирующих функционирование, взаимосвязь всех элементов и так далее.

Естественно, представить себе реальные размеры Вселенной достаточно трудно. В науке этот вопрос является широко обсуждаемым и единого мнения пока нет. В своих предположениях астрономы опираются на существующие теории формирования мира, каким мы его знаем, а также на полученные в результате наблюдения данные.

Метагалактика

Различные гипотезы определяют Вселенную как безразмерное или невыразимо огромное пространство, о большей части которого мы мало что знаем. Для внесения ясности и возможности обсуждения области, доступной для изучения, было введено понятие Метагалактика. Этот термин обозначает часть Вселенной, доступной для наблюдения астрономическими методами. Благодаря совершенствованию техники и знаний она постоянно увеличивается. Метагалактика является частью так называемой наблюдаемой Вселенной — пространства, в котором материя за период своего существования успела достигнуть современного положения. Когда речь заходит о понимании того, каковы размеры Вселенной, в большинстве случаев говорят о Метагалактике. Современный уровень развития техники позволяет наблюдать объекты, расположенные на расстоянии до 15 млрд световых лет от Земли. Время в определении этого параметра играет, как видно, не меньшую роль, чем пространство.

Возраст и размеры

Согласно некоторым моделям Вселенной, она никогда не появлялась, а существует вечно. Однако главенствующая сегодня теория Большого взрыва задает нашему миру «отправную точку». По представлениям астрономов, возраст Вселенной — примерно 13,7 млрд лет. Если переместиться назад во времени, то можно вернуться к Большому взрыву. Независимо от того, бесконечны ли размеры Вселенной, наблюдаемая ее часть имеет границы, поскольку конечна скорость света. В нее входят все те местоположения, которые могут оказывать воздействие на земного наблюдателя со времени Большого взрыва. Размеры наблюдаемой Вселенной увеличиваются благодаря ее постоянному расширению. По последним оценкам, она занимает пространство в 93 миллиарда световых лет.

Множество

Посмотрим, что представляет собой Вселенная. Размеры космического пространства, выраженные в сухих цифрах, конечно, поражают, но трудны для понимания. Для многих будет проще осознать масштабы окружающего мира, если они узнают, сколько систем, подобных Солнечной, умещается в нем.

Наша звезда и окружающие ее планеты лишь крохотная часть Млечного пути. По данным астрономов, Галактика насчитывает примерно 100 миллиардов звезд. У некоторых из них уже обнаружены экзопланеты. Поражают не только размеры Вселенной — уже пространство, занимаемое ее ничтожной частью, Млечным Путем, внушает уважение. Свету для того чтобы пройти нашу галактику, требуется сто тысяч лет!

Местная группа

Внегалактическая астрономия, которая начала развиваться после открытий Эдвина Хаббла, описывает множество структур, схожих с Млечным путем. Ближайшие его соседи — это Туманность Андромеды и Большое и Малое Магеллановы Облака. Вместе с еще несколькими «спутниками» они составляют местную группу галактик. От соседнего аналогичного формирования ее отделяет приблизительно 3 млн световых лет. Даже страшно представить, сколько потребовалось бы современному самолету времени, чтобы преодолеть такое расстояние!

Наблюдаемые

Все местные группы разделены обширным пространством. Метагалактика включает несколько миллиардов структур, аналогичных Млечному пути. Размеры Вселенной действительно поражают. Световому лучу для преодоления расстояния от Млечного пути до Туманности Андромеды требуется 2 млн лет.

Чем дальше от нас расположен участок космоса, тем меньше мы знаем о его современном состоянии. Из-за конечности скорости света ученые могут получить информацию только о прошлом таких объектов. По тем же причинам, как уже было сказано, область Вселенной, доступной для астрономических изысканий, ограничена.

Другие миры

Однако это еще не все поражающее воображения сведения, которыми характеризуется Вселенная. Размеры космического пространства, по-видимому, значительно превосходят Метагалактику и наблюдаемую часть. Теория инфляции вводит такое понятие, как Мультивселенная. Она состоит из множества миров, вероятно, образовавшихся одновременно, не пересекающихся друг с другом и развивающихся независимо. Современный уровень развития техники не дает надежды на познание подобных соседних Вселенных. Одна из причин — все та же конечность скорости света.

Быстрое развитие науки о космосе меняет наше представление о том, каких размеров Вселенная. Современное состояние астрономии, составляющие ее теории и выкладки ученых трудны для понимания непосвященного человека. Однако даже поверхностное изучение вопроса показывает, насколько огромен мир, частью которого мы являемся, и как мало о нем мы еще знаем.

Наслаждайтесь. Размеры вселенной на видео:

космология — Размер наблюдаемой Вселенной

Объясняющая структура: Расслоенное пространство-время

В Общей теории относительности, которая используется для описания Вселенной в космологических масштабах длины, пространственные и временные расстояния больше не являются абсолютными величинами. Кроме того, в астрономии существует несколько методов определения расстояния, которые могут расходиться в космологических масштабах длины.

Поэтому удобно сначала визуализировать проблему в рамках, облегчающих понимание задействованных величин и конкретного вопроса.

В формализме 3+1 Общей теории относительности пространство-время описывается как расслоение пространственных, т. е. трехмерных, гиперповерхностей вдоль оси времени. На рисунке каждый срез $\Sigma_t$ представляет трехмерное пространство в данный момент времени $t$.

Глядя в прошлое

Поскольку свет локально всегда движется со скоростью света, $\mathrm{c}$, на больших расстояниях становится важным, чтобы свет, который достигает наблюдателя на Земле в момент времени $t_0$ («сегодня») было отправлено в источнике в момент времени $t_e:

Расширение Вселенной

Экспериментально, измеряя скорость далеких объектов относительно нас и измеряя расстояние до них, можно обнаружить, что объекты, находящиеся дальше, удаляются от нас с большей скоростью. Это называется Законом Хаббла .

$$
v=H_0 \cdot D \tag{Закон Хаббла}
$$

$\displaystyle v:\equiv\frac{dD}{dt}$ — скорость объекта относительно нас. $D$ — это правильное расстояние до объекта, то есть расстояние в пределах одного пространственного среза в данный момент времени (как показано на рисунке). А $H_0$ по историческим причинам называется постоянная Хаббла . Но на самом деле $H(t)$ является функцией времени:

Параметризация расширения Вселенной, где собственное расстояние $D(t)$ между двумя объектами есть некоторое фиксированное во времени расстояние, сопутствующее расстояние , $x$, умноженное на зависящий от времени масштабный коэффициент $R(t)$, (т.е. все расстояния растут по мере расширения Вселенной с растущим масштабным коэффициентом $R(t)$),

$$
D(t) = x \cdot R(t) ,
$$

получается, что параметр Хаббла $H(t)$ на самом деле является относительной скоростью расширения в момент времени $t$:

$$
v(t) \equiv \frac{dD(t)}{dt} = \frac{d}{dt} \left( x \cdot R(t) \right)
= x \cdot \frac{dR(t)}{dt} = \frac{D(t)}{R(t)} \cdot \frac{dR(t)}{dt}
\equiv \frac{\dot R(t)}{R(t)} \cdot D(t) \equiv H(t) \cdot D(t)
$$

Записав вместе самое левое и самое правое выражение, $v(t) = H(t) \cdot D(t)$, можно увидеть, что закон Хаббла, $v = H_0 \cdot D$, описывает частный случай, а именно ситуация «сегодня»: $v(t_0) = H(t_0) \cdot D(t_0)$, где $H(t_0)\equiv H_0 = \dot R(t_0) / R(t_0) $.

Сверхсветовая скорость

Означает ли это, что Вселенная расширяется быстрее скорости света?

В каком-то смысле это правильно. Собственное расстояние $D$ между удаленным объектом и нами может расти быстрее скорости света. Но это не потому, что объекты будут двигаться локально на быстрее, чем скорость света.

$$
\frac{dD}{dt} = \frac{dx\,R}{dt} + \frac{x\,dR}{dt}
$$

В приведенной выше формуле член $\displaystyle \frac{dx\,R}{dt}$ можно интерпретировать как местная скорость , или пекулярная скорость , термин $\displaystyle \frac{x\,dR}{dt}$ как часть кажущейся скорости, вызванной расширением пространства.

В этом формализме утверждение, что ничто не может двигаться быстрее скорости света, означало бы, что ничто не может локально двигаться быстрее скорости света:

$$
v_\text{local} := \frac{dx\,R}{dt} \leq \mathrm{c}
$$

Но ничто не мешает Вселенной расширяться быстрее скорости света, т. е. не мешает расти масштабному коэффициенту $R(t)$.

Следовательно, учитывая, что $v_\text{local}$ должно быть меньше скорости света, «скорость» $\displaystyle \frac{dD(t)}{dt}$, наблюдаемая на Земле, равна соответствующее правильному расстоянию, $D(t):=x\cdot R(t)$, может быть больше скорости света.

Не совсем точно, но для наглядности можно визуализировать воздушный шар с приклеенными к его поверхности монетами. По мере того, как вы накачиваете шарик, правильное расстояние между монетами увеличивается, но локально размер монет остается прежним.

Возраст Вселенной

В космологии параметр Хаббла $H(t)$ можно параметризовать космологическими параметрами , которые можно экспериментально измерить различными методами. Таким образом, известна зависимость $H$ от масштабного фактора $R(t)$ и этих космологических параметров.

$$
H=H(t)=H(R(t), \text{несколько космологических параметров})
$$

Обсуждая закон Хаббла выше, мы увидели, что $\displaystyle H(t)=\dot R(t)/R(t) = \frac{dR(t)}{dt}/R(t)$ . Решается $dt$, который читается как $\displaystyle dt=dR \cdot \frac{1}{HR}$. 9{R(t_0)} dR\,\frac{1}{R\,H(R, \text{косм. параметр})}
\приблизительно 13,7\,\text{Gyr}
$$

Размер наблюдаемой Вселенной

Мы можем наблюдать Вселенную, только глядя на частицы, т.е. фотоны, то есть свет, который достигает нас. Поскольку локально ничто не может двигаться быстрее скорости света, расстояние, которое свет мог пройти за время существования Вселенной , $t_0$, определяет размер наблюдаемой Вселенной .

Расстояние до горизонт частиц , $r_p$, это расстояние до объекта, испустившего частицы (свет), которые достигают нас сегодня и были испущены в $t=0$, т.е. один век Вселенной назад.

Какое расстояние? Правильное расстояние, $D:=R\,x$, или сопутствующее расстояние, $x$?

Разумно было бы спросить размер Вселенной, как она есть сегодня, то есть спросить правильное расстояние, как показано на рисунке.

Но чаще всего коэффициент масштабирования $R(t)$ определяется таким образом, что $R(t_0)=1$. Следовательно, если мы спросим о сегодняшнем горизонте частиц, $r_p$ ($t=t_0$), разницы нет.

$$
r_p := D_p(t_0) = x_p \, R(t_0), \ \ \ R(t_0)=1
$$

Как правильно рассчитать размер Вселенной

Я нашел на одном сайте, что это 46B LY в каждом направлении

Эта величина относится к расстоянию до горизонта частиц, $r_p$, т.е. к радиусу наблюдаемой Вселенной. Диаметр будет в два раза больше.

$$
\text{собственный радиус наблюдаемой Вселенной} = r_p \приблизительно 46\,Gly
$$

Это можно рассчитать аналогично расчету возраста Вселенной, как показано выше. 9{R(t_0)} dR \frac{\mathrm{c}}{R} \frac{1}{R\,H(R, \text{косм. параметр})}
\примерно 46\,Гли
$$

Размер остальной Вселенной

Поскольку горизонт частиц представляет собой предел, от которого любая информация может дойти до нас, мы, в принципе, не можем сказать, что находится за этим горизонтом. Следовательно, никто не может знать реальный размер остальной части Вселенной. Нельзя даже знать наверняка, существует ли остальная часть Вселенной, но это удобное предположение.

Но модели Инфляционное расширение Вселенной раннего возраста предполагает, что фактическая Вселенная значительно больше, чем наблюдаемая Вселенная.

Эти модели хорошо объясняют формирование структуры Вселенной, т. е. как и на каких масштабах могли образоваться скопления галактик и т. д., несмотря на то, что Вселенная однородна в больших масштабах. Они также решают космологическую задачу тонкой настройки или проблему плоскостности :

9 .0004 Вселенная кажется плоской, насколько мы можем видеть (т. е. не искривленной геометрически, т. е. сумма углов в треугольнике составляет 180 градусов) в больших наблюдаемых масштабах, несмотря на то, что более вероятно, что Вселенная искривлена.

Модели инфляции решают эту проблему, предполагая, что реальная Вселенная могла бы быть действительно искривленной, если бы она была достаточно большой: Тогда наблюдаемая часть Вселенной была бы достаточно мала, чтобы казаться плоской. Как вы можете описать поверхность Земли как локально плоская, хотя Земля шар.

Но из этой аналогии видно, что, если эти инфляционные модели верны, остальная Вселенная должна быть значительно больше, чем наблюдаемая Вселенная.

Дополнительная литература

Schneider, Введение во внегалактическую астрономию и космологию , Springer, гл. 4.
д’Инверно, Знакомство с теорией относительности Эйнштейна , гл. 23.
Хобсон и др., Общая теория относительности, Введение для физиков , Издательство Кембриджского университета, гл. 14. В частности, глава 14.11 для различных космологических мер расстояния.
Статья в Википедии о мерах расстояний в космологии: Меры расстояний (космология)
Статья в Википедии о размере наблюдаемой Вселенной, включая распространенные заблуждения: Observable Universe , раздел Size .

НОВА Онлайн | Сбежавшая Вселенная

В видимой Вселенной миллиарды галактик.

Насколько велика Вселенная?
Брент Талли
Насколько велика Вселенная? Может ли оно быть бесконечно большим? Если во Вселенной есть
край, что за краем? И если у Вселенной было начало, что было
происходит до этого?

Наш повседневный опыт не готовит нас к пониманию концепции
бесконечной вселенной. И все же, пытаясь представить себе, что космос на самом деле
имеет границу, не делает вещи легче.

Существует грань того, что мы можем видеть и когда-либо сможем увидеть
во вселенной. Свет движется со скоростью 300 000 километров в секунду.
Это максимальная скорость в этой вселенной — ничто не может двигаться быстрее, — но она относительно медленная по сравнению с расстояниями, которые нужно преодолеть.
Ближайшая большая галактика к нашему Млечному Пути, галактика Андромеды, составляет два миллиона
световых лет от нас. Самые далекие галактики, которые мы можем сейчас увидеть, составляют 10 или 12 миллиардов
световых лет от нас. Мы никогда не сможем увидеть галактику, которая находится дальше по свету
времени путешествия, чем стара Вселенная — примерно 14 миллиардов лет или около того.
Таким образом, нас окружает «горизонт», за который мы не можем заглянуть, — горизонт
определяется расстоянием, которое свет может пройти за возраст Вселенной.

Этот горизонт описывает видимую вселенную — область размером около 28 миллиардов
световых лет в диаметре. Но каковы горизонты цивилизации, которая
обитает в самых далеких галактиках, которые мы видим? А как же галактики на
пределы их видения? Есть все основания полагать, что Вселенная
простирается далеко за пределы той части Вселенной, которую мы можем видеть. Фактически,
Разнообразие наблюдений позволяет предположить, что наш видимый участок может быть малой, а может быть, и бесконечно малой частью всей Вселенной.

Такой взгляд на вселенную согласуется с популярной в настоящее время идеей о том, что
Вселенная началась с огромного расширения размеров. Идея описывает своего рода
ненаправленная энергия, присутствующая в космическом вакууме, называемая скалярными полями, которая
каким-то образом попали в процесс под названием «инфляция». Консервативный
оценкам, Вселенная расширилась за этот период настолько, что что-то
размером с атом, раздутый до размера галактики.

Если эта грандиозная идея верна, то Вселенная больше, чем мы когда-либо могли бы
вообразили. Но остается вопрос: есть ли граница, и если да, то какая?
лежит в пустотах за его пределами? Ответ, по мнению некоторых космологов, действительно
сногсшибательно. Если Вселенная возникла таким образом, то, вероятно,
инфляция происходила в других местах, может быть, в бесконечном числе мест,
за пределами нашего горизонта и вне нашего времени. Подразумевается, что существуют
другие вселенные, возможно, похожие на нашу или сильно отличающиеся друг от друга, каждая по-своему
пространстве и началось в свое время.

Вселенная началась с огромного взрыва, который породил
пространство и время.

Инфляция подразумевает значительно расширенное представление о том, что такое Вселенная. Но
Концепция также помогает нам понять вселенную, которую мы видим вокруг себя. Брать,
например, недавнее наблюдение, что Вселенная не только расширяется — факт, известный астрономам уже более семидесяти лет, — но на самом деле
ускорение наружу. Это открытие является предметом программы NOVA «Беглец».
Вселенная.»

Хотя мы никогда не сможем напрямую «увидеть» всю вселенную или мельком увидеть ее
самых дальних горизонтов, мы можем узнать, как он себя ведет — как быстро он растет,
остановится ли когда-нибудь его рост и какие силы были
управляя его эволюцией в самых больших масштабах. Доказательства космической
ускорение — наблюдения за далекими взрывающимися звездами, называемыми сверхновыми.
(см. «Рождение сверхновой») — дает представление об этих
поведение.

Открытие космического ускорения было сделано путем изучения света
сверхновые. Мы, астрономы, считаем, что знаем внутреннюю яркость
особый вид сверхновых, называемый «тип Ia», поэтому мы можем рассчитать, насколько далеко
такой объект должен быть от нас своей видимой или измеренной яркостью. Мы
также знать, как быстро мчатся сверхновые звезды и галактики, в которых они находятся.
от нас, измерив их «красное смещение». Красное смещение означает изменение цвета в
свет галактик к красному концу спектра, когда они удаляются от
нас. Чем быстрее удаляется галактика, тем краснее становится ее свет. (Для большего
об этом явлении перейдите к разделу «Движущиеся цели».)

В этой комбинации красного смещения и расстояния мы ищем
«скорость роста» Вселенной в прошлом. Этот темп роста говорит нам
о гравитации всей материи во вселенной — если есть много
Дело в том, что со временем скорость роста замедлится.

Возьмем случай Вселенной с таким количеством материи, что гравитация останавливает
расширение, и все, наконец, рухнет само на себя. Мы называем это
«замкнутая» вселенная. В такой вселенной расширение когда-то было бы намного
Быстрее. Чтобы добраться до расстояний между галактиками, которые мы видим сейчас,
занял относительно короткое время. Конечно, числа, связанные с «относительно
короткий» может показаться пугающим.

Вторым вариантом может быть практически пустая вселенная, часто
называется «открытой» Вселенной. Да, в нем должно быть достаточно вещей, чтобы позволить
существование таких наблюдателей, как мы, но предположим, что общее количество материи
незначительное гравитационное влияние на расширение. Эта вселенная просто
крейсерская с той же скоростью расширения сейчас, как и в прошлом. По сравнению с первым
возможность, закрытая вселенная, расширения в прошлом должны были бы иметь
медленнее, чтобы получить наблюдаемые в настоящее время расстояния между галактиками. И это
означало бы, что далекая сверхновая, которую наблюдали, уносится от нас с
такая-то скорость (красное смещение) равна дальше в этом случае по сравнению
к случаю плотной, замкнутой вселенной. В случае закрытой вселенной, поскольку
расширение было быстрее в прошлом, не нужно идти так далеко (назад в
время), чтобы достичь указанного красного смещения.

См. сравнение открытой и закрытой вселенных.

Требуется флэш-память

Описывает ли любая из этих возможностей нашу вселенную? Нет! Тот, который
Ближе всего подходит «открытая» вселенная. Однако сверхновые слишком тусклые, то есть они находятся так далеко, что даже эта модель не позволяет увидеть сверхновые.
путешествовать так далеко, как астрономы наблюдают. Наша вселенная, настоящая, должна
слонялись после своего первоначального инфляционного периода, но затем положили
нога к ускорителю в последнее время, чтобы произвести теперешние разделения галактик.

Что могло вызвать такое ускорение? У нас точно ничего нет
Земной опыт, который готовит нас к такой возможности. Вот где
вступает в действие теория инфляции. Сейчас около двух десятилетий, инфляция
поддерживает идею о том, что существует некая энергия, которая заставляет пространство расширяться.
Эта энергия конкурирует с гравитацией, хотя и не в локальных масштабах.
Однако, если эта форма энергии станет преобладать, берегитесь! В то время как гравитация
пытается раздавить эту энергию — назовем ее энергией вакуума, или скалярным полем, или
энергия, представленная космологической постоянной в уравнениях Эйнштейна
описывая динамику Вселенной — пытается расширить ткань пространства,
раздвигая все. Основное положение инфляционной модели состоит в том, что
эта форма энергии когда-то доминировала над гравитацией и вызвала взрыв нашей Вселенной
вперед.

Получается, что базовая картина инфляции удовлетворяет ряду наблюдаемых
факты о Вселенной. Один факт особенно интересен, поскольку
тем лучше становятся наши наблюдения, чем точнее они согласуются с предсказанием
инфляционная модель. Это то, что Вселенная должна быть «плоской» — не в целом.
искривление пространства. Впечатляюще убедительные доказательства — недавние измерения
неравномерности в микроволновом фоновом излучении — подтверждает это
предложение.

Подробнее об экспериментах по микроволновому фоновому излучению.

Микроволновое излучение приходит к нам из прошлого, когда Вселенная
был первобытным огненным шаром. Мы видим «поверхность» так же, как мы видим «поверхность»
солнце. Мы не можем смотреть на солнце (или облако в небе) из-за рассеивания
света. Как и в случае с солнцем и его пятнами, поверхность последнего рассеяния
первичный огненный шар имел структуру, вызванную локализованными областями, которые были более горячими
или холоднее, менее или более плотный. Наиболее ярко выражены эти структуры на
космологической поверхности последнего рассеяния определялись расстоянием, которое
акустические волны (давление) могли распространяться в эпоху Вселенной в то время,
когда Вселенной было около полумиллиона лет.

Размер этих
неровности дает нам линейку! Радиация была испущена так давно, до сих пор
далеко, что он был смещен в красную сторону до миллиметровых длин волн. А сейчас
миллиметровые эксперименты определяют угловой размер комков, вызванных
акустические колебания в остывающей Вселенной на поверхности последней
рассеяние.

Мы знаем, насколько большими были сгустки — пара сотен тысяч световых лет.
через. Соотношение между их реальным размером, расстоянием и угловым
размер, который мы наблюдаем, определяется геометрией Вселенной. Вселенная
плотный с материей искажает окончательный размер в одну сторону, пустой или почти пустой
Вселенная будет искажаться по-другому, и плоская Вселенная инфляционной модели
создаст еще иной образ, который мы интуитивно назвали бы
неискаженный. О чудо, результаты согласуются с квартирой.
Вселенная инфляции.

Это не вся история. Теория инфляции предсказывает точный рецепт
того, как структура будет формироваться из маленьких вещей, сливающихся в большие вещи и
говорит нам, сколько мелочей должно быть на каждое большое дело.
наблюдения совпадают с ожиданиями, если смесь энергии и материи является
такой же, как предполагалось в экспериментах со сверхновыми. Инфляция также решает
старый спор о постоянной Хаббла, связь между скоростью
галактики разлетаются и расстояния между ними. Если бы Хаббл
Постоянная велика, тогда галактики расположены относительно близко друг к другу, и подразумеваемое
возраст Вселенной слишком короток, если Вселенная была быстро
расширение. Вселенная не может быть моложе вещей в ней. Однако, если
вселенная слонялась и сейчас ускоряется, значит она достаточно старая и
большая постоянная Хаббла все еще возможна. И мы действительно можем сделать прямой
измерение плотности массы Вселенной, наблюдая за движением
галактики, которые плещутся в гравитационных колодцах материи. Мы находим что-то
это стало называться «темной материей». Если Вселенная «плоская»,
то это состояние достигается за счет суммы массы и плотности энергии.
Измерения гравитационных возмущений показывают как раз необходимое дополнение
вещество, компенсирующее энергию отталкивания, указанную измерениями сверхновых.

За последние пару лет произошло замечательное сближение данных, все
предполагая, что мы живем во Вселенной с несколькими процентами нормальной материи
нашего повседневного опыта, возможно, 25% так называемой «темной материи», которая
это имя дано, чтобы скрыть наше незнание того, что это такое, и 75% этой энергии
которая хочет раздвинуть пространство — назовем это «темной энергией». Если правда, то
сравнительно недавно в истории мироздания «темная энергия» стала
доминирует над «темной материей». Во время преходящего господства темной материи она
вызвало коллапс всей структуры Вселенной, к которой мы пришли.
знать и ценить.

Может, нам стоит меньше увлекаться темной энергией. Но это наслаждение
физиков, потому что это могло бы предоставить лабораторию для момента творения. Это
может быть, нынешний источник отталкивания совсем иной, чем
первичная ситуация. Конечно, уровни плотности энергии и масштабы времени
сильно отличается. Однако если мы сможем понять механизм настоящего
ускорение, возможно, мы сможем получить представление об ускорении в первый
мгновение нашего времени.

Действительно сложный сценарий! Итак, насколько велика Вселенная в инфляции
модель? Напрашивается вопрос, что происходит на границах и
информация может передаваться через вселенные. Мы предполагаем, что нет. Это вполне может
будь то лишь крошечная часть даже нашей собственной вселенной на нашем горизонте, в пределах
домен, который мы могли бы надеяться узнать.

Брент Талли, астроном из Гавайского университета, работает над проблемами
связанных с формированием структуры и распределением темной материи в
Вселенная. Открытие тесной корреляции между скоростями вращения
а абсолютные светимости галактик стали известны как «Талли-Фишера».
отношения и обеспечивает один из лучших способов измерения размера и возраста
вселенная. Талли был научным консультантом и сопродюсером фильма NOVA «Беглец».
Вселенная.»

Изображения: (1) NOVA/NCSA; (2) Из моделирования образования галактик и крупномасштабных
Структура Майкла Нормана, Брайана О’Ши и Грега Брайана, Grand Challenge
Консорциум космологии (GC3), визуализация Донны Кокс, Стюарта Леви, Роберта
Паттерсон, NCSA/UIUC.

Насколько велика Вселенная?

Логарифмическое изображение всей наблюдаемой Вселенной, созданное комбинацией различных изображений НАСА. Он показывает различные объекты, которые можно увидеть на каждом уровне расстояния, от Солнечной системы до больших масштабов космоса. (Источник: Пабло Будасси)

Наблюдаемая Вселенная, часть Вселенной, которую мы можем видеть, имеет диаметр примерно 93 миллиарда световых лет. Это означает, что расстояние между нами и краем наблюдаемой Вселенной составляет около 46,5 миллиардов световых лет в любом направлении.

Что такое «наблюдаемая» вселенная?

Некоторым из вас может быть интересно, что такое наблюдаемая Вселенная и как это отвечает на первоначальный вопрос? Наблюдаемая Вселенная — единственная часть Вселенной, к которой у нас есть доступ; за ним еще больше того же самого, но мы не можем его видеть, потому что свет не успел дойти до нас с этих огромных расстояний.

Не только это, но и Вселенная расширяется , что еще больше усложняет определение «наблюдаемого». На любой вопрос о размере Вселенной можно ответить только с точки зрения наблюдаемой Вселенной, по крайней мере, с надеждой на точность.

Прежде чем мы углубимся в обсуждение того, как был определен размер Вселенной, мы должны поговорить о некоторых основных положениях космологии. Прежде всего, важно знать, что скорость света в вакууме постоянна. Это ключ к определению космических расстояний; один световой год — это расстояние, которое свет может пройти за один год.

Во-вторых, идея о том, что Вселенная расширяется, имеет решающее значение для определения размера Вселенной. Как уже говорилось в нашем исследовании темной энергии, Эдвин Хаббл определил, что далекие галактики удаляются от нас. Его наблюдения и последующие приводят к осознанию того, что Вселенная расширяется.

Последнее, что нужно знать, это то, что скорость, с которой Вселенная расширяется, увеличивается. Первоначально обнаруженный в конце 20-го века, ученые поняли, что Вселенная не просто расширяется, она ускоряет свой рост.

В самом большом масштабе Вселенная имеет форму паутины, поэтому ее часто называют «космической паутиной». Каждая нить света на таком расстоянии представляет собой большую группу из тысяч галактик. (Фото: Консорциум Девы)

Каково расстояние до края вселенной?

Теперь, когда у нас есть инструменты для решения проблемы, как нам определить размер вселенной? Чтобы понять размер Вселенной, важно различать понятия собственно и сопутствующие расстояния.

Надлежащее расстояние между двумя объектами в пространстве — это измерение их разделения в некоторый момент времени. Это определение расстояния, с которым вы знакомы, но есть небольшая сложность. Поскольку свет распространяется с конечной скоростью, мы никогда не сможем узнать фактическое расстояние до движущегося объекта в тот момент, когда мы его наблюдаем. Это связано с тем, что свету требуется время, чтобы добраться от источника до нас, и за это время источник может сместиться. Это означает, что правильное расстояние до объекта никогда нельзя наблюдать, но его можно рассчитать.

Сопутствующее расстояние между двумя объектами исключает расширение пространства из уравнения. В статической Вселенной, где ничто не находится в движении, сопутствующее расстояние и собственное расстояние были бы одинаковыми, поскольку не приходилось бы учитывать расширение. Однако в нашей Вселенной соотношение между постоянным сопутствующим расстоянием и собственным расстоянием представляет собой величину, известную как масштабный коэффициент . Это значение меняется со временем, чтобы учесть переменную скорость расширения Вселенной. В настоящее время этот масштабный коэффициент равен 1. Следовательно, прямо сейчас сопутствующее расстояние и собственное расстояние совпадают.

Если вы запутались, это вполне понятно! Их обоих трудно представить себе; сопутствующее расстояние является чисто космологической мерой расстояния, а правильное расстояние увидеть на самом деле невозможно. Действительно запутанная часть заключается в том, что расстояния до всего, что мы можем видеть, от Луны до самой отдаленной галактики, являются фасадами фактического расстояния. Как упоминалось ранее, это связано со скоростью света в сочетании с расширением пространства. Чтобы прояснить эту двусмысленность, рассмотрим краткий пример.

Самые отдаленные объекты, которые мы видим, находятся на расстоянии около 13,4 миллиардов световых лет. За исключением того, что на самом деле это не так; они намного дальше. Свет от этих объектов путешествовал 13,4 миллиарда лет, что в статической Вселенной означало бы, что правильное расстояние до объектов составляет 13,4 миллиарда световых лет, поскольку они не могли двигаться, когда свет шел к нам.

Однако, учитывая, что наша Вселенная не статична, свет покинул эти объекты, когда они были намного ближе к нам, и этому свету потребовалось 13,4 миллиарда лет, чтобы добраться до нас через постоянно расширяющееся пространство. Другими словами, свет ушел, когда объекты были намного ближе к нам, чем сейчас, но пространство, через которое он путешествовал, расширилось до 13,4 миллиарда световых лет в поперечнике, когда он проходил через него. Это создает иллюзию того, что объекты находятся на расстоянии 13,4 миллиарда световых лет.

Самая далекая галактика из когда-либо обнаруженных на сегодняшний день, GN-z11, видна здесь, в Глубоком поле Хаббла. Свет от этого изображения покинул галактику около 13,4 миллиарда лет назад, в зачаточном состоянии Вселенной. За это время GN-z11 переместилась на расстояние около 32 миллиардов световых лет. (Фото: NASA/ESA)

В действительности эти объекты находятся гораздо дальше: около 32 миллиардов световых лет согласно последним космологическим моделям. Их собственное расстояние, когда свет покинул их, было намного меньше 13,4 миллиарда световых лет, а сейчас оно составляет 32 миллиарда световых лет.

Таким образом, расстояние до края Вселенной кажется приблизительно равным 13,8 миллиардам световых лет, но на самом деле оно составляет около 46,5 миллиардов световых лет.

Как определяются эти разные типы расстояний?

Чтобы выразить эти различные определения расстояния в более конкретных терминах, это было бы так, как если бы кто-то бросил в вас мяч, и по мере того, как он его бросал, расстояние между вами и человеком, который его бросал, увеличивалось. По мере того, как он растет, мячу требуется больше времени, чтобы достичь вас, и человек оказывается намного дальше от вас, чем когда он бросал мяч.

Единственная проблема с этой аналогией по сравнению с ситуацией с самыми удаленными объектами заключается в том, что скорость света является пределом космической скорости. Это скорость, с которой нам передается информация, и ничто не может быть быстрее (насколько нам известно).

Таким образом, человек, бросающий мяч, был бы невидим, и мы могли бы только определить, где он находится вне мяча. Если бы мы не осознавали, что пространство расширяется, мы бы предположили, что человек находится намного ближе, чем он есть на самом деле, точно так же, как иллюзия, создаваемая самыми удаленными объектами в наблюдаемой Вселенной.

Итак, как определить, какое расстояние прошел свет от любого объекта? Короткий ответ заключается в использовании эффекта Доплера. Этот эффект, с которым вы, возможно, знакомы, объясняет изменение высоты звука сирены на машине скорой помощи, когда она проезжает мимо вас.

Когда он приближается к вам, его высота звука увеличивается, а когда он удаляется от вас, звук падает. Это происходит из-за того, что скорость автомобиля вызывает сдвиг частоты звуковой волны. Движение к вам приводит к увеличению частоты, а движение от вас — к уменьшению. Тот же эффект происходит со светом.

Далекая галактика, имеющая некоторую скорость удаления из-за расширения Вселенной, будет излучать свет, который смещается на в красную сторону на по мере своего движения к Земле. Этот термин «красное смещение» относится к уменьшению частоты света, вызванному эффектом Доплера. Поскольку красный — это самая низкая частота видимого света, а синий — самая высокая, мы используем термины «красное смещение» и «синее смещение» для описания изменения частоты.

Но откуда мы знаем, что частота смещена? Используя спектрограф, который разлагает составляющие длины волн света, чтобы выявить состав источника, ученые могут найти конкретную сигнатуру элемента и сопоставить ее с таковыми в удаленном объекте.

Диаграмма, показывающая, как работает красное смещение света. По мере того, как объекты удаляются от нас, длина волны их света увеличивается, заставляя его смещаться в сторону более низких или «красных» частот. Ученые используют особые типы звезд, называемые цефеидами, в качестве «стандартной свечи», чтобы сравнить их длины волн и выяснить, насколько быстро удаляются далекие галактики. (Фото: НАСА)

Они измеряют частоты одного и того же элемента в лаборатории, где он находится в покое относительно спектрографа. Затем, когда они сравнивают это измерение с измерением удаленного объекта, они могут определить, насколько быстро объект удаляется от нас.

Используя эту информацию в сочетании с законом Хаббла, который говорит нам, что расстояние до объекта и скорость его удаления напрямую связаны, мы можем определить, какое расстояние должен был пройти свет, и, исходя из этого, вычислить возраст объекта. наблюдаемый объект.

На самом деле, вам может быть интересно, почему существует такая большая разница между собственным расстоянием самых удаленных видимых объектов и краем Вселенной по сравнению с их видимыми расстояниями. Это связано с эффектом Доплера; например, объект на расстоянии 13,2 миллиарда световых лет имеет гораздо меньшее красное смещение, чем объект на расстоянии 13,3 миллиарда световых лет.

Что находится за краем наблюдаемой Вселенной?

Возможно, самым ошеломляющим следствием современных космологических моделей является то, что во Вселенной есть объекты, которые мы никогда не сможем увидеть. Мы знаем, что правильное расстояние до края наблюдаемой Вселенной составляет около 46,5 миллиардов световых лет. Мы также знаем, что он быстро расширяется. На самом деле, объекты, которые в настоящее время находятся за пределами 13,8 миллиардов световых лет (плюс-минус несколько миллионов), прямо сейчас имеют скорость удаления больше , чем скорость света.

Минуточку. Разве скорость света не должна быть пределом космической скорости? Да. Это все еще так; эти объекты не удаляются от нас с такой скоростью, просто пространство между нами и ними расширяется так быстро, что кажется тем, что они есть.

Старайтесь не путать традиционную поступательную скорость с расширением пространства; это очень важно для понимания «умопомрачительной» части. Другими словами, существует разница между объектом, движущимся со скоростью, равной или превышающей скорость света, и расстоянием между двумя объектами, увеличивающимся с одинаковой скоростью из-за расширения пространства. Первое нарушает законы физики, второе — нет.

Объекты, находящиеся так далеко, что пространство расширяется быстрее скорости света, находятся за пределами так называемой сферы Хаббла. Эта сфера имеет радиус 13,8 миллиардов световых лет, что точно соответствует возрасту Вселенной.

Как упоминалось ранее, многие объекты, особенно те, которые появляются у края сферы, на самом деле теперь лежат вне сферы. То есть их собственное расстояние намного дальше, чем край сферы. Просто внутри него таится свет из их далекого прошлого.

Итак, объекты, лежащие за пределами сферы Хаббла, находятся в пространстве, которое расширяется со сверхсветовой скоростью (быстрее света). Сумасшедшая часть заключается в том, что свет, покидающий эти объекты прямо сейчас, в конечном итоге попадет в сферу Хаббла, а затем станет видимым из нашей части Вселенной (конечно, после долгого путешествия).

В конце концов, когда Вселенная расширится до радиуса около 62 миллиардов световых лет, мы достигнем того, что называется космическим горизонтом событий. Это означает, что свет, излучаемый объектами за пределами этого расстояния, никогда не попадет внутрь сферы Хаббла. Это связано с тем, что пространство между объектом и краем сферы будет расширяться слишком быстро, чтобы он мог достичь края. Другими словами, мы никогда не сможем увидеть эти объекты. Считай себя достаточно «сбитым с толку».

График, показывающий ускоряющееся расширение Вселенной. В конце концов, даже ближайшие галактики будут удаляться от нас слишком быстро, чтобы их свет достиг нас. В этот момент мы будем полностью изолированы от остальной Вселенной. (Фото: НАСА)

Еще более интенсивным последствием расширения Вселенной является то, что в какой-то отдаленный момент в будущем даже самые близкие к нам объекты будут настолько удалены, что будут удаляться быстрее скорости света. Это означает, что в конечном итоге все наши галактические соседи могут стать для нас невидимыми (при условии, что в этот момент все еще есть «мы»). Не о чем беспокоиться, конечно; согласно нашему нынешнему пониманию космологии и темной энергии, это произойдет не скоро.