Возраст вселенной по современным данным: Возраст Вселенной — Как возникла и сколько лет существует

Возраст Вселенной — Как возникла и сколько лет существует

Мы сделали краткое изложение того, что астрономы принимают во внимание, чтобы ответить на одну из загадок человечества. Вы, вероятно, не знали, что вы тоже можете узнать ответ на вопрос «Сколько лет Вселенной»

Концептуально это может показаться самой простой идеей в мире для определения возраста Вселенной. Как только вы обнаружите, что Вселенная расширяется, все, что вам нужно сделать, это измерить скорость расширения сегодня и использовать законы физики, чтобы определить, как скорость расширения должна изменяться с течением времени. Вместо того, чтобы экстраполировать вперед, чтобы определить судьбу Вселенной, вы делаете вычисления в обратном и обратном направлении, пока не достигнете условий Большого Взрыва.

Этот очевидный метод не только работает, он по-прежнему является лучшим способом рассчитать возраст Вселенной даже сегодня. Однако очень легко ошибиться, поскольку существует множество упрощающих предположений, которые дадут вам простой ответ, который не обязательно будет правильным.


Сколько миллиардов лет Вселенной


Возраст Вселенной — Как возникла и сколько лет существует / pixabay.com

Теперь можно с уверенностью сказать, что Вселенной 13,8 миллиарда лет. Но насколько мы действительно можем быть уверены в этом ответе? 

Читай также: Самое редкое явление во Вселенной удалось зафиксировать

Самый простой и самый прямой способ измерить возраст Вселенной — просто взглянуть на находящиеся в ней объекты: например, звезды. Только в одной галактике Млечный Путь у нас есть сотни миллиардов звезд, и подавляющая часть древней истории астрономии была посвящена изучению и описанию звезд. Сегодня это остается активной областью исследований, поскольку астрономы обнаружили взаимосвязь между наблюдаемыми свойствами звездных популяций и их возрастом.

Поэтому, когда вы смотрите на совокупность звезд, вы можете определить, сколько ей лет, посмотрев, какие звезды еще остались, а какие полностью исчезли.

В нашей галактике есть звезды всех возрастов, но измерения каждой отдельной звезды будут сопряжены с погрешностями. Причина проста: когда мы видим отдельную звезду, мы видим ее такой, какая она есть сегодня. Мы не можем видеть или знать, что происходило в прошлой истории этой звезды, что могло привести к ее нынешнему состоянию. Мы можем видеть только текущий снимок того, что существует, и мы должны сделать вывод об остальном.

Вы часто будете видеть попытки измерить возраст отдельной звезды, но это всегда связано с предположением, что у звезды не было взаимодействия, слияния или другого насильственного события в прошлом. Из-за этой возможности и того факта, что мы видим выживших только тогда, когда смотрим на Вселенную сегодня, эти эпохи всегда сопровождаются огромной неопределенностью — порядка миллиарда лет или даже больше.

Возраст Вселенной — Как возникла и сколько лет существует / pixabay.com

Однако при просмотре больших скоплений звезд неопределенности намного меньше. Коллекции звезд, которые образуются в галактике, такой как Млечный Путь (рассеянные звездные скопления), обычно содержат несколько тысяч звезд и существуют всего несколько сотен миллионов лет. Гравитационное взаимодействие между этими звездами в конечном итоге приводит к их разделению. Хотя небольшой процент существует в течение миллиарда или даже нескольких миллиардов лет, мы не знаем рассеянных звездных скоплений, которые были бы такими же старыми, как наша Солнечная система.

Однако шаровые скопления больше, массивнее и изолированы, и их можно найти по всему гало Млечного Пути (и в большинстве крупных галактик). Наблюдая за ними, мы можем измерить цвета и яркость многих звезд внутри, что позволяет нам, если мы понимаем, как звезды работают и развиваются, определять возраст этих звездных скоплений. Хотя здесь тоже есть неопределенности, существует большая популяция шаровых скоплений, даже в пределах Млечного Пути, возрастом 12 миллиардов лет и более.


Какой возраст Вселенной


 

Возраст Вселенной — Как возникла и сколько лет существует / pixabay. com

 

Сложно сказать. Хотя возраст самого старого из звездных скоплений почти гарантированно составляет от 12,5 до 13 миллиардов лет, существует большая неопределенность в отношении количества времени, необходимого звезде с массой нашего Солнца, чтобы начать свой переход в субгигант, а затем его превращение в полномасштабную звезду красного гиганта. Это могло быть 10 миллиардов лет; это могло быть 12 миллиардов лет; это могло быть промежуточное значение. В течение многих лет многие астрономы, работавшие над шаровыми скоплениями, утверждали, что самым старым из них 14, возможно, даже 16 миллиардов лет.

Читай также: Определена самая маленькая часть времени

Сегодня мы можем с уверенностью заключить, что существует нижний предел возраста Вселенной от 12,5 до 13 миллиардов лет от измеряемых нами звезд, но это не точно определяет возраст. Это хорошее ограничение, но чтобы получить истинную цифру, нам нужен лучший метод.

К счастью, вселенная дает нам его. Видите ли, общая теория относительности Эйнштейна для Вселенной, заполненной (примерно) равным количеством материи и энергии повсюду и во всех направлениях (как наша), обеспечивает прямую связь между двумя величинами:

  • Количества и типа материи и энергии, присутствующей во Вселенной
  • Как быстро расширяется Вселенная сегодня.

Это соотношение было впервые получено в 1922 году Александром Фридманом, и уравнения, позволяющие определить возраст Вселенной, должны быть известны как уравнения Фридмана. Нам потребовалось много лет, чтобы измерить компоненты Вселенной, но теперь у нас сложилась общая картина.


Из чего состоит Вселенная


Возраст Вселенной — Как возникла и сколько лет существует / pixabay.com

Наблюдения в диапазоне от обилия легких элементов до скопления галактик и того, как скопления галактик сталкиваются с далекими сверхновыми, и флуктуации космического микроволнового фона,  указывают на одну и ту же Вселенную. В частности, он состоит из:

68% темной энергии,
27% темной материи,
4,9% нормального вещества (протоны, нейтроны и электроны),
0,1% нейтрино,
0,01% фотонов (световые частицы или излучение),
и менее 0,4% всего остального, включая искривление пространства, космические цепи, доменные границы и другие причудливые и экзотические компоненты.

Это изображение согласуется с полным набором имеющихся у нас наблюдений; вам действительно нужно очень хорошо подбирать доказательства (переоценивать весьма неоднозначные измерения и одновременно игнорировать большие наборы данных), чтобы получить наборы значений, которые значительно отличаются от этих.

Вы можете подумать, что все зависит от скорости расширения. Если вы можете измерить это точно, вы можете просто посчитать и точно определить возраст Вселенной.


Когда узнали возраст Вселенной


Возраст Вселенной — Как возникла и сколько лет существует / pixabay.com

В начале 2000-х годов и с тех пор лучшие данные, которые у нас есть, получены из космических микроволновых антецедентов: сначала от WMAP, затем от планковского излучения, а с 14 июля 2020 года также  от Космологического телескопа Атакама.

Все эти значения сходятся с одинаковой скоростью расширения: 68 км/с с погрешностью всего 1-2%. Когда вы подсчитываете, что это значит для возраста Вселенной, вы получаете очень устойчивые 13,8 миллиарда лет, что полностью соответствует всему, что мы знаем о звездах.

Однако вы, возможно, слышали, и это правильно, что по этому поводу есть разногласия. В то время как команды, использующие космический микроволновый фон, могут получить значение скорости расширения, а команды, измеряющие крупномасштабную структуру Вселенной, могут согласиться, другие методы дают совсем другое значение. Другие методы, вместо того, чтобы начинать с раннего напечатанного знака и измерения того, как он выглядит сегодня, начинаются с близкого и развиваются наружу. Они измеряют расстояния и кажущуюся скорость удаления различных объектов — метод, широко известный как космическая шкала расстояний.

Читай также: Обнаружены свидетельства существования других вселенных

Когда вы смотрите на измерения шкалы расстояний, кажется, что все они дают стабильно более высокие значения: от 72 до 76 км / с / Мпк — в среднем примерно на 9% больше, чем значение, которое вы получаете из космического микроволнового фона.

Тогда вы можете подумать, что кто-то прав, а кто-то нет. Если команда дистанционной лестницы верна, а команда космического микроволнового фона ошибочна, то, возможно, Вселенная на 9% моложе, чем мы думаем — всего на 12,8 миллиарда лет.

Но на практике это не работает. Данные о космическом микроволновом фоне нельзя просто игнорировать; это нужно принимать во внимание. Пики, спады и колебания, которые мы видим в колебаниях температуры, являются отражением всех этих различных параметров вместе взятых. Наилучшие значения подходят для Вселенной, расширяющейся со скоростью 68 км / с / Мпк и с 68% темной энергии, 27% темной материей и 5% нормальной материи, но они могут варьироваться, если все они изменяются вместе.

Хотя это не очень хорошо согласуется с данными, вы можете увеличить скорость расширения, скажем, до 74 км / с / Мпк и при этом добиться очень хорошего соответствия, если вы готовы изменить относительные доли темной материи и темная энергия. С немного меньшим количеством темной материи (20%) и немного большей темной энергией (75%) существенно более высокая скорость расширения может все еще хорошо соответствовать данным, хотя и не так хорошо, как согласованные значения.

Однако самое замечательное в этом то, что производный возраст практически не меняется; Если вы исследуете весь диапазон того, что разрешено, а что нет, эта цифра в 13,8 миллиарда лет приходит только с погрешностью около 1%: от 13,670 до 13,950 миллиона лет.

Это правда, что Вселенная еще предстоит открыть для себя множество загадок. Мы не знаем, насколько быстро расширяется Вселенная, и не знаем, почему разные методы измерения скорости расширения дают такие разные результаты. Мы не знаем, что такое темная материя или темная энергия, и действует ли общая теория относительности, из которой все это выведено, в самом большом космическом масштабе. Мы даже не знаем точно, какая часть Вселенной заключена в какой форме энергии: в ней может быть больше темной материи и меньше темной энергии, чем мы думаем, или наоборот; Неопределенности существенны.

Но мы знаем, что имеющиеся у нас данные соответствуют определенному возрасту Вселенной: 13,8 миллиардов лет, с погрешностью всего 1% относительно этого значения. Оно не может быть на миллиард лет больше или меньше этой цифры, если только большое количество измеренных нами вещей не привело нас к совершенно неверным выводам. Если только космос не лжет нам, или мы сами неосознанно обманываем себя, то, что мы называем Большим взрывом, произошло между 13,670 и 13,950 миллионов лет назад: ни меньше, ни больше.


Как возникла наша Вселенная


 

Возраст Вселенной — Как возникла и сколько лет существует / pixabay.com

 

Есть несколько теорий происхождения. 

Самая известная, это Теория большого взрыва. Ее авторы — Александр Фридман, Эдвин Пауэр Хаббл, Жорж Лемэтр и Джордж Энтони Гамов.

Александр Фридман — русский математик первым в 1922 году указал на происхождение Вселенной в результате сильного взрыва.

Эдвин Пауэр Хаббл участвовал в создании гигантского американского телескопа на горе Паломар в Калифорнии, который носит его имя в его честь. Он обнаружил, что Вселенная состоит из галактик разных форм и размеров, которые отделяются друг от друга, тем самым подтвердив в 1930 году, что Вселенная расширяется, и тем самым заложил основу для изучения возраста Вселенной. Его теория расширяющейся Вселенной была дополнена теорией относительности Эйнштейна и стала источником теории Большого взрыва.

Читай также: Взрыв сверхновой мог породить нашу Вселенную

Он провозгласил закон Хаббла, который относится к взаимосвязи между расстояниями и скоростью отступления галактик, что позволяет выполнять вычисления времени.

Жорж Лемэтр — бельгийский астроном, который в 1927 году он составил аналогичную схему расширяющегося космоса. Он считал, что, поскольку Вселенная расширяется, в прошлом должно было быть время, когда она должна была быть очень маленькой и настолько плотной, насколько это возможно, что он назвал Космическим Яйцом.

Джордж Энтони Гамов — американский физик украинского происхождения в1948 году модифицировал теорию первичного ядра Лемэтра, заявив, что Вселенная была создана в результате гигантского взрыва и что различные элементы, которые наблюдаются сегодня, были произведены в течение первых минут после Большого взрыва, когда чрезвычайно высокая температура и плотность Вселенной объединила субатомные частицы в химические элементы.

Теория Большого взрыва предполагает, что между 12 000 и 15 000 миллионов лет назад вся материя, масса Вселенной была сосредоточена в точке на чрезвычайно малой площади сокращенного пространства. то, что называлось первичным ядром, или первичным атомом, или также первичным или основным атомом. Масса, занимавшая это уменьшенное пространство, была такой плотности, что крошечная часть могла весить миллионы тонн, а давление и температура были настолько высокими, что “изначальный атом“ взорвался, и вместе с ним материя разлетелась с огромной энергией во всех направлениях и с большими скоростями, таким образом возникла Вселенная.

Еще одна теория — теория инфляционизма американского физика Харви Алана Гута, который пытался объяснить первые моменты существования Вселенной после Большого взрыва.

Согласно этой теории, предположительно ничего не существовало до того момента, когда наша Вселенная имела размер точки с бесконечной плотностью, известной как сингулярность пространства-времени, в которой были сосредоточены вся материя и энергия, давление и температура которой были настолько высокими, что это вызвало сильный взрыв, и первым импульсом стала “инфляционная сила“, уникальная сила, которая была разделена на четыре фундаментальные силы Вселенной: гравитационную, электромагнитную, сильную ядерную и слабую ядерную, за практически ничтожный промежуток времени и что он создал вселенную. Итак, первоначальный взрыв длился практически незаметное время, но был настолько сильным, что, несмотря на притяжение гравитации, замедляющее галактики, Вселенная все еще растет.

Читай также: Астрономы нашли самую старую галактику во Вселенной

С тех пор пространство расширилось, и вместе с ним астрофизические объекты удалялись друг от друга.

Теория пульсирующей Вселенной, предложенная Ричардом Чейзом Толменом, считает, что галактики перестанут удаляться, когда закончится первоначальный импульс Большого взрыва, тогда появится “гравитационный тормоз“, который заставит Вселенную снова сжиматься. Это то, что галактики сформируют единую массу очень высокой плотности, которая снова взорвется, и начнется новая фаза взрыва-расширения-концентрации.

Согласно этой теории, она говорит нам, что Вселенная расширяется и сжимается циклами в миллиарды лет.

Теория устойчивого состояния или непрерывного творения зародилась в начале XX века и была разработана Германом Бондом, Томасом Голдом и Фредом Хойлом, являясь альтернативой теории большого взрыва, которая опровергает тезис о развитой Вселенной при предположении, что Вселенная не имеет начала или конца, поскольку межзвездная материя существовала всегда, и у нее нет начала или конца, у нее нет начала, потому что она не началась с сильного взрыва. Согласно этой теории предполагается, что у вселенной нет ни начала, ни конца, Вселенная не была ни создана, ни разрушена, Вселенная существовала всегда, межзвездное вещество существовало всегда.

Таким образом, мы имеем, что эта теория утверждает, что общий вид Вселенной идентичен не только в пространстве, но и во времени, что противоречит тезису о развитой Вселенной, поскольку межзвездная материя существовала всегда.

Наконец, вышеупомянутые теории пытаются объяснить происхождение Вселенной посредством наблюдений, исследования космоса и разработки моделей расширения, но в них нет места, чтобы сказать, что Вселенная была создана каким-то сверхъестественным существом.


Сколько лет нашей Земле


 

Возраст Вселенной — Как возникла и сколько лет существует / pixabay.com

 

На этот вопрос нелегко ответить, и на протяжении всей истории было проведено множество исследований, чтобы выяснить это. По оценкам современных геофизиков и геологов, планета, на которой мы живем, существовала 4 млрд 543,9 миллиона лет.

Первым ученым, которому удалось с большой точностью измерить возраст Земли, был Клер Кэмерон Паттерсон, американский геохимик. Расчет  был основан на возрасте некоторых метеоритов, исходя из теории, согласно которой они должны иметь возраст, аналогичный возрасту Земли. Таким образом, с помощью масс-спектрографа он установил, что нашей планете 4,54 миллиарда лет с погрешностью ± 70 миллионов лет.

Позже Джон Радж, используя новые методы измерения, оценил возраст Земли 4,47 миллиарда лет с меньшей погрешностью ± 1%. Это исследование было опубликовано в 2010 году и вызвало большой резонанс в научном сообществе.

Напомним, ранее сообщалось, что найден самый старый материал на Земле.

Хотите знать важные и актуальные новости раньше всех? Подписывайтесь на Bigmir)net в Facebook и Telegram.


  • Теги:
  • космос
  • астрономия
  • вселенная

Возраст Вселенной

Для того, чтобы пройти этот путь, Вселенной понадобилось немало времени. Смотреть в полном размере.

Возраст Вселенной по современным оценкам составляет 13,7 ± 0,2 млрд лет. Этим понятием называют временной отрезок от момента начала расширения Вселенной и до сегодняшнего дня. Определить данное значение можно большим множеством способов, которые мы рассмотрим далее.

Содержание:

  • 1 Первые предположения
  • 2 Определение возраста Земли
  • 3 Тепло белых карликов
  • 4 Старые звездные скопления
  • 5 Хаббловское время
  • 6 Микроволновое излучение

Первые предположения

Представляя Землю центром мира, ученые древности заранее ставили себя в тупик

Вопросом о возрасте мироздания философы задавались еще в античность. Греки и вавилоняне утверждали о вечности мира, индуисты же в 150-м году до н.э. определили точную цифру — 1 млрд. 972 млн. 949 тыс. 091 год, и среди своих современников оказались ближе всех к истине. В XVII веке английский теолог Джон Лайтфут глубоко проанализировав библейские тексты, заявил, что сотворение мира выпало на 3929 год до н. э.

Однако, известные ученые того времени, а именно немецкий астроном Иоганн Кеплер и английский физик Исаак Ньютон, опираясь не только на Библию, но и на астрономические наблюдения, все же недалеко ушли от теологов и представили 3993 и 3988 годы до н.э.

Определение возраста Земли

Принцип радиоизотопного датирования по углероду. Так определяют возраст ископаемых останков живых существ на Земле.

С середины XVIII века люди начали направленно изучать возраст Земли. Согласно известным физическим моделям ученый из Франции Жорж-Луи Леклерк де Бюффон оценил время, которое потребовалось бы для понижения температуры Земли с момента ее образования до той, которую имеет она сегодня (от 75 до 168 тыс. лет). Как утверждает физическая модель Земли, изначально она представлялась раскаленным шаром. В 1895-м году инженер из Ирландии — Джон Перри пересчитал эту цифру и получил 2–3 млрд лет. В 1896-м году Антуан Беккерель открыл радиоактивность, а спустя 9 лет британский физик Эрнест Резерфорд предложил метод оценки возраста земных пород при помощи радиоактивного распада.

Идея заключалась в том, чтобы определить, какая часть радиоактивного изотопа успела распасться, используя известные периоды полураспада, вычислить возраст образца. Основы радиоизотопного датирования разработал американский радиохимик Бертрам Болтвуд. При помощи данного метода в 1920-х годах было выявлено, что возраст некоторых минералов около 2-х миллиардов лет! Очевидно, возраст Земли не может превышать возраст самого мироздания, поэтому это открытие подвигло ученых найти действенный метод подсчета возраста Вселенной.

Сегодня считается, что с момента зарождения Земли как планеты прошло 4,54 ± 0,05 млрд лет.

Тепло белых карликов

Как нам известно, белые карлики, конечный этап жизни большинства звезд, очень долго остывают. Определив основные характеристики такой звезды, можно рассчитать ее изначальную температуру, а также скорость, с которой она остывает. На основе этих данных уже относительно просто высчитывается возраст рассматриваемого белого карлика. Совершивший множество значительных открытий, телескоп «Хаббл» в 2002-м и 2007-м годах обнаружил самых холодных белых карликов. Возраст этих светил оказался 11,5-12 млрд лет. Если прибавить к этим значениям от полумиллиарда до миллиарда лет (возраст звезд, образовавших этих белых карликов), то получится минимальное значение возраста Вселенной.

Белый карлик в представлении художника

 

Максимальный возможный возраст определяется отсутствием менее разогретых белых карликов и составляет 15 млрд лет. Так как если бы мироздание было старше, то ученым удалось бы обнаружить хотя бы несколько настолько древних объектов.

Старые звездные скопления

Млечный Путь насчитывает более 160-ти так называемых шарообразных звездных скоплений, число звезд в которых может колебаться от тысяч до миллионов. При этом все эти светила, связаны гравитационной силой, и вероятнее всего образовались из одного газового облака. Отсюда следует, что большая часть звезд таких скоплений зародилась практически в одно время. В силу своего строения и размеров каждая звезда пошла своим эволюционным путем, а некоторые уже находятся на стадии того же белого карлика. Высчитывая возраст каждой астрономической единицы рассматриваемого скопления, можно с большой точностью определить возраст самого шарообразного скопления.

При помощи того же телескопа «Хаббл» астрономы смогли проанализировать возраст 41 шарообразного звездного скопления Млечного Пути. В результате было выявлено, что все скопления нашей галактики не младше 10 млрд лет, а наиболее старое (M4) имеет возраст 12,7 ± 0,7 миллиардов лет. Поэтому, учитывая некоторое время до формирования звезд, нижней границей возраста Вселенной стало число 13 млрд лет.

Старейшее звездное скопление Млечного пути — Мессье 4 (M4)

Хаббловское время

Но вопросом о возрасте мироздания занимался не только телескоп, названый в честь ученого, но и сам ученый, американский астроном Эдвин Хаббл. Ему удалось вывести свою известную формулу v = H*D, где v – скорость расширения Вселенной, D – расстояние от наблюдаемой галактики до наблюдателя, а H – постоянная Хаббла, которая обратно пропорциональна времени. О существовании постоянной Хаббла, как величины, определяющей зависимость между расстоянием до объекта и скоростью его удаления, впервые предположил священник астроном из Бельгии — Жорж Леметр. Согласно его идее, мир произошел из одного, условно говоря, атома, а после — стал расширяться. Позже, эта теория шутливо была названа «Большим Взрывом», но в дальнейшем этот термин прочно закрепился в космологии.

Э.П. Хаббл со снимком галактики Андромеда в руках

Спустя некоторое время, в 1929 году Э. Хаббл получил более точное значение упомянутой постоянной. Очевидно, что возраст мироздания напрямую зависит от постоянной Хаббла. Изначально, используя имеющуюся модель Вселенной, ученые рассчитали, что величину, обратно пропорциональную постоянной Хаббла нужно умножить на 2/3. Однако в таком случае искомая величина составляет около 1,2 млрд лет, число, близкое к тому, что предложили индуисты еще в 150-м году до н.э. Впрочем, к концу XX-го века уже были получены астрономические данные, которые говорили о возрасте 13-15 млрд лет.

Как выяснилось, причиной неправильной оценки стали неверные представления о расширении Вселенной. Только в 1999-м году две группы астрономов смогли доказать, что последние 5-6 млрд лет расширение космического пространства ускоряется, а не замедляется, как считалось ранее. По современным подсчетам этим методом ученые вывели значение 13,798 ± 0,037 лет.

Микроволновое излучение

Карта распределения реликтового излучения. Смотреть в полном размере.

30 июня 2001 года NASA запустила в космос аппарат под названием Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WNAP), задача которого изучать реликтовое излучение. При помощи результатов его наблюдений была построена новая карта (с разрешением в 35 раз больше, нежели предыдущая) распределения реликтового, микроволнового излучения. Анализируя эту карту, помимо насыщенной полосы в центре, излучаемой Млечным Путем, можно заметить распределение реликтового излучения за его пределами. Явно видимые неоднородности формируют пятнистую структуру, причем неравномерную. Подробное изучение этой структуры дает возможность точно оценить время, которое понадобилось для ее образования, вследствие Большого Взрыва. Оно составляет 13,7 ± 0,2 млрд лет.

Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!

Просмотров записи: 16928

Запись опубликована: 08.01.2016
Автор: Владимир Соловьев

Сколько лет Вселенной?

Карта фонового излучения, оставшегося после Большого взрыва, сделанная в 2013 году космическим кораблем ЕКА «Планк», запечатлела самый старый свет во Вселенной. Эта информация помогает астрономам определить возраст Вселенной.
(Изображение предоставлено ESA и Planck Collaboration.)

Возраст может быть просто числом, но когда дело доходит до возраста Вселенной, это довольно важный показатель. Согласно исследованиям, Вселенной примерно 13,8 миллиарда лет. Как ученые определили, сколько свечей поставить на торт ко дню рождения Вселенной? Они могут определить возраст Вселенной двумя разными способами: изучая самые старые объекты во Вселенной и измеряя скорость ее расширения.

Связанный: Что такое Теория большого взрыва?

Возрастные ограничения

Вселенная не может быть моложе содержащихся в ней объектов. Определяя возраст самых старых звезд, ученые могут установить предел возраста.

Жизненный цикл звезды зависит от ее массы. Более массивные звезды сгорают быстрее, чем их собратья с меньшей массой. Звезда в 10 раз массивнее Солнца сожжет свое топливо за 20 миллионов лет, а звезда с массой в половину солнечной просуществует более 20 миллиардов лет. Масса также влияет на яркость или светимость звезды; более массивные звезды ярче. [См.: Самые яркие звезды: светимость и величина]

Известные как звезды населения III, первые звезды были массивными и недолговечными. Они содержали только водород и гелий, но в результате синтеза стали создаваться элементы, которые помогут построить следующее поколение звезд. Ученые десятилетиями охотились за следами первых звезд.

«Эти звезды были теми, кто сформировал первые тяжелые атомы, которые в конечном итоге позволили нам быть здесь», — сказал в своем заявлении Дэвид Собрал, астроном из Лиссабонского университета в Португалии. Собрал был частью команды, которая идентифицировала яркую галактику со свидетельствами звезд Населения III.

«Обнаружение пыли в ранней Вселенной дает новую информацию о том, когда взорвались первые сверхновые звезды и, следовательно, о времени, когда первые горячие звезды залили светом Вселенную», — говорится в заявлении представителей ESO. «Определение времени этого «космического рассвета» является одним из священных граалей современной астрономии, и его можно косвенно исследовать посредством изучения ранней межзвездной пыли».

Ранние звезды — не единственный способ ограничить возраст Вселенной. Плотные скопления звезд, известные как шаровые скопления, имеют схожие характеристики. В самых старых известных шаровых скоплениях есть звезды, возраст которых составляет от 11 до 14 миллиардов лет. Широкий диапазон возникает из-за проблем с определением расстояний до скоплений, что влияет на оценки яркости и, следовательно, массы. Если скопление находится дальше, чем измеряют ученые, звезды будут ярче, а значит, более массивными и, следовательно, моложе, чем рассчитано.

«Точно так же, как археологи используют окаменелости для реконструкции истории Земли, астрономы используют шаровые скопления для реконструкции истории галактики», — сказала Андреа Кундер Space.com. «В Галактике Млечный Путь известно всего около 150 шаровых скоплений, поэтому каждое из этих шаровых скоплений является важным индикатором галактического гало и формирования Галактики Млечный Путь».

Неопределенность по-прежнему ограничивает возраст Вселенной; ему должно быть не менее 11 миллиардов лет. Можно старше, но не моложе.

Расширение вселенной

Вселенная, в которой мы живем, не плоская и неизменная, а постоянно расширяется. Если скорость расширения известна, ученые могут работать в обратном направлении, чтобы определить возраст Вселенной, так же, как полицейские могут распутать начальные условия, которые привели к дорожно-транспортному происшествию. Таким образом, ключевым моментом является определение скорости расширения Вселенной — числа, известного как постоянная Хаббла.

Значение этой константы определяется рядом факторов. Первый — это тип материи, которая доминирует во Вселенной. Ученые должны определить долю обычной и темной материи в темной энергии. Плотность тоже играет роль. Вселенная с низкой плотностью материи старше, чем вселенная с преобладанием материи.

Чтобы определить плотность и состав Вселенной, ученые полагаются на такие миссии, как микроволновый зонд анизотропии Уилкинсона НАСА (WMAP) и космический корабль Планк Европейского космического агентства. Измеряя тепловое излучение, оставшееся после Большого взрыва, такие миссии могут определять плотность, состав и скорость расширения Вселенной. Оставшееся излучение известно как космический микроволновый фон, и и WMAP, и Planck нанесли его на карту. [ИНФОГРАФИКА: Космический микроволновый фон: объяснение реликвии Большого взрыва]

В 2012 году WMAP оценил возраст Вселенной в 13,772 миллиарда лет с погрешностью в 59 миллионов лет. В 2013 году Планк измерил возраст Вселенной в 13,82 миллиарда лет. Оба они попадают в нижний предел в 11 миллиардов лет, независимо полученный из шаровых скоплений, и оба имеют меньшую неопределенность, чем это число.

Космический телескоп НАСА «Спитцер» также способствовал уточнению возраста Вселенной за счет уменьшения неопределенности постоянной Хаббла. В сочетании с измерениями WMAP ученые смогли провести независимые расчеты притяжения темной энергии.

«Чуть более десяти лет назад использование слов «точность» и «космология» в одном предложении было невозможно, а размер и возраст Вселенной были известны не более чем в два раза», — Венди Фридман из Обсерватории Института науки Карнеги в Пасадене, Калифорния, говорится в заявлении. Фридман руководил исследованием, в котором использовалась программа Spitzer для уточнения постоянной Хаббла. «Теперь мы говорим о точности в несколько процентов. Это совершенно необычно».

Примечание редактора: Эта статья была обновлена ​​8 января 2019 г. с учетом исправления. В оригинальной статье говорилось, что возраст самых старых звезд оценивается в 18 миллиардов лет.

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

Нола Тейлор Тиллман — автор статей для Space.com. Она любит все, что связано с космосом и астрономией, и наслаждается возможностью узнать больше. Она имеет степень бакалавра английского языка и астрофизики в колледже Агнес Скотт и проходила стажировку в журнале Sky & Telescope. В свободное время она обучает своих четверых детей дома. Подпишитесь на нее в Твиттере @NolaTRedd

Сколько лет Вселенной? Ученые используют эти два метода, чтобы найти

не что иное, как число

Потребовалась некоторая космическая детективная работа.

Ричард Смит / 500px/500px/Getty Images

Passant Rabie

Вы никогда не спрашиваете космическое существо о его возрасте . Но если это космическое существо охватывает все пространство, время и материю, вам может стать немного любопытно.

Ученых давно интересует возраст Вселенной и сколько времени прошло с момента Большого Взрыва. Сегодня ученые оценили возраст Вселенной примерно в 13,8 миллиарда лет.

Но как ученые оценили возраст Вселенной и уверены ли они в этом? Все сводится к древним звездам и постоянно расширяющемуся космосу.

Как астрономы вычисляют возраст Вселенной?

Для оценки возраста Вселенной ученые полагаются на два основных метода.

  • Расчет скорости расширения Вселенной
  • Определение возраста самых старых звезд

Постоянная Хаббла: С момента своего зарождения Вселенная расширялась с ускорением.

Скорость расширения Вселенной известна как постоянная Хаббла, которая оценивается в 46 200 миль в час на миллион световых лет. Постоянная Хаббла была впервые рассчитана в 1920-х годах американским астрономом Эдвином Хабблом после того, как он обнаружил, что несколько галактик удаляются от Земли.

Ученые изучали далекие галактики, чтобы измерить скорость расширения Вселенной. НАСА, ЕКА и Дж. Олмстед (STScI)

Хаббл также заметил, что чем дальше была галактика, тем быстрее она удалялась.

Основываясь на наблюдениях Хаббла, астроном вывел закон Хаббла, который показал корреляцию между тем, насколько далеко находится объект, и скоростью, с которой он удаляется. Используя закон Хаббла, ученые смогли оценить скорость расширения Вселенной.

Затем ученые смогли использовать постоянную Хаббла для оценки возраста Вселенной, работая в обратном направлении, вплоть до Большого взрыва. Эта экстраполяция зависит от текущей плотности и состава Вселенной, которые показывают историю ее расширения.

В 2012 году микроволновый зонд анизотропии Уилкинсона НАСА использовал эти данные для оценки возраста Вселенной в 13,772 миллиарда лет, плюс-минус 59 миллионов лет.

Год спустя космический аппарат «Планк» Европейского космического агентства оценил возраст Вселенной в 13,82 миллиарда лет.

Предков звезд: Еще один способ определить возраст Вселенной — посмотреть на самые старые звезды.

Вселенная не может быть моложе своих самых старых звезд. Поэтому, чтобы сузить возраст Вселенной, ученые измеряют возраст самых первых звезд, образовавшихся в космосе.

Жизненный цикл звезды зависит от ее массы: звезды с большой массой сжигают топливо с большей скоростью и, следовательно, вымирают быстрее, тогда как звезды с низкой массой могут жить до 20 миллиардов лет.

Шаровые скопления представляют собой плотное звездное скопление, состоящее примерно из миллиона звезд, которые сформировались примерно в одно и то же время. Затем эти кластеры могут служить хранителями времени для Вселенной. Определив массы их звезд, ученые могут оценить, когда образовалось шаровое скопление.

Самые старые шаровые скопления содержат звезды, которые в 0,7 раза менее массивны, чем Солнце, что позволяет предположить, что им от 11 до 18 миллиардов лет.

Что было до Большого Взрыва?

Ученые могут проследить вселенную до ее взрывного рождения, Большого Взрыва.

Но что было до этого теоретического рождения космоса?

Вселенная могла быть сингулярностью, компактной в форме, которая меньше субатомной частицы. Трудно представить, что вызвало существование этой материи, но одна теория даже предполагает, что наша вселенная родилась из другой вселенной, в то время как другая представляет серию вселенных, рожденных одна из другой, как образование пузырей.

Между тем, другая теория предполагает, что вселенная проходит через бесконечный цикл смерти и возрождения, порожденный собственной кончиной.

Сколько лет Вселенной в секундах?

Если Вселенная действительно циклична, то время не имеет значения. Но на тот случай, если вы все еще привязаны к современному способу измерения развития жизни, возраст Вселенной составляет примерно 436 117 076 900 000 000 секунд.