A megfigyelhető univerzum mérete. Kor és méret

A javasolt munka általánosan elfogadott adatokon alapuló, az Univerzum látszólagos sugarának közvetlen, numerikus meghatározását adja, amely eltér az általánosan elfogadotttól. Az ősrobbanás jelenleg ismert inflációs modelljei különböző értékeket jósolnak az Univerzum kezdeti méretére az inflációs szakasz vége után:

„... az „infláció” időszakát ... inflációs időszaknak nevezzük. Ezalatt az Univerzum mérete 10^50-szeresére nőtt, a proton méretének egy milliárdodáról a gyufásdoboz méretére.

"Az inflációs időszak végén Univerzumunk körülbelül 1 cm átmérőjű méretre tett szert...".

"Az Univerzum 50 nagyságrenddel tágul – kisebb volt, mint egy proton, és akkora lett, mint egy grapefruit."

"Az inflációs időszak végére az univerzum körülbelül 1 cm-es méretre tett szert."

"Az Univerzum embriója a nulláról egy pingponglabda méretűre nőtt."

Maga az inflációs infláció folyamata a másodperc legkisebb töredékéig tart, ezután kezdődik az Univerzum többmilliárd éves Hubble-tágulási folyamata. Eddig az alábbi becslések szerint az Univerzum 10^8-ról 10^30 méteresre bővült. Ma már elfogadott, hogy körülbelül 10^17 másodperc vagy 13,8 milliárd év telt el az inflációs expanzió óta.

A szabványos Big Bang modell szerint az Univerzum kezdeti sugarának néhány centiméter nagyságrendűnek kellett volna lennie, és az ezt követő tágulásnak lineárisnak kellett volna lennie. Az infláció megszüntette a szokásos Big Bang modellben felmerülő problémák egy részét. Azonban az első inflációs forgatókönyvek sem voltak hiányosságaiktól, ami továbbfejlődésükhöz és új inflációs modellek megjelenéséhez vezetett, amelyekben az Univerzum az inflációs szakaszban lényegesen jobban kitágul.

Például a tér tágulásának értéke 10-ben van megadva 10^5 – 10^12-szeres hatványra, ami gyakorlatilag az Univerzum méretét jelenti pontosan azonos számértékekkel: 10-ben 10^5 hatványára. – 10^12 cm A 10^12 szám 10 billió erejéig. Az Univerzum legnagyobb méretét az inflációs szakasz végén ebből a tartományból A. Linde új inflációs elmélete jósolja:

„Az inflációs elmélet és a régi kozmológia közötti fő különbség nyilvánvalóvá válik, ha kiszámítjuk egy tipikus inflációs régió méretét az infláció végén. Még ha az inflációs univerzum kezdeti mérete nagyon kicsi volt is (a Planck-hossz nagyságrendjében lp~10^33 cm), 10^-35 másodperces felfújás után az univerzum óriási méreteket ér el - l~10^1`000` 000`000`000 cm."

"Egyes inflációs modellek szerint az Univerzum léptéke (cm-ben) eléri a 10-et 10^12 hatványig."

Az Univerzum méretének ilyen terjedése nyilvánvalóan az Univerzum különböző végső paramétereihez vezet.

A megfigyelhető univerzum sugara

„A megfigyelhető univerzum egy olyan fogalom az Ősrobbanás kozmológiájában, amely az Univerzum egy részét írja le, amely a megfigyelőhöz képest az abszolút múlt. A tér szempontjából ez az a tartomány, ahonnan az anyagnak (főleg a sugárzásnak, és így minden jelnek) az Univerzum fennállása alatt ideje lenne elérni jelenlegi helyét (az emberiség esetében). , modern Föld), vagyis hogy megfigyelhető legyen."

Az általánosan elfogadott adatok szerint a világegyetem kora T=13,8 milliárd év. Ebből – ahogyan hiszik – az következik, hogy az Univerzum keletkezésének pillanatában megszületett fotonoknak már el kell érniük a Földet. Más szavakkal, a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás bármely fotonja T évet töltött a tranzitban. Az Univerzum tágulásával kapcsolatban azonban az is nyilvánvaló, hogy a T fényévnél kisebb távolságból kibocsátott fotonoknak is el kell érniük a Földet. Valójában ez idő alatt a Föld folyamatosan távolodott a sugárzás forrásától. Ezért a Földet elérő fotonok T év korukkal T fényévnél kisebb távolságra születtek a Földtől.

A számítások azt mutatják, hogy az idő kezdeti pillanatában (a galaxisok kialakulása után) a Földtől legtávolabbi forrás, amelyből a fotonok jelenleg elérték a Földet, körülbelül 5x10^9 fénytávolságra helyezkedett el a Földtől. évek.

Számításaink során a következő meglehetősen elfogadható feltételezésekből indultunk ki. A fő feltételezés az, hogy a Hubble-törvényt igaznak fogadják el.

A második feltételezés az, hogy az Univerzum infláció utáni tágulásának teljes időszaka alatt a Hubble-állandó nem volt kisebb, mint a jelenleg elfogadott érték. Sőt, minél nagyobb a Hubble-állandó átlagos értéke, annál kisebb lesz a megfigyelhető Univerzum tényleges sugara. Ezért az Univerzum felgyorsult tágulásának felfedezése kapcsán a kapott eredményt némileg túlbecsültnek kell tekinteni, mivel korábban a Hubble-állandó láthatóan kisebb volt. Vagyis a fotonok több mint 5 milliárd fényévnyire lévő forrásokból jutottak el a Földre.

A harmadik feltevés a Hubble-állandó közelítő állandósága, az időtől való függetlensége. Ez egy elfogadható, mondhatni általánosan elfogadott feltevés, hiszen ez következik az Univerzum tágulási grafikonjaiból szinte minden tekintélyes kutató és teoretikus.

A fenti érvekből az következik, hogy csillagászati ​​megfigyelések során lehetetlen „látni” 5 milliárd fényévnél távolabbi galaxisokat. Bármely, az Univerzum korához közeli galaxisból származó fotonok, amelyek elérték a Földet, akkor bocsátkoztak ki, amikor a galaxis nem volt távolabb 5 milliárd fényévnél.

Ebből pedig az is következik, hogy ennél nagyobb távolságnak egyetlen vöröseltolódás sem felelhet meg, és bizalmatlan a kozmológiai irodalomban közölt információ, miszerint 10-12 milliárd fényév távolságból egy galaxist vagy kvazárt fedeztek fel.

Ami azt illeti, ez eléggé nyilvánvaló körülmény. Mivel az Univerzum életkora 14 milliárd év, bármely foton legfeljebb ennyi ideig lehet tranzitban. Ha egy foton egy 12-14 milliárd évvel távolabbi pontból mozdulna el a Föld felé, akkor fénysebességgel csak akkor tenné meg ezt a távolságot és érné el a Földet az Univerzum élettartama alatt, ha a Föld nem távolodna el. De a Föld távolodott, és meglehetősen nagy sebességgel, amint az a cikkhez mellékelt animáción is látható.

Az animáció és a fent említett számítások megtekinthetők az interneten a következő URL-címen: http://samlib.ru/p/putenihin_p_w/rw99.shtml

Mivel a Föld eltávolodik a Csillagtól, a foton az Univerzum élete során csak azt a pontot éri el, ahol a Föld volt a kibocsátása idején (halványkék kör) - 13,7 milliárd fényév távolságra. Ez nyilvánvaló, hiszen ez alatt a 13,7 milliárd év alatt a Föld eltávolodik ettől a ponttól. Csak azok a fotonok érhetik el a Földet, amelyek a kibocsátás időpontjában legfeljebb 5 milliárd fényévnyire vannak tőle (kb.). Úgy tűnik, ezt a távolságot az Univerzum megfigyelhető határának kell tekinteni.

A kozmológiai irodalom azonban a megfigyelhető Univerzum sugarát jelzi, amely mérete közel áll a korához - körülbelül 14 milliárd fényév. Amint a fenti számításokból kiderül, több mint 13 milliárd fényéven keresztül az ilyen galaxisokból származó fény nyilvánvalóan nem tudta elérni a Földet. Vagyis kiderült, hogy a Földtől ilyen távolságra aligha lehet galaxisokat megfigyelni.

Ez azt jelenti, hogy a galaxisok távolságának kiszámítására szolgáló kozmológiai módszerek bizonyos kétségeket vetnek fel. Sőt, nyilvánvaló, hogy 14 milliárd év múlva 14 milliárd fényévnyi távolságra lévő galaxisokból származó fotonok csak álló (nem táguló) Univerzum esetén érhetik el a Földet.

Nyilvánvalóan a látható Univerzum 5 milliárd fényévre eső sugarára vonatkozó következtetés egy újabb kozmológiai paradoxon, hiszen számos általánosan elfogadott elmélet és következtetés megkérdőjeleződik: az általános relativitáselmélet, a Hubble-törvény, az ősrobbanás elmélete...

Irodalom

1. Ősrobbanás: Inflációs modell, Studiopedia, 2014, URL:
(hozzáférés dátuma 2015.12.11.)
2. Gusev A., Hogyan keletkezett az Univerzum?, 2008, URL:
http://shkolazhizni.ru/archive/0/n-14628/ (elérés dátuma: 2015.12.11.)
3. Az Univerzum tágulásának inflációs szakasza. Elemek, URL:
http://elementy.ru/trefil/21082?context=20444 (Hozzáférés: 2015.12.11.)
4. Kazyutinsky V.V., Inflációs kozmológia: elmélet és tudományos világkép, URL: http://maxpark.com/community/5654/content/2561589 (hozzáférés dátuma: 2015.11.12.)
5. Kokin A.V. Az Univerzum szabványos modellje. Big Bang Model, 2011, URL: http://www.avkokin.ru/documents/584 (hozzáférés dátuma: 2015.11.12.)
6. Levin A., Mindenható infláció, „Popular Mechanics”, 2012. 7. szám, URL:
http://www.sibai.ru/vsemogushhaya-inflyacziya.html (Hozzáférés: 2015.12.11.)
7. Levin A., Theory of inflatons, 2012, URL:
8. Linde A.D., Infláció, kvantumkozmológia és az antropikus elv, 2002, URL:
http://www.astronet.ru/db/msg/1181084 (elérés dátuma: 2015.12.11.)
9. Linde A.D., The Many Faces of the Universe (előadás), 2007, URL:
http://elementy.ru/lib/430484 (elérés dátuma: 2015.12.11.)
http://www.myshared.ru/slide/380143/
10. Metagalaxis, Wikipédia, 2015, URL:
https://ru.wikipedia.org/wiki/Metagalaxy (elérés dátuma: 2015.12.11.)
11. Az inflációs univerzum modellje, Reftrend.ru dokumentumadatbázis, URL:
http://reftrend.ru/685191.html (Hozzáférés: 2015.12.11.)
12. Inflating Universe, Physics Encyclopedia, URL:
http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_physics/4465/BOOLING (Hozzáférés: 2015.12.11.)
13. Amos J., Big Bang Gravitational Wave Detected, 2014, URL:
(hozzáférés dátuma 2015.12.11.)

A csillagok egyenetlenül oszlanak el az univerzumban. Klaszterekké egyesülnek, amelyeket általában galaxisoknak neveznek. Tévedés lenne azonban azt feltételezni, hogy az égen látható csillagképek azok a világítótestek, amelyeket az ember az égbolt egyik részén lát, sőt, óriási távolságra el is távolíthatóak egymástól.

Az univerzális skála meghatározása

A csillagászati ​​szótár szerint a metagalaxis az egész Univerzum része, amely modern tudományos módszerekkel és műszerekkel megfigyelhető és tanulmányozható. Körülbelül egymilliárd csillagrendszert tartalmaz. Van egy másik meghatározás is. Például a Great Soviet Encyclopedia azt mondja, hogy a metagalaxis galaxisok gyűjteménye, amely sok galaxist (körülbelül 1 milliárdot) tartalmaz, amelyek távcsővel megfigyelhetők. Minél erősebbé válik a modern technológia, annál inkább tágulnak az ismeretlen Univerzumról szóló emberi tudás határai. Az Univerzum anyaga az az anyag, amelyből az egész metagalaxis áll. Néha a következő meghatározást láthatja: Az Univerzum és a metagalaxis szinonimák.

A „metagalaxis” és a „megfigyelhető univerzum” fogalma

Ahhoz, hogy részletesebben megértsük, mi a metagalaxis, meg kell magyaráznunk egy másik kifejezést - a „megfigyelhető univerzum”. A csillagászok ezzel a kifejezéssel utalnak az Univerzum azon részére, amelyet az ember a Földről megfigyelhet. Ugyanakkor a tudósok megfigyelhetik és felfedezhetik annak legkülönfélébb részeit - nemcsak csillagokat és bolygókat, hanem hullámokat és jeleket is - mindent, ami az Univerzumban található otthonunkhoz képest elhalad. A megfigyelhető Univerzum csak egy része a hatalmas kozmosznak. Megvan a maga határa - a kozmológiai horizont. A tudósok úgy vélik, hogy a megfigyelhető Univerzum csillaghalmazainak teljes száma meghaladja a 170 milliárdot.

Mivel a megfigyelhető univerzum fogalma sokkal nagyobb számú objektumot foglal magában, mint amennyit egy hétköznapi ember láthat, bevezették a metagalaxis fogalmát. A csúcstechnológiával megfigyelt csillagok és galaxisok a megfigyelhető Univerzum részét képezik. Ha azokról az objektumokról beszélünk, amelyek túl vannak ezen a hatótávon, akkor az ilyen objektumokat metagalaktikusnak nevezzük. Sok csillagász úgy véli, hogy a ténylegesek jelentősen meghaladják a megfigyelhetőeket.

A megfigyelhető Univerzumot azonban a csillagászok nem tudják teljesen megfigyelni, mert speciális sugárzás korlátozza. Emiatt szinte lehetetlen megfigyelni azt, ami a horizonton túl van. Ez a sugárzás a legtávolabbi objektum, amelyet a modern csillagászat „elért”.

Galaxishalmazok

A galaxisok ugyanúgy csoportosulnak különböző típusú halmazokba, mint a csillagok. Kétféle galaxishalmaz létezik - gömb alakú és nyitott. Minden szabad szemmel vagy teleszkóp segítségével megfigyelhető csillag (kivéve a legerősebbet) egy rendszert alkot - a mi galaxisunkat. A tudósok úgy vélik, hogy körülbelül 100 milliárd komponenst tartalmaz.

Új galaxisok felfedezése

A Tejútrendszer határain túl a csillagászok számos mást is felfedeztek. Szerkezetük hasonló a miénkhez. Hasonlóképpen több milliárd csillagból állnak, amelyek közül néhány hasonlít a Naphoz. A metagalaxis szerkezete a 19. és 20. század fordulóján vált kutatások tárgyává. Akkoriban néhány csillagász meg volt győződve arról, hogy a ködök valójában csillagrendszerek, amelyek több milliárd fényévnyire vannak a Tejútrendszertől.

Az Androméda-galaxis egy független csillagrendszer példája

A 20. század elején Edwin Hubble bebizonyította, hogy az ilyen ködök valójában különálló, gyakran gigantikus csillagrendszerek. Ilyen elszigetelt galaxisra példa az Androméda csillaghalmaz. Derült, de holdtalan éjszakán figyelhető meg. Világos, ködös foltként látható, akkora, mint a holdkorong. A galaxis sok tekintetben hasonlít a Tejútrendszerhez. A megfigyelők számára a látószöghez képest kissé megdöntöttnek tűnik. Legfényesebb részei spirálszerűen épültek fel, maga pedig nagyobb, mint a mi galaxisunk. Az Androméda-köd több mint 1 millió fényévnyire található tőlünk.

Táguló Univerzum elmélet

Ez az elmélet az egyik legambiciózusabb a tudományban. Más nevei a „táguló metagalaxis elmélet”, vagy egyszerűen csak az ősrobbanás elmélet. Fő álláspontja az, hogy az Univerzum körülbelül 20 milliárd évvel ezelőtt született. Ez egy hatalmas sűrűségű anyagrög gigantikus robbanása miatt történt. Hogyan keletkezett Egykor az Univerzum úgynevezett izotróp modelljei népszerűek voltak. Az egyik szerzője A. Einstein volt.

Mit jelent ez a kifejezés? Minden galaxis (és metagalaxis) több elemi régióra osztható. Ugyanezt meg lehet tenni az egész Univerzummal. Az izotrópia azt jelenti, hogy a metagalaxis tulajdonságai minden ilyen régióban azonosak. Az Einstein által javasolt modell szerint a metagalaxis egy álló rendszer, amelyben nem történik változás. Ezt az elméletet később A. A. Friedman hazai tudós cáfolta. Egy táguló univerzum modelljét javasolta.

A kvazárok a világegyetem legfényesebb objektumai

A különböző metagalaktikus objektumok tanulmányozásához fontos hozzájárulás a kvazárok - szokatlan és elbűvölően szép képződmények - tanulmányozása. A kvazárokat feltáratlan fekete lyukak táplálják, és fényes kisugárzásukkal felülmúlják a szomszédos galaxisokat. A kvazárok tömege milliárdszor nagyobb, mint a Nap tömege.

Amikor a tudósok először kaptak adatokat a kvazárokról, nem hitték el, hogy léteznek. A szkepticizmus egészséges vágya arra kényszerítette őket, hogy tudományos magyarázatot találjanak ezekre a tárgyakra. A későbbi csillagászati ​​vizsgálatok azonban kimutatták, hogy a tudósok valóban a metagalaxis legfényesebb képződményeit vizsgálják. A szupermasszív fekete lyukak a kvazárok legjobb energiaforrásai. Az ilyen típusú fekete lyukak olyan területek a világűrben, amelyek gravitációs erői olyan erősek, hogy még a napfény sem tud kijutni határain túlra. a csillagászok számára is rejtélyek. Méretük elérheti a Naprendszer méretét. A tudósok közül még senki sem tudja megérteni, hogyan keletkeznek.

Utasítás

„Megnyílt a szakadék, tele van csillagokkal; a csillagoknak nincs számuk, a mélységnek van a feneke” – írta egyik versében a briliáns orosz tudós, Mihail Vasziljevics Lomonoszov. Ez az Univerzum végtelenségének költői kijelentése.

A megfigyelhető Univerzum „létezési kora” körülbelül 13,7 milliárd földi év. A „világ pereméről” távoli galaxisokból érkező fény több mint 14 milliárd év alatt éri el a Földet. Kiderült, hogy az Univerzum átmérője kiszámítható, ha körülbelül 13,7-et megszorozunk kettővel, azaz 27,4 milliárd fényévvel. A gömbmodell radiális mérete megközelítőleg 78 milliárd fényév, átmérője pedig 156 milliárd fényév. Ez az amerikai tudósok egyik legújabb verziója, sok éves csillagászati ​​megfigyelések és számítások eredménye.

A megfigyelhető univerzumban 170 milliárd a miénkhez hasonló galaxis található. Úgy tűnik, a miénk egy óriási labda közepén van. A legtávolabbi űrobjektumokból egy - az emberiség szempontjából fantasztikusan ősi - reliktum fény látható. Ha nagyon mélyen behatol a tér-idő rendszerbe, láthatja a Föld fiatalságát.

A Földről megfigyelt világító űrobjektumok korának véges határa van. Kiszámolva a maximális kort, tudva azt az időt, ami alatt a fény megteszi a távolságot tőlük a Föld felszínéig, és ismerve az állandót, a fénysebességet, az ismert S=Vxt (út = sebesség szorozva idővel) képlettel. az iskolából a tudósok meghatározták a megfigyelhető Univerzum valószínű méreteit.

Az Univerzum háromdimenziós golyó formájában való ábrázolása nem az egyetlen módja annak, hogy az Univerzum modelljét megépítsük. Vannak olyan hipotézisek, amelyek azt sugallják, hogy az Univerzumnak nem három, hanem végtelen számú dimenziója van. Vannak olyan változatok, amelyek szerint, mint egy fészkelő baba, végtelen számú gömb alakú képződményből áll, amelyek egymásba vannak ágyazva, és egymástól bizonyos távolságra vannak egymástól.

Van egy olyan feltételezés, hogy az Univerzum kimeríthetetlen különféle kritériumok és különböző koordinátatengelyek szerint. Az emberek az anyag legkisebb részecskéjét „testnek”, majd „molekulának”, majd „atomnak”, majd „protonnak és elektronnak” tekintették, majd elemi részecskékről kezdtek beszélni, amelyekről kiderült, hogy egyáltalán nem elemiek. , a kvantumokról, a neutrínókról és a kvarkokról... És senki nem ad garanciát arra, hogy az anyag következő szupermikrominirészecskéjében nincs egy másik Univerzum. És fordítva - hogy a látható Univerzum nem csupán a Szuper-Mega-univerzum anyagának mikrorészecskéje, amelynek méreteit senki sem tudja elképzelni és kiszámítani, olyan nagyok.

Az Ősrobbanás idején született világunk még mindig tágul, a galaxisokat elválasztó tér térfogata pedig rohamosan növekszik. Az egymástól távolodó galaxishalmazok ennek ellenére bizonyos méretű és stabil szerkezetű stabil képződmények maradnak. Az atomok pedig egyáltalán nem duzzadnak az Univerzum tágulása során, ellentétben a szabadon repülő fotonokkal, amelyek a táguló térben való mozgás során növelik a hullámhosszukat. Hová tűnt a reliktum fotonok energiája? Miért láthatunk kvazárokat szuperluminális sebességgel távolodni tőlünk? Mi a sötét energia? Miért zsugorodik folyamatosan az Univerzum számunkra elérhető része? Ez csak néhány a kérdések közül, amelyeken a kozmológusok ma gondolkodnak, és megpróbálják összeegyeztetni az általános relativitáselméletet a csillagászok által megfigyelt világképpel.

Hubble gömb

Az Univerzum tágulását leíró Hubble-törvény szerint a galaxisok sugárirányú sebessége arányos a távolsággal. együttható H 0 amelyet ma úgy hívnak Hubble állandó.

A H 0 értékét galaktikus objektumok megfigyeléséből határozzák meg, amelyek távolságát főként a legfényesebb csillagoktól vagy kefeidáktól mérik.

A legtöbb független H 0 becslés jelenleg körülbelül 70 km/s per megaparszek értéket ad ennek a paraméternek.

Ez azt jelenti, hogy a 100 megaparszek távolságra lévő galaxisok megközelítőleg 7000 km/s sebességgel távolodnak el tőlünk.

A táguló univerzum modelljeiben a Hubble-állandó idővel változik, de az „állandó” kifejezést az indokolja, hogy a Hubble-állandó az Univerzum bármely pontján, minden pillanatban ugyanaz.

A Hubble-állandó reciprokának van értelme az Univerzum jellemző tágulásának ideje ebben a pillanatban. A Hubble-állandó jelenlegi értéke alapján az Univerzum korát körülbelül 13,8 milliárd évre becsülik.

A Hubble-gömb középpontjához viszonyítva a tér tágulási sebessége benne kisebb, mint a fényé, kívül pedig nagyobb. Magán a Hubble-gömbön a fénykvantumok mintegy befagynak az űrbe, amely ott fénysebességgel tágul, és ezért egy újabb horizonttá válik. fotonhorizont.

Ha az univerzum tágulása lelassul, akkor a Hubble-gömb sugara megnő, mivel ez fordítottan arányos a csökkenő Hubble-paraméterrel. Ebben az esetben, ahogy az univerzum öregszik, ez a gömb egyre több új térterületet fed le, és egyre több fénykvantumot enged be. Idővel a megfigyelő olyan galaxisokat és intragalaktikus eseményeket fog látni, amelyek korábban a fotonhorizontján kívül voltak. Ha az univerzum tágulása felgyorsul, akkor a Hubble-gömb sugara éppen ellenkezőleg, összehúzódik.

A kozmológiában három fontos felületről beszélünk: az eseményhorizontról, a részecskehorizontról és a Hubble-gömbről. Az utolsó kettő térbeli felület, az első pedig a téridőben. A Hubble-szférával már megismerkedtünk, most beszéljünk a horizontokról.

Részecskehorizont

Részecskehorizont elválasztja a jelenleg megfigyelt objektumokat a nem megfigyeltektől.

A véges fénysebesség miatt a megfigyelő olyannak látja az égi objektumokat, mint a többé-kevésbé távoli múltban. A részecskehorizonton túl olyan galaxisok helyezkednek el, amelyeket jelenleg nem figyelnek meg korábbi evolúciójuk egyetlen szakaszában sem. Ez azt jelenti, hogy világvonalaik a téridőben nem metszik azt a felületet, amelyen az Univerzum születése óta a megfigyelőhöz eljutó fény terjed. A részecskehorizont belsejében olyan galaxisok találhatók, amelyek világvonalai a múltban ezzel a felülettel metszették egymást. Ezek a galaxisok alkotják az Univerzumnak azt a részét, amely egy adott pillanatban elvileg megfigyelhető.

Egy nem táguló univerzum esetében a részecskehorizont mérete az életkorral növekszik, és előbb-utóbb az Univerzum minden régiója elérhető lesz a tanulmányozásra. De a táguló Univerzumban ez nem így van. Sőt, a tágulás mértékétől függően a részecskehorizont mérete az egyszerű arányosságnál bonyolultabb törvény szerint a tágulás kezdete óta eltelt időtől is függhet. Különösen egy gyorsulóan táguló Univerzumban a részecskehorizont mérete állandó értékű lehet. Ez azt jelenti, hogy vannak olyan területek, amelyek alapvetően nem megfigyelhetők, és vannak olyan folyamatok, amelyek alapvetően nem ismerhetők meg.

Ezenkívül a részecskehorizont mérete korlátozza az ok-okozati összefüggésben lévő régiók méretét. Valójában két, a horizont méreténél nagyobb távolságra elválasztott térbeli pont a múltban soha nem hatott kölcsönhatásba. Mivel a leggyorsabb kölcsönhatás (fénysugarak cseréje) még nem következett be, minden más kölcsönhatás kizárt. Ezért egyetlen eseménynek sem lehet oka olyan esemény, amely egy másik pontban történt. Abban az esetben, ha a részecskehorizont mérete állandó értékre hajlik, az Univerzum ok-okozatilag nem összefüggő régiókra oszlik, amelyek fejlődése egymástól függetlenül megy végbe.

Így nem tudhatjuk, milyen az Univerzum a részecskék jelenlegi horizontján túl. A korai univerzum egyes elméletei azt állítják, hogy ezen a horizonton túl messze nem úgy néz ki, mint amit látunk. Ez a tézis meglehetősen tudományos, hiszen meglehetősen ésszerű számításokból következik, de a korunkban elérhető csillagászati ​​megfigyelések segítségével sem megcáfolható, sem megerősíthető, sőt, ha a tér gyorsulással tágul, azt nem is lehet ellenőrizni ez és mennyi a távoli jövő.

A részecskehorizontban lévő források végtelen vöröseltolódással rendelkeznek. Ezek a legősibb fotonok, amelyek – legalábbis elméletileg – már „láthatók”. Szinte az Ősrobbanás pillanatában bocsátották ki őket. Akkor az Univerzum ma látható részének mérete rendkívül kicsi volt, ami azt jelenti, hogy azóta minden távolság nagyon megnőtt. Innen ered a végtelen vöröseltolódás. Magából a részecskehorizontból természetesen valójában nem láthatunk fotonokat. Az Univerzum fiatal korában átlátszatlan volt a sugárzás számára. Ezért az 1000-nél nagyobb vöröseltolódású fotonokat nem figyelik meg. Ha a jövőben a csillagászok megtanulják észlelni az ereklye-neutrínókat, ez lehetővé teszi számukra, hogy belenézzenek az Univerzum életének első perceibe, ami megfelel a vöröseltolódásnak - 3x10 7. Még nagyobb előrelépés érhető el a reliktum gravitációs hullámok észlelésében, elérve a „Planck-időket” (10-43 másodperc a robbanás kezdetétől). Segítségükkel a ma ismert természeti törvényeket felhasználva lehet majd elvileg minél messzebbre tekinteni a múltba. Az ősrobbanás kezdeti pillanatához közel az általános relativitáselmélet már nem alkalmazható.

Eseményhorizont

Eseményhorizont – ez egy felület a téridőben. Ilyen horizont nem minden kozmológiai modellben jelenik meg. Például, A lassuló univerzumban nincs eseményhorizont– A távoli galaxisok életének bármely eseménye látható, ha elég sokáig vár. Ennek a horizontnak az a lényege, hogy elválasztja azokat az eseményeket, amelyek legalább a jövőben érinthetnek minket, azoktól, amelyek semmilyen módon nem érinthetnek bennünket. Ha egy eseményről még a fényjelzés sem jut el hozzánk, akkor maga az esemény nem tud minket befolyásolni. Miért lehetséges ez? Több oka is lehet. A legegyszerűbb a „világvége” modell. Ha a jövő időben korlátozott, akkor nyilvánvaló, hogy néhány távoli galaxis fénye egyszerűen nem fog eljutni hozzánk. A legtöbb modern modell nem rendelkezik ezzel a funkcióval. A közelgő Big Ripnek azonban van egy verziója, de ez nem túl népszerű tudományos körökben. De van egy másik lehetőség - bővítés gyorsítással.

Az a közelmúltbeli felfedezés, hogy az Univerzum mostanra gyorsuló ütemben tágul, szó szerint izgatta a kozmológusokat. Világunk szokatlan viselkedésének két oka lehet: vagy Univerzumunk fő „töltőanyaga” nem a közönséges anyag, hanem az ismeretlen, szokatlan tulajdonságokkal rendelkező anyag (az úgynevezett sötét energia), vagy (még ijesztőbb belegondolni!) meg kell változtatni az általános relativitáselmélet egyenleteit. Sőt, valamiért az emberiség történetesen abban a kozmológiai léptékű rövid időszakban élt, amikor a lassú tágulás éppen átadta helyét a felgyorsultnak. Mindezek a kérdések még mindig nagyon messze vannak a megoldástól, de ma megvitathatjuk, hogy a felgyorsult tágulás (ha örökké folytatódik) hogyan változtatja meg Univerzumunkat és hoz létre eseményhorizontot. Kiderült, hogy a távoli galaxisok élete attól a pillanattól kezdve, hogy kellően nagy szökési sebességre tesznek szert, leáll számunkra, és jövőjük ismeretlen lesz számunkra – számos esemény fénye egyszerűen soha nem fog eljutni hozzánk. Idővel, a meglehetősen távoli jövőben, minden olyan galaxis, amely nem szerepel a 100 megaparszek méretű helyi szuperhalmazunkban, eltűnik az eseményhorizonton túl.

Múlt és jövő

„Már a posztgraduális iskolában kezdtem el gondolkodni a horizontproblémákon, még csak nem is saját kezdeményezésemből” – mondja Wolfgang Rindler professzor, aki még mindig fizikát tanít a dallasi Texasi Egyetemen. - Abban az időben az Univerzum elmélete, az úgynevezett Steady State Cosmology nagy divat volt. A témavezetőm heves vitába keveredett ennek az elméletnek a szerzőivel, és felkért, hogy megértsem a nézeteltérés lényegét. Nem hagytam fel a javasolt feladatot, és ennek eredményeként jelentek meg a kozmológiai horizontokról szóló munkáim.

Rindler professzor szerint Világunk mindkét horizontjának nagyon világos értelmezése van:„Az eseményhorizontot egy fényfront alkotja, amely végső soron a galaxisunkhoz fog konvergálni, amikor az Univerzum kora a végtelenségig nő. Ezzel szemben a részecskehorizont az Ősrobbanás pillanatában kibocsátott fényfrontnak felel meg. Képletesen szólva, az eseményhorizontot a Galaxisunkat elérő fényfrontok közül a legutolsó körvonalazza, a részecskehorizont pedig a legelső. Ebből a meghatározásból világossá válik, hogy

A részecskehorizont határozza meg azt a maximális távolságot, ahonnan jelen korunkban megfigyelhetjük a múltban történteket. Az eseményhorizont éppen ellenkezőleg, azt a maximális távolságot rögzíti, ahonnan a végtelenül távoli jövőről információt lehet szerezni.

Ez valóban két különböző horizont, amelyek szükségesek az univerzum evolúciójának teljes leírásához."

Általában, amikor az Univerzum méretéről beszélnek, arra gondolnak az Univerzum helyi töredéke (Univerzum), amely megfigyelésünk számára elérhető.

Ez az úgynevezett megfigyelhető univerzum – az űrnek a Földről látható tartománya.

És mivel az Univerzum kora körülbelül 13 800 000 000 év, nem számít, milyen irányba nézünk, fényt látunk, amelynek 13,8 milliárd évbe telt, mire eljutott hozzánk.

Tehát ez alapján logikus azt gondolni, hogy a megfigyelhető Univerzum átmérője 13,8 x 2 = 27 600 000 000 fényév.

De ez nem igaz! Mert idővel a tér tágul. És azok a távoli objektumok, amelyek 13,8 milliárd évvel ezelőtt fényt bocsátottak ki, ez idő alatt még tovább repültek. Ma már több mint 46,5 milliárd fényévnyire vannak tőlünk. Ezt megduplázva 93 milliárd fényévet kapunk.

Így a megfigyelhető univerzum valódi átmérője 93 milliárd fényév. évek.

A megfigyelhető Univerzum háromdimenziós szerkezetének vizuális (gömb alakú) ábrázolása, a mi helyzetünkből (a kör középpontjából) látható.

Fehér vonalak a megfigyelhető Univerzum határait jelzik.
Fényfoltok- Ezek galaxishalmazok - szuperhalmazok - a világűr legnagyobb ismert struktúrái.
Skálasáv: egy osztás felett 1 milliárd fényév, alatta - 1 milliárd parszek.
A mi házunk (a központban) itt a Szűz Szuperhalmaznak nevezett rendszer, amely több tízezer galaxist foglal magában, köztük a miénket, a Tejútrendszert.

A megfigyelhető Univerzum skálájáról vizuálisabb képet ad a következő kép:

Térkép a Föld helyéről a megfigyelhető Univerzumban - nyolc térképből álló sorozat

balról jobbra felső sor: Föld – Naprendszer – Legközelebbi csillagok – Tejút-galaxis, alsó sor: Lokális galaxiscsoport – Szűz-halmaz – Helyi szuperhalmaz – Megfigyelhető univerzum.

Hogy jobban átérezzük és megértsük, milyen kolosszális, földi elképzeléseinkkel összehasonlíthatatlan léptékekről beszélünk, érdemes megnézni a diagram kinagyított képe V médianézegető .

Mit mondhatsz az egész Univerzumról? Az egész Univerzum (Univerzum, Metaverzum) mérete feltehetően sokkal nagyobb!

De hogy ez az egész Univerzum milyen és hogyan épül fel, az továbbra is rejtély számunkra...

Mi a helyzet az univerzum középpontjával? A megfigyelhető Univerzumnak van egy középpontja – mi vagyunk! A megfigyelhető Univerzum középpontjában vagyunk, mert a megfigyelhető univerzum egyszerűen a Földről látható térrégió.

És ahogy egy magas toronyból egy kör alakú területet látunk, amelynek középpontja magán a toronynál van, úgy látunk egy olyan térrészt is, amelynek középpontja távol van a megfigyelőtől. Valójában, pontosabban, mindegyikünk a saját megfigyelhető univerzumunk központja.

De ez nem azt jelenti, hogy az egész Univerzum középpontjában vagyunk, ahogyan a torony sem a világ közepe, hanem csak a világ azon darabjának a közepe, amely belőle látható - a horizontig. .

Ugyanez a helyzet a megfigyelhető Univerzummal.

Ha felnézünk az égre, olyan fényt látunk, amely 13,8 milliárd évet utazott el hozzánk olyan helyekről, amelyek már 46,5 milliárd fényévnyire vannak.

Nem látjuk, mi van ezen a horizonton túl.