В какой мы вселенной живем: Вселенная, в которой мы живем — ПРЕОБРАЖЕНИЯ ГОСПОДНЯ

В какой Вселенной мы живем? Из архива журнала ЮТ :: Класс!ная физика

Здесь есть всё!

В КАКОЙ ВСЕЛЕННОЙ МЫ ЖИВЕМ ?

Высотный исследовательский аэростат, запущенный
над льдами Антарктиды на высоту 40 км, принес сенсацию. Исследования,
проведенные с его помощью, показали, что строение нашей Вселенной
совсем не то, что представлялось раньше.

Сначала были обнаружены… «соты»…

Наша Солнечная система, как известно, расположена
на краю галактики Млечный Путь, которая ничем особым среди других
не выделяется; таких спиральных образований вокруг хоть пруд пруди…
Одно время астрономы считали, что сами галактики расположены по
Вселенной более-менее равномерно, как разбросал материю Большой
Взрыв, с которого все и началось.
Однако в 70-е годы ХХ века стало выясняться, что все не так просто.
Галактики, оказывается, имеют свойство сбиваться в стаи, именуемые
супергалактиками; а те, в свою очередь, образуют громадные сверхскопления.
Каково происхождение этих структур? Как они возникают и почему?
В поисках ответа на эти вопросы объединили свои усилия исследователи
многих стран и специальностей — астрономы, физики, космологи…
Их совместная напряженная работа на протяжении последней четверти
века и привела к коренному, можно сказать, к революционному изменению
представлений о структуре Вселенной.
Сравнительно недавно выяснилось, что сверхскопления могут образовывать
некие структуры в виде длинных волокон. Подобно бусинкам на нитке,
они способны вытягиваться на многие миллионы и даже миллиарды световых
лет. Наибольшее замеченное на сегодняшний день сверхскопление галактик,
лежащее в области созвездий Персей и Пегас, имеет протяженность
более 1 млрд. световых лет.

Наибольшей структурой на сегодняшний день является
волокноподобное сверхскопление галактик, лежащее в области созвездий
Персей и Пегас

Возможно, что волокна даже еще длиннее, чем кажется,
и не оканчиваются сверхскоплением Персей. Исследователи из Корнеллского
университета Р. Джиованели и М. Хейм предположили, что они продолжаются
в северную сторону, где соединяются со сверхскоплением Большая Медведица.
Проверить это воочию пока не удается, поскольку область возможного
смыкания лежит уже за пределами «дальнобойности» наших
телескопов.
Наличие же волокон-перемычек, в свою очередь, косвенно подтверждает
предположение, выдвинутое в 1980 году группой эстонских астрофизиков
под руководством академика Я. Эйнасто. Они полагают, что сверхскопления
и пустоты образуют ячеистую структуру, чем-то напоминающую пчелиные
соты.

…Потом подобие футбольного
мяча…

Итак до сих пор имелась следующая схема образования Вселенной. Около
15 млрд. лет тому назад по неизвестной причине произошел Большой
Взрыв. Он выбросил в окружающее пространство огромное количество
материи, из которой и образовались все нынешние небесные тела.
Поскольку все они возникали примерно в одно время и разлетались
от центра с одинаковой скоростью, то все супергалактики и более
мелкие образования располагаются примерно на равном расстоянии от
центра, как бы на поверхности некой сферической оболочки, которая
все увеличивается.
Причем на поверхности этой сферы сами сверхскопления образовали
геометрический рисунок, подобный тем пяти- или шестигранникам, из
которых сшита покрышка обычного футбольного мяча. «Волокна»
служат как бы «швами» такой «покрышки».
Ну а из чего сделана сама оболочка вселенского «мяча»
или, как его еще иногда называют, «пузыря»? Ученым это
пока неизвестно. Хотя есть предположения, что сами «дольки»
состоят из так называемой «темной материи», на которую,
как показывают расчеты, приходится свыше 90 процентов всей материи
Вселенной.

Клиновидная диаграмма звездного
неба,

на которой показана часть сверхскопления Персей
— Пегас (справа). Штриховыми овалами обведены наиболее яркие скопления
галактик, попавшие в современные звездные каталоги

А что образует само темное вещество? Почему его
никак не могут обнаружить наши приборы? Точных ответов на эти вопросы
тоже пока нет. Согласно же некоторым предположениям, тут могут быть
замешаны нейтрино — слабо взаимодействующие частицы, практически
не имеющие массы и движущиеся со скоростью света. Для такой частицы,
например, не составляет особого труда пронизать насквозь земной
шар. Поэтому-то они практически и не улавливаются наземными датчиками.

… Да и тот оказался сдутым

Так выглядело положение вещей еще недавно. Однако
данные, полученные с помощью аэростата, летавшего с 29 декабря 1998
года по 8 января 1999 года над Антарктидой, позволяют говорить о
новом образе Вселенной.
Сенсационные результаты были получены на основе измерения ничтожных
вариаций так называемого космического микроволнового фона — своеобразного
эха того Большого Взрыва, который некогда прозвучал во Вселенной.
Измерения его проводились международной группой ученых под руководством
профессора Паолы де Бенардис из Римского университета с помощью
ультрачувствительного телескопа.
Для математической обработки 11 млрд. измерений, сделанных над Антарктидой,
обычному компьютеру понадобилось бы около 6 лет. А вот суперкомпьютер,
установленный в Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли,
под Сан-Франциско, справился с этой задачей всего за три недели.
Остальное время понадобилось ученым для подготовки программы обработки
и осмысления полученных результатов.
Итог их размышлений получился довольно своеобразным. Похоже, тот
«мячик», о котором мы говорили выше, на самом деле оказался
«спущенным» и даже «сплющенным».
«Теперь мы знаем, что наша Вселенная похожа на практически
плоскую резиновую пленку, которая постоянно растягивается, — сказала
Паола де Бенардис. — И судя по всему, процесс этот будет продолжаться
вечно. Для того чтобы она когда-нибудь стала сжиматься, у нее не
хватает массы…»

Такова картина звездного
неба в действительности.

Согласитесь, нужно обладать весьма развитым воображением,
чтобы в этих светлых пятнах разглядеть сверхскопления галактик в
созвездии Дева.

Иными словами, исследователи установили, что световые
потоки, идущие от дальних галактик, строго параллельны. А стало
быть, наша Вселенная не шар, а диск. Или, если хотите, блин!
Таким образом, вовсе не случайно все планеты нашей Солнечной системы
вращаются в одной плоскости эклиптики, образуя в пространстве некое
подобие диска. Не случайно и наш Млечный Путь закручивается по спирали
в одной плоскости. Такое строение вообще свойственно нашей Вселенной.
И еще одно соображение. «Ее структура, — полагают астрофизики,
— имеет не два измерения, а гораздо больше».
Наглядно, пожалуй, это можно представить себе так. Тонкий плоский
блин, лежаший на тарелке, практически имеет два измерения — длину
и ширину. А что будет, если его скрутить или смять? Он становится
неким объемным телом, имеющим, как минимум, три измерения.
А поскольку такая трансформация происходит в пространстве, которое,
по мнению теоретиков, имеет не менее десятка измерений, должна получиться
некая фигура, которую и представить-то наглядно невозможно…
В общем, задали астрофизики себе задачку.

____

Ведь теперь надо отвечать
на вопрос, почему наша Вселенная имеет такую форму. Кто или что
ее так сплющило и искорежило?
Ну а нам с вами придется, вероятно, привыкать к мысли, освоить которую
будет, пожалуй, потруднее, чем нашим предкам представить себе Землю
круглой…

Источник: журнал «Юный техник»

Другие страницы из архива журнала «Юный техник»

Окно в неведомое
Невозможный мир Эшера
Гук и Ньютон
Магнитные бури
С чем едят тефлон?
О падающей кошке
Переход Суворова
Посланец бед
Время по гномону
Тайны пирамид
Смешное в физике
Летающий лёд
10 лучших экспериментов
Глобальное потепление
Оружие ХХI века
Глория — вторая Земля?
У кого глаза лучше?
Водопровод Эвпалина Мегарского
Мыльные пузыри
О Резерфорде
В какой Вселенной мы живем ?
Применение электромагнита
Солнце в стакане воды

Новости: Где мы живем — Эксперт — Новости экономики и политики.

Новости сегодня. (19 сентября 2013)

Космос

Изобретатели

США

Андрей Константинов
19 сентября 2013, 00:00

Как объяснить инопланетянам, где находится наш дом во Вселенной

12 сентября НАСА объявило, что после 35 лет полета космический зонд Вояджер-1 покинул пределы Солнечной системы. Но что там снаружи?

Подобно старинным мореплавателям, впервые рисовавшим на несовершенных картах открытые ими острова и земли, современные астрономы
наносят все новые звездные острова на карту Вселенной. Мы уже знаем, что живем на одной из планет Солнечной системы, которая вращается вокруг центра спиральной галактики Млечный Путь, входящей в Местную группу галактик из Сверхскопления Девы.

В наблюдаемой Вселенной более 100 миллиардов галактик, в каждой из которых в среднем по 100 миллиардов звезд. Непросто представить масштабы доступного телескопам мира. Но самое обидное — все эти миллиарды миров ждут нас, а мы до сих пор не на­учились толком выползать из колыбели. До ближайшей звезды с современными скоростями лететь 10 тысяч лет.

Структура Вселенной

(по данным проекта Millennium simulation. Springel et al., 2005)

Группы галактик объединяются в суперскопления, а те в свою очередь — в филаменты, нити гигантской паутины вещества, между которыми зияют войды — огромные промежутки пустого пространства. На этой компьютерной модели структуры Вселенной желтым обозначена материя,  черным — пустота, а фиолетовым — наблюдаемая лишь косвенно загадочная темная материя. Каждая желтая точка — это одна галактика, а пятнышки покрупнее — скопления и сверхскопления галактик.

564 млн световых лет (диаметр круга)

Солнечная система

в окружении ближайших звезд (На основе рис. Andrew Z. Colvin /wikimedia.org)

В радиусе десятка световых лет от солнечной сис­темы находятся звезды, названия которых хорошо знакомы любителям научной фантастики — Сириус, Альтаир, тау Кита, эпсилон Эридана… Ближе всего к нам тройная звезда Альфа Центавра, расположенная на расстоянии 4,3 световых лет от Земли.

40 световых лет (диаметр цилиндра)

Местная группа галактик

На основе рис. Andrew Z. Colvin / wikimedia.org

Гравитация — главная сила, соединяющая вселенную в одно целое, удерживает рядом с нами две большие галактики и около сотни карликовых. Ближайшие из них — Карликовая эллиптическая галактика в Стрельце (это крошечный по галактическим масштабам спутник Млечного Пути) и Магеллановы Облака, видимые невооруженным глазом. Большие спиральные галактики – это Туманность Андромеды, раза в два побольше Млечного Пути, и Треугольник, раза в два поменьше Млечного Пути. Вселенная расширяется и все дальние галактики постепенно исчезнут за горизонтом событий. Но галактики Местной Группы навсегда останутся рядом с нами, а Туманность Андромеды через миллиарды лет соединится с нашей галактикой.

4 млн световых лет (диаметр цилиндра)

Наша галактика

(Модель, построенная в НАСА, по данным орбитального телескопа Spitzer. R. Hurt / JPL-Caltech /NASA)

Млечный Путь — типичная спиральная галак­тика. Большая часть из 200 миллиардов здешних звезд располагается в диске толщиной около 3 тысяч световых лет. Расстояние от центра диска (там нахо-дится огромная черная дыра) до края — 50 тысяч световых лет.
Диск окутан оболочкой из межзвездного газа и, согласно современным теориям, погружен в гигантское облако темной материи радиусом в 10 раз больше диска. Солнце расположено в рукаве Ориона на расстоянии 25 тысяч световых лет от центра Галактики, вокруг которого наша звезда вращается со скоростью 220 км/с, делая полный оборот за один галактический год — 200 миллионов земных лет. Ближе к центру Галактики звезды расположены в 1000 раз плотнее, сам же центр скрыт от наших взоров облаками космического газа и пыли.

105 000 световых лет (диаметр круга)

Мы живем в особой части Вселенной?

Обсерватория ESO Ла Силья на севере Чили. Предоставлено: Изток Бонина / ESO

Мы уже говорили о том, что вы живете в центре вселенной. Я не собираюсь говорить, что вся вселенная вращается вокруг тебя… но мы оба знаем, что это так. Значит ли это, что в том месте, где мы живем, есть что-то особенное?

Это разумный ход мыслей, и именно так зародилась современная наука. Первые астрономы предполагали, что Солнце, Луна, планеты и звезды вращаются вокруг Земли. Что Земля была особенным и уникальным местом, отличным от остальной вселенной.

Но когда астрономы начали ломать голову над природой законов физики, они поняли, что Земля не такая особенная, как они думали. На самом деле законы природы, управляющие силами на Земле, одинаковы во всей Вселенной. Когда Исаак Ньютон распутывал законы гравитации здесь, на Земле, он понял, что должны быть те же самые силы, которые заставили Луну вращаться вокруг Земли, а планеты вращаться вокруг Солнца.

Что свет от солнца такое же явление, как свет от других звезд.

Когда астрономы рассматривают Вселенную в самом большом масштабе, они предполагают, что она однородна и изотропна. Технические слова, я знаю, вот что они означают.

Когда астрономы говорят, что Вселенная однородна, это означает, что наблюдатели в любой части Вселенной будут видеть примерно то же самое, что и наблюдатели в любой другой части. Могут быть локальные различия, такие как наша в основном безвредная планета Земля, вращающаяся вокруг будущего курса межзвездного обхода. Или планета-пустыня с двумя солнцами, или болотистый мир в системе Дагоба.

В самых мелких масштабах они будут другими. Но по мере того, как вы переходите к все большему и большему масштабу, все это просто планеты, звезды, галактики, скопления галактик и черные дыры. И если вы расфокусируете глаза, все выглядит примерно так же.

Изотропность означает, что Вселенная выглядит одинаково во всех направлениях. Если бы вы парили в одиночестве в космической пустоте, вы могли бы посмотреть влево, вправо, вверх, вниз на край наблюдаемой Вселенной и увидеть галактики, скопления галактик и, в конечном счете, космическое микроволновое фоновое излучение во всех направлениях. Все направления выглядят одинаково.

Это известно как космологический принцип, и это одна из основ астрономии, потому что это означает, что у нас есть шанс понять физические законы Вселенной.

Вид на Омегу Центавра с телескопа Хаббл. Авторы и права: НАСА / ЕКА / Команда Hubble SM4 ERO

Если бы Вселенная не была однородной и изотропной, то это означало бы, что физические законы, как мы их понимаем, невозможно понять. Прямо за космологическим горизонтом сила гравитации может действовать в обратном направлении, скорость света может быть меньше скорости ходьбы, а единороги могут быть реальными.

Это может быть правдой, но мы должны предположить, что это не так. И наши текущие наблюдения, по крайней мере, за сферой в 13,8 миллиарда световых лет вокруг нас во всех направлениях подтверждают это.

Хотя мы не живем в каком-то особом месте во Вселенной, мы живем в особое время во Вселенной. В далеком будущем, через миллиарды или даже триллионы лет, галактики будут улетать от нас так быстро, что их свет никогда не достигнет нас. Космическое фоновое микроволновое излучение будет смещено в красную сторону настолько, что его будет совершенно невозможно обнаружить.

Астрономы будущего не будут знать, что за Млечным Путем когда-либо существовала более великая космология. Доказательства Большого Взрыва и продолжающегося расширения Вселенной будут потеряны навсегда.

Если бы мы не жили так, как живем сейчас, через миллиарды лет от начала Вселенной, мы бы никогда не узнали правды.

Мы не можем чувствовать себя особенными в отношении нашего места во Вселенной, вероятно, оно одинаково, куда бы вы ни пошли. Но мы можем чувствовать себя особенными в отношении нашего времени во Вселенной. Астрономы будущего никогда не будут понимать космологию и историю космоса так, как это делаем мы сейчас.

Источник:
Вселенная сегодня

Цитата :
Мы живем в особой части Вселенной? (2016, 4 апреля)
получено 15 декабря 2022 г.
с https://phys.org/news/2016-04-special-universe.html

Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие
часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.

В какой галактике мы живем?

Галактика Млечный Путь в представлении художника. Основываясь на текущих оценках и данных об экзопланетах, считается, что там могут быть десятки миллиардов обитаемых планет. Авторы и права: НАСА

Опубликовано Тега Джесса

Если вы не энтузиаст астрономии, вы не задумывались о том, в какой галактике мы живем. Так что ответ зависит от этого. может вас удивить. Если вы что-нибудь знаете о галактиках, вы знаете, что они представляют собой группы звезд, число которых исчисляется сотнями миллиардов. Самый известный – Млечный Путь. Именно из этой галактики у нас даже есть термин. Суть проста в том, что Земля является частью Млечного Пути, даже если мы видим ее в небе, кажется, что мы наблюдаем ее снаружи. Почему это? Чтобы понять, нужно точно знать, где мы живем в окрестностях Галактики Млечный Путь.

Поскольку мы являемся частью Солнечной системы, Земля в значительной степени следует траектории движения Солнца по его собственной орбите вокруг галактики. Млечный Путь относится к типу спиральных галактик, поэтому у него есть руки, похожие на осьминога. Солнце расположено недалеко от внешнего конца рукава Стрельца Млечного Пути. Это делает Землю примерно в 28 000 световых лет от галактического ядра нашей родной галактики.

Солнечная система также имеет галактический год, за которым следует. Солнечной системе требуется от 200 до 250 миллионов лет, чтобы совершить оборот вокруг Солнца. Еще один показатель нашего положения — где проходит галактический экватор. Хотя считается, что наша звездная система находится на окраине Млечного Пути, это всего лишь оценка. Считается, что Млечный Путь больше, чем предполагалось вначале. Есть также подозрение, что наша галактика находится в процессе поглощения других более мелких галактик. Однако для подтверждения этого утверждения недостаточно эмпирических данных.

Так что же такого важного в том, чтобы знать, в какой части галактики мы живем? Одна из причин — освоение космоса. Когда-нибудь в будущем человечество, возможно, найдет способ путешествовать в космос быстрее скорости света. Это может поставить перед инженерами и астрономами новые задачи.