Видимий всесвіт. Розміри Всесвіту: від Чумацького шляху до Метагалактики Який розмір видимого всесвіту на даний момент

Чи знаєте ви про те, що Всесвіт, який ми спостерігаємо, має досить певні межі? Ми звикли асоціювати Всесвіт із чимось нескінченним і незбагненним. Однак сучасна наукана питання про «нескінченність» Всесвіту пропонує зовсім іншу відповідь на таке «очевидне» питання.

Згідно з сучасними уявленнями, розмір Всесвіту, що спостерігається, становить приблизно 45,7 мільярдів світлових років (або 14,6 гігапарсек). Але що означають ці цифри?

Перше питання, яке спадає на думку звичайній людині - як Всесвіт взагалі не може бути нескінченним? Здавалося б, безперечним є те, що вмістилище всього сущого навколо нас не повинно мати меж. Якщо ці межі і існують, то що вони взагалі являють собою?

Припустимо, якийсь астронавт долетів до меж Всесвіту. Що він побачить перед собою? Твердий мур? Вогняний бар'єр? А що за нею – порожнеча? Інший Всесвіт? Але хіба порожнеча чи інший Всесвіт можуть означати, що ми на межі всесвіту? Адже це не означає, що там «нічого». Порожнеча та інший Всесвіт – це теж «щось». Адже Всесвіт - це те, що містить абсолютно все «щось».

Ми приходимо до абсолютної суперечності. Виходить, кордон Всесвіту має приховувати від нас щось, чого не повинно бути. Або кордон Всесвіту повинен відгороджувати «все» від «чогось», але це «щось» має бути також частиною «всього». Загалом повний абсурд. Тоді як вчені можуть заявляти про граничний розмір, масу і навіть вік нашого Всесвіту? Ці значення хоч і неймовірно великі, але все ж таки кінцеві. Наука сперечається із очевидним? Щоб розібратися з цим, давайте спершу простежимо, як люди прийшли до сучасного розуму Всесвіту.

Розширюючи межі

Людина з незапам'ятних часів цікавилася тим, що являє собою навколишній світ. Можна не наводити приклади про три кити та інші спроби древніх пояснити світобудову. Як правило, зрештою все зводилося до того, що основою всього сущого є земна твердь. Навіть у часи античності та середньовіччя, коли астрономи мали широкі знання в закономірностях руху планет по «нерухомій» небесній сфері, Земля залишалася центром Всесвіту.

Звичайно, ще в Стародавню Греціюіснували ті, хто вважав те, що Земля обертається довкола Сонця. Були ті, хто говорив про безліч світів та нескінченність Всесвіту. Але конструктивні обгрунтування цим теоріям виникли лише межі наукової революції.

У 16 столітті польський астроном Микола Коперник здійснив перший серйозний прорив у пізнанні Всесвіту. Він твердо довів, що Земля є лише однією із планет, що обертаються навколо Сонця. Така система значно спрощувала пояснення такого складного і заплутаного руху планет небесною сферою. У разі нерухомої Землі астрономам доводилося вигадувати всілякі хитромудрі теорії, що пояснюють таку поведінку планет. З іншого боку, якщо Землю прийняти рухомий, то пояснення настільки хитромудрим рухам приходить, само собою. Так, в астрономії зміцнилася нова парадигма під назвою «геліоцентризм».

Безліч Сонців

Однак навіть після цього астрономи продовжували обмежувати Всесвіт «сферою нерухомих зірок». Аж до 19 століття їм не вдавалося оцінити відстань до світил. Кілька століть астрономи безрезультатно намагалися виявити відхилення положення зірок щодо руху Землі орбітою (річні паралакси). Інструменти тих часів не дозволяли проводити такі точні виміри.

Нарешті, 1837 року російсько-німецький астроном Василь Струве виміряв паралакс. Це ознаменувало новий крок у розумінні масштабів космосу. Тепер вчені могли сміливо говорити про те, що зірки є далекими подобами Сонця. І наше світило відтепер не центр всього, а рівноправний «мешканець» безмежного зоряного скупчення.

Астрономи ще більше наблизилися до розуміння масштабів Всесвіту, адже відстані до зірок виявилися справді жахливими. Навіть розміри орбіт планет здавалися порівняно з цим чимось нікчемним. Далі треба було зрозуміти, яким чином зірки зосереджені у .

Безліч Чумацьких Шляхів

Відомий філософ Іммануїл Кант ще в 1755 передбачив основи сучасного розуміння великомасштабної структури Всесвіту. Він висунув гіпотезу про те, що Чумацький Шлях є величезним обертовим. зоряним скупченням. У свою чергу, багато туманностей, що спостерігаються, також є більш віддаленими «млечними шляхами» — галактиками. Незважаючи на це, аж до 20 століття астрономи дотримувалися того, що всі туманності є джерелами зіркоутворення та входять до складу Чумацького Шляху.

Ситуація змінилася, коли астрономи навчилися вимірювати відстані між галактиками з допомогою . Абсолютна світність зірок такого типу лежить у суворій залежності від періоду їхньої змінності. Порівнюючи їхню абсолютну світність з видимою, можна з високою точністю визначити відстань до них. Цей метод був розроблений на початку 20 століття Ейнаром Герцшрунгом та Харлоу Шелпі. Завдяки йому радянський астроном Ернст Епік у 1922 році визначив відстань до Андромеди, яка виявилася на порядок більшою за розмір Чумацького Шляху.

Едвін Хаббл продовжив починання Епіка. Вимірюючи яскравості цефеїд в інших галактиках, він виміряв відстань до них і зіставив його з червоним усуненням у їх спектрах. Так 1929 року він розробив свій знаменитий закон. Його робота остаточно спростувала думку, що зміцнилася, про те, що Чумацький Шлях є краєм Всесвіту. Тепер він був однією з багатьох галактик, які ще колись вважали його складовою. Гіпотеза Канта підтвердилася майже два століття після її розробки.

Надалі, відкритий Хабблом зв'язок відстані галактики від спостерігача щодо швидкості її віддалення від нього, дозволило скласти повноцінну картину великомасштабної структури Всесвіту. Виявилося, галактики були лише її нікчемною частиною. Вони зв'язувалися в скупчення, скупчення в скупчення. У свою чергу, скупчення складаються в найбільші з відомих структур у Всесвіті - нитки і стіни. Ці структури, сусідячи з величезними надпустотами () і становлять великомасштабну структуру, відомої на Наразі, Всесвіту.

Очевидна нескінченність

Зі сказаного вище те, що за кілька століть наука поетапно перепорхнула від геоцентризму до сучасного розуміння Всесвіту. Однак це не дає відповіді, чому ми обмежуємо Всесвіт у наші дні. Адже досі йшлося лише про масштаби космосу, а не про саму його природу.

Першим, хто зважився довести нескінченність Всесвіту, був Ісаак Ньютон. Відкривши закон всесвітнього тяжіння, він вважав, що будь простір, звичайно, всі її тіла рано чи пізно зіллються в єдине ціле. До нього думка про нескінченність Всесвіту, якщо хтось і висловлював, то виключно у філософському ключі. Без жодних наукових обґрунтувань. Прикладом цього є Джордано Бруно. До речі, він подібно до Канта, на багато століть випередив науку. Він першим заявив, що зірки є далекими сонцями, і навколо них теж обертаються планети.

Здавалося б, сам факт нескінченності досить обґрунтований і очевидний, але переломні тенденції науки ХХ століття похитнули цю «істину».

Стаціонарний Всесвіт

Перший суттєвий крок на шляху до розробки сучасної моделі Всесвіту зробив Альберт Ейнштейн. Свою модель стаціонарного Всесвіту знаменитий фізик увів у 1917 році. Ця модель була заснована на загальній теорії відносності, розробленої ним роком раніше. Згідно з його моделлю, Всесвіт є нескінченним у часі і кінцевим у просторі. Але, як зазначалося раніше, згідно з Ньютоном Всесвіт з кінцевим розміром повинен сколапсуватися. Для цього Ейнштейн запровадив космологічну постійну, яка компенсувала гравітаційне тяжіння далеких об'єктів.

Як би це парадоксально не звучало, саму кінцівку Всесвіту Ейнштейн нічим не обмежував. На його думку, Всесвіт є замкнутою оболонкою гіперсфери. Аналогією служить поверхня традиційної тривимірної сфери, наприклад - глобуса чи Землі. Скільки б мандрівник не подорожував Землею, він ніколи не досягне її краю. Однак це зовсім не означає, що Земля нескінченна. Мандрівник просто повертатиметься до того місця, звідки почав свій шлях.

На поверхні гіперсфери

Так само космічний мандрівник, долаючи Всесвіт Ейнштейна на зорельоті, може повернутися назад на Землю. Тільки цього разу мандрівник рухатиметься не за двовимірною поверхнею сфери, а по тривимірній поверхні гіперсфери. Це означає, що Всесвіт має кінцевий об'єм, а отже, і кінцеве число зірок і масу. Однак ні кордонів, ні якогось центру у Всесвіті не існує.

Таких висновків Ейнштейн дійшов, зв'язавши у своїй знаменитій теорії простір, час і гравітацію. До нього ці поняття вважалися відокремленими, чому і простір Всесвіту був суто евклідовим. Ейнштейн довів, що саме тяжіння є викривленням простору-часу. Це докорінно змінювало ранні уявлення про природу Всесвіту, що базується на класичній ньютонівській механіці та евклідовій геометрії.

Всесвіт, що розширюється.

Навіть сам першовідкривач «нового Всесвіту» не був чужий помилок. Ейнштейн хоч і обмежив Всесвіт у просторі, він продовжував вважати її статичною. Згідно з його моделлю, Всесвіт був і залишається вічним, і його розмір завжди залишається незмінним. У 1922 році радянський фізик Олександр Фрідман суттєво доповнив цю модель. Згідно з його розрахунками, Всесвіт зовсім не статичний. Вона може розширюватись або стискатися з часом. Примітно те, що Фрідман прийшов до такої моделі, ґрунтуючись на тій самій теорії відносності. Він зумів коректніше застосувати цю теорію, минаючи космологічну постійну.

Альберт Ейнштейн не одразу прийняв таку «поправку». На допомогу цієї нової моделі прийшло згадане раніше відкриття Хаббла. Розбігання галактик безперечно доводило факт розширення Всесвіту. Так Ейнштейну довелося визнати свою помилку. Тепер Всесвіт мав певний вік, який суворо залежить від постійної Хаббла, що характеризує швидкість її розширення.

Подальший розвиток космології

У міру того, як вчені намагалися вирішити це питання, було відкрито багато інших найважливіших складових Всесвіту та розроблено різні його моделі. Так у 1948 році Георгій Гамов ввів гіпотезу «про гарячий Всесвіт», яка згодом перетвориться на теорію великого вибуху. Відкриття 1965 року підтвердило його припущення. Тепер астрономи могли спостерігати світло, що дійшло з того моменту, коли Всесвіт став прозорим.

Темна матерія, передбачена в 1932 Фріцом Цвіккі, отримала своє підтвердження в 1975 році. Темна матерія фактично пояснює саме існування галактик, галактичних скупчень і самої Вселенської структури загалом. Так вчені дізналися, що більшість маси Всесвіту і зовсім невидима.

Нарешті, в 1998 році в ході дослідження відстані було відкрито, що Всесвіт розширюється з прискоренням. Цей черговий поворотний момент у науці породив сучасне розуміння природи Всесвіту. Введений Ейнштейном і спростований Фрідманом космологічний коефіцієнт знову знайшов своє місце у моделі Всесвіту. Наявність космологічного коефіцієнта (космологічної постійної) пояснює її прискорене розширення. Для пояснення наявності космологічної постійної було введено поняття - гіпотетичне поле, що містить велику частину маси Всесвіту.

Сучасне уявлення про розмір Всесвіту, що спостерігається.

Сучасна модель Всесвіту також називається ΛCDM-моделлю. Літера «Λ» означає присутність космологічної постійної, що пояснює прискорене розширення Всесвіту. CDM означає те, що Всесвіт заповнений холодною темною матерією. Останні дослідження свідчать, що постійна Хаббла становить близько 71 (км/с)/Мпк, що він відповідає віку Всесвіту 13,75 млрд. років. Знаючи вік Всесвіту, можна оцінити розмір його області, що спостерігається.

Відповідно до теорії відносності інформація про якийсь об'єкт не може досягти спостерігача зі швидкістю більшою, ніж швидкість світла (299792458 м/c). Виходить, спостерігач бачить не просто об'єкт, а його минуле. Чим далі знаходиться від нього об'єкт, тим у далеке минуле він дивиться. Наприклад, дивлячись на Місяць, ми бачимо такий, який він був трохи більше секунди тому, Сонце - понад вісім хвилин тому, найближчі зірки - роки, галактики - мільйони років тому тощо. У стаціонарній моделі Ейнштейна Всесвіт не має обмеження за віком, а значить і її область також нічим не обмежена. Спостерігач, озброюючись дедалі досконалішими астрономічними приладами, спостерігатиме дедалі дальніші й древні об'єкти.

Іншу картину ми маємо із сучасною моделлю Всесвіту. Згідно з нею Всесвіт має вік, а значить і межу спостереження. Тобто з моменту народження Всесвіту жодний фотон не встиг би пройти відстань більшу, ніж 13,75 млрд світлових років. Виходить, можна заявити про те, що Всесвіт, що спостерігається, обмежений від спостерігача кулястою областю радіусом 13,75 млрд. світлових років. Однак це не зовсім так. Не варто забувати і про розширення простору Всесвіту. Поки фотон досягне спостерігача, об'єкт, який його випустив, буде від нас уже за 45,7 мільярдів св. років. Цей розмір є горизонтом частинок, він і є межею спостережуваного Всесвіту.

За горизонтом

Отже, розмір Всесвіту ділиться на два типи. Видимий розмір, званий також радіусом Хаббла (13,75 млрд світлових років). І реальний розмір, який називають горизонтом частинок (45,7 млрд. св. років). Важливо те, що обидва ці горизонти зовсім не характеризують реальний розмір Всесвіту. По-перше, вони залежать від становища спостерігача у просторі. По-друге, вони змінюються з часом. У випадку ΛCDM-моделі горизонт часток розширюється зі швидкістю більшою, ніж обрій Хаббла. Питання те, чи зміниться така тенденція надалі, сучасна наука відповіді не дає. Але якщо припустити, що Всесвіт продовжить розширюватися з прискоренням, всі ті об'єкти, які ми бачимо зараз рано чи пізно зникнуть з нашого «поля зору».

На даний момент найдальшим світлом, яке спостерігається астрономами, є реліктове випромінювання. Вдивляючись у нього, вчені бачать Всесвіт таким, яким він був через 380 тисяч років після Великого Вибуху. У цей момент Всесвіт охолонув настільки, що зміг випускати вільні фотони, які й уловлюють у наші дні за допомогою радіотелескопів. У ті часи у Всесвіті не було ні зірок, ні галактик, а лише суцільна хмара з водню, гелію та нікчемної кількості інших елементів. З неоднорідностей, що спостерігаються в цій хмарі, згодом сформуються галактичні скупчення. Виходить саме ті об'єкти, які сформуються з неоднорідностей реліктового випромінювання, розташовані найближче до горизонту частинок.

Справжні межі

Те, чи має Всесвіт справжні, не спостерігаються кордону, досі залишається предметом псевдонаукових здогадів. Так чи інакше, всі сходяться на нескінченності Всесвіту, але інтерпретують це нескінченність зовсім по-різному. Одні вважають Всесвіт багатовимірним, де наш «місцевий» тривимірний Всесвіт є лише одним з його верств. Інші кажуть, що Всесвіт фрактальний - а це означає, що наш місцевий Всесвіт може виявитися часткою іншою. Не варто забувати і про різні моделі Мультивселена з її закритими, відкритими, паралельними Всесвітами, червоточини. І ще багато різних версій, кількість яких обмежена лише людською фантазією.

Але якщо включити холодний реалізм або просто відсторонитися від усіх цих гіпотез, то можна припустити, що наш Всесвіт є нескінченним однорідним вмістилищем усіх зірок і галактик. Причому, в будь-якій дуже далекій точці, будь вона в мільярдах гігапарсек від нас, всі умови будуть такими самими. У цій точці будуть точно такими ж обрієм частинок і сфера Хаббла з таким же реліктовим випромінюванням біля їхньої кромки. Навколо будуть такі ж зірки та галактики. Що цікаво, це не суперечить розширенню Всесвіту. Адже розширюється не просто Всесвіт, а саме його простір. Те, що в момент великого вибуху Всесвіт виник з однієї точки говорить тільки про те, що нескінченно дрібні (практичні нульові) розміри, що були тоді, зараз перетворилися на неймовірно великі. Надалі користуватимемося саме цією гіпотезою для того, що наочно усвідомити масштаби спостережуваного Всесвіту.

Наочна вистава

У різних джерелах наводяться різні наочні моделі, що дозволяють людям зрозуміти масштаби Всесвіту. Однак нам мало усвідомити, наскільки великий космос. Важливо уявляти, як виявляють такі поняття, як горизонт Хаббла і горизонт часток насправді. Для цього поетапно уявимо свою модель.

Забудемо про те, що сучасна наука не знає про «закордонну» область Всесвіту. Відкинувши версії про мультивсесвіт, фрактальний Всесвіт та інші її «різновиди», уявімо, що він просто нескінченний. Як зазначалося раніше, це суперечить розширенню її простору. Вочевидь, врахуємо те, що її сфера Хаббла і сфера частинок відповідно дорівнюють 13,75 і 45,7 млрд світлових років.

Масштаби Всесвіту

Натисніть кнопку СТАРТ та відкрийте для себе новий, незвіданий світ!
Спочатку спробуємо усвідомити, наскільки великі Всесвітні масштаби. Якщо ви подорожували нашою планетою, то цілком можете уявити, наскільки для нас велика Земля. Тепер представимо нашу планету як гречану крупицю, яка рухається орбітою навколо кавуна-Сонця розміром з половину футбольного поля. У такому разі орбіта Нептуна відповідатиме розміру невеликого міста, область – Місяцю, область кордону впливу Сонця – Марсу. Виходить, наша Сонячна Система настільки ж більша за Землю, наскільки Марс більше гречаної крупи! Але це лише початок.

Тепер уявімо, що цією гречаною крупою буде наша система, розмір якої приблизно дорівнює одному парсеку. Тоді Чумацький Шлях буде розміром із два футбольні стадіони. Однак цього нам буде мало. Прийде і Чумацький Шлях зменшити до сантиметрового розміру. Вона чимось нагадуватиме загорнуту у вирі кавову пінку посеред кавово-чорного міжгалактичного простору. За двадцять сантиметрів від неї розташуватиметься така ж спіральна «крихта» — Туманність Андромеди. Навколо них буде рій малих галактик нашого Місцевого Скупчення. Видимий розмір нашого Всесвіту становитиме 9,2 кілометра. Ми підійшли до розуміння Всесвітніх розмірів.

Усередині всесвітнього міхура

Проте, нам мало зрозуміти сам масштаб. Важливо усвідомити Всесвіт динаміці. Уявімо себе гігантами, для яких Чумацький Шлях має сантиметровий діаметр. Як зазначалося щойно, ми опинимося всередині кулі радіусом 4,57 та діаметром 9,24 кілометрів. Уявимо, що ми здатні ширяти всередині цієї кулі, подорожувати, долаючи за секунду цілі мегапарсеки. Що ми побачимо в тому випадку, якщо наш Всесвіт буде нескінченним?

Зрозуміло, перед нами з'явиться безліч різноманітних галактик. Еліптичні, спіральні, іррегулярні. Деякі області будуть кишити ними, інші - порожніми. Головна особливість буде в тому, що візуально всі вони будуть нерухомі, поки будемо нерухомими. Але варто нам зробити крок, як і самі галактики почнуть рухатися. Наприклад, якщо ми будемо здатні розглянути в сантиметровому Чумацькому Шляху мікроскопічну Сонячну Систему, то зможемо спостерігати її розвиток. Віддалившись від нашої галактики на 600 метрів, ми побачимо протозірку Сонце та протопланетний диск у момент формування. Наближаючись до неї, ми побачимо, як з'являється Земля, зароджується життя і людина. Так само ми бачитимемо, як видозмінюються і переміщаються галактики у міру того, як ми будемо видалятися або наближатися до них.

Отже, ніж у більш далекі галактикими будемо вдивлятися, тим паче древніми вони будуть для нас. Так найдальші галактики будуть розташовані від нас далі 1300 метрів, а на рубежі 1380 метрів ми бачитимемо вже реліктове випромінювання. Щоправда, ця відстань для нас буде уявною. Однак, у міру того, як наближатися до реліктового випромінювання, ми бачитимемо цікаву картину. Природно, ми спостерігатимемо те, як з початкової хмари водню утворюватимуться і розвиватимуться галактики. Коли ж ми досягнемо одну з цих галактик, що утворилися, то зрозуміємо, що подолали зовсім не 1,375 кілометрів, а всі 4,57.

Зменшуючи масштаби

Як результат ми ще більше збільшимося у розмірах. Тепер ми можемо розмістити в кулаку цілі увійди та стіни. Так ми опинимося в досить невеликому міхурі, з якого неможливо вибратися. Мало того, що відстань до об'єктів на краю міхура буде збільшуватися в міру їхнього наближення, так ще й сам край нескінченно зміщуватиметься. У цьому і полягає вся суть розміру Всесвіту, що спостерігається.

Який би Всесвіт не був великий, для спостерігача він завжди залишиться обмеженим міхуром. Спостерігач завжди буде у центрі цього міхура, фактично він і є його центром. Намагаючись дістатися до будь-якого об'єкта на краю міхура, спостерігач зміщуватиме його центр. У міру наближення до об'єкта, цей об'єкт все далі відходитиме від краю міхура і водночас видозмінюватиметься. Наприклад - від безформної водневої хмарки вона перетвориться на повноцінну галактику чи далі галактичне скупчення. До того ж, шлях до цього об'єкта збільшуватиметься в міру наближення до нього, оскільки змінюватиметься сам навколишній простір. Діставшись цього об'єкта, ми лише змістимо його з краю міхура в його центр. На краю Всесвіту все також мерехтітиме реліктове випромінювання.

Якщо припустити, що Всесвіт і далі розширюватиметься прискорено, то перебуваючи в центрі міхура і мотаючи час на мільярди, трильйони і навіть вищі порядки років уперед, ми помітимо ще цікавішу картину. Хоча наш міхур буде також збільшуватися в розмірах, його видозмінні складові будуть віддалятися від нас ще швидше, покидаючи край цього міхура, поки кожна частка Всесвіту не буде розрізнено блукати у своєму самотньому міхурі без можливості взаємодіяти з іншими частинками.

Отже, сучасна наука не має у своєму розпорядженні відомостей про те, які реальні розміри Всесвіту і чи має вона межі. Але ми точно знаємо про те, що Всесвіт, що спостерігається, має видимий і справжній кордон, званий відповідно радіусом Хаббла (13,75 млрд св. років) і радіусом частинок (45,7 млрд. світлових років). Ці межі повністю залежать від становища спостерігача у просторі та розширюються з часом. Якщо радіус Хаббла розширюється строго зі швидкістю світла, розширення горизонту частинок носить прискорений характер. Питання про те, чи буде його прискорення горизонту частинок продовжуватись далі і чи не зміниться на стиск, залишається відкритим.

Портал сайт – це інформаційний ресурс, на якому Ви зможете отримати багато корисних та цікавих знань, пов'язаних із Космосом. Насамперед мова піде про наш та інших Всесвітів, про небесні тіла, чорні діри та явища в надрах космічного простору.

Сукупність всього існуючого, матерії, окремих частинок та простору між цими частинками називають Всесвітом. За уявленнями вчених та астрологів, вік Всесвіту становить приблизно 14 мільярдів років. За розмірами видима частина Всесвіту займає близько 14 млрд. світлових років. А деякі стверджують, що Всесвіт простягається на 90 мільярдів світлових років. Для більшої зручності у підрахунках подібних відстаней прийнято застосовувати величину парсек. Один парсек дорівнює 3,2616 світлових років, тобто парсек - це відстань, за якою середній радіус орбіти Землі проглядається під кутом однієї кутової секунди.

Озброївшись цими показниками, можна підрахувати космічну відстань від одного об'єкта до іншого. Наприклад, відстань від нашої планети до Місяця становить 300 000 км, або 1 світлова секунда. Отже, до Сонця ця відстань зростає до 8,31 світлових хвилин.

Всю свою історію люди намагалися розгадати загадки, пов'язані з Космосом та Всесвітом. У статтях порталу сайт Ви зможете дізнатися не тільки про Всесвіт, але й про сучасні наукові підходи до його вивчення. Весь матеріал спирається на передові теорії і факти.

Слід зазначити, що у Всесвіт входить велика кількість відомих людямрізних об'єктів. Найбільш широко відомі серед них – це планети, зірки, супутники, чорні дірки, астероїди та комети. Про планети на даний момент відомо найбільше, оскільки на одній з них ми живемо. Деякі планети мають власні супутники. Так, Земля має свій супутник – Місяць. Крім нашої планети, є ще 8, які обертаються довкола Сонця.

У Космосі багато зірок, але кожна з них не схожа одна на одну. Вони мають різні температури, розміри та яскравість. Оскільки всі зірки відрізняються, їх класифікують так:

Білі карлики;

Гіганти;

Надгіганти;

Нейтронні зірки;

Квазари;

Пульсар.

Найщільніша відома нам речовина – це свинець. У деяких планетах щільність їхньої ж речовини може у тисячі разів перевищувати щільність свинцю, що ставить перед вченими багато питань.

Всі планети обертаються навколо Сонця, але воно також не стоїть на місці. Зірки можуть збиратися у скупчення, які, у свою чергу, також обертаються навколо поки що невідомого нам центру. Ці скупчення називаються галактиками. Наша галактика називається Чумацький шлях. Всі проведені дослідження зараз говорять, що більшість матерії, яку виробляють галактики, поки що для людини невидима. Через це її назвали темною матерією.

Найцікавішими вважаються центри галактик. Деякі астрономи вважають, що можливим центром галактики є Чорна діра. Це унікальне явище, що утворилося внаслідок еволюції зірки. Але поки що все це лише теорії. Проведення експериментів чи дослідження подібних явищ поки що неможливе.

Крім галактик, у Всесвіті присутні туманності (що складаються з газу, пилу та плазми міжзоряні хмари), реліктове випромінювання, які пронизують весь простір Всесвіту, та багато інших маловідомих і навіть невідомих взагалі об'єктів.

Кругообіг ефіру Всесвіту

Симетрія та рівновага матеріальних явищ – це головний принцип структурної організації та взаємодії у природі. Причому у всіх формах: зоряної плазми та речовини, світового та вивільненого ефірів. Вся суть таких явищ полягає у їх взаємодіях та перетвореннях, більшість з яких представлені невидимим ефіром. Його ще називають реліктовим випромінюванням. Це мікрохвильове космічне фонове випромінювання, що має температуру 2,7 К. Існує думка, що саме цей ефір, що коливається, і є першоосновою для всього, що наповнює Всесвіт. Анізотропія розподілу ефіру пов'язана з напрямками та інтенсивністю його переміщення у різних областях невидимого та видимого простору. Вся труднощі вивчення та дослідження цілком порівнянна з труднощами вивчення турбулентних процесів у газах, плазмах та рідинах матерій.

Чому багато вчених вважають, що Всесвіт багатовимірний?

Після проведення експериментів у лабораторіях і в самому Космосі були отримані дані, з яких можна припустити, що ми живемо у Всесвіті, де розміщення будь-якого об'єкта можна охарактеризувати часом і трьома просторовими координатами. Через це виникає припущення, що Всесвіт чотиривимірний. Однак деякі вчені, розробляючи теорії елементарних частинок та квантової гравітації, можливо, прийдуть до думки, що існування великої кількостівимірів просто необхідно. Деякі моделі Всесвіту не виключають такої їх кількості, як 11 вимірів.

Слід врахувати, що існування багатомірного Всесвіту можливе при високоенергетичних явищах – чорні дірки, великий вибух, барстери. Принаймні це одна з ідей провідних космологів.

Модель Всесвіту, що розширюється, базується на загальній теорії відносності. Її запропонували для адекватного пояснення структури червоного усунення. Розширення почалося одночасно з Великим вибухом. Її стан ілюструє поверхню надутої гумової кульки, на яку нанесли крапки – позагалактичні об'єкти. Коли така кулька надується, всі її точки видаляються одна від одної незалежно від положення. За теорією Всесвіт може або розширюватися нескінченно, або стиснутися.

Баріонна асиметрія Всесвіту

Спостережуване у Всесвіті значне збільшення кількості елементарних частинок над усім числом античастинок називається баріонною асиметрією. До баріонів відносять нейтрони, протони і ще деякі короткоживучі елементарні частинки. Ця диспропорція вийшла за доби анігіляції, саме через три секунди після Великого вибуху. До цього моменту кількість баріонів та антибаріонів відповідала один одному. Під час масової анігіляції елементарних античастинок і частинок більша частина їх об'єдналася в пари і зникла, тим самим породивши електромагнітне випромінювання.

Вік Всесвіту на порталі сайт

Вчені сучасності вважають, що нашому Всесвіту приблизно 16 мільярдів років. За підрахунками, мінімальний вік може бути 12-15 мільярдів років. Мінімум відштовхується від найстаріших у нашій Галактиці зірок. Реальний її вік визначити можна тільки за допомогою закону Хаббла, але реальний не означає точний.

Горизонт видимості

Сфера з рівною відстанню радіусом, що світло проходить за весь час існування Всесвіту, називається його горизонтом видимості. Існування горизонту прямо пропорційно пов'язане з розширенням та стисненням Всесвіту. Відповідно до космологічної моделі Фрідмана, розширюватися Всесвіт почав від сингулярної відстані приблизно 15-20 мільярдів років тому. За весь час світло проходить у Всесвіті, що розширюється, залишкову відстань, а саме 109 світлових років. Через це кожен спостерігач моменту t0 після початку процесу розширення може оглядати лише невелику частину, обмежену сферою, що має саме в цей момент радіус I. Ті тіла та об'єкти, які в цей момент знаходяться за цією межею, в принципі не спостерігаються. Світло, що відбивається від них, просто не встигає дістатися спостерігача. Це неможливо, навіть якщо світло вийшло в момент початку процесу розширення.

Через поглинання та розсіювання в ранньому Всесвіті, з урахуванням великої щільності, фотони не могли поширюватися у вільному напрямку. Тому спостерігач здатний зафіксувати лише те випромінювання, яке з'явилося в епоху прозорого для випромінювання Всесвіту. Ця епоха визначається часом т»300 000 років, щільністю речовини r»10-20 г/см3 і моментом рекомбінації водню. З усього вищесказаного випливає, що чим ближче в галактиці знаходиться джерело, тим більшим для нього буде значення червоного усунення.

Великий вибух

Момент виникнення Всесвіту називають Великим вибухом. Дана концепція полягає в тому, що спочатку була точка (точка сингулярності), в якій була вся енергія і вся речовина. Основою характеристики прийнято вважати велику густину матерії. Що було до цієї сингулярності – невідомо.

Щодо подій та умов, що відбувалися до настання моменту 5*10-44 секунди (момент закінчення 1-го кванта часу), жодної точної інформації немає. У фізичному відношенні тієї епохи можна лише припустити, що тоді температура становила приблизно 1,3*1032 градуси із щільністю матерії приблизно 1096 кг/м 3 . Ці значення граничні застосування існуючих ідей. Вони виникають завдяки співвідношенню гравітаційної постійної швидкості світла, постійних Больцмана і Планка і називаються як «планковские».

Ті події, які пов'язані з 5*10-44 до 10-36 секунд, відображають модель «інфляційного Всесвіту». Момент 10-36 секунд відносять до моделі «гарячого Всесвіту».

У період з 1-3 по 100-120 секунд утворилися ядра гелію та невелика кількість ядер інших легень хімічних елементів. З цього моменту в газі почало встановлюватися співвідношення водню 78%, гелію 22%. До одного мільйона років температура у Всесвіті почала знижуватися до 3000-45000 К, почалася епоха рекомбінації. Насамперед вільні електрони почали об'єднуватися з легкими протонами та атомними ядрами. Почали з'являтися атоми гелію, водню та мала кількість атомів літію. Стала прозорою речовина, а випромінювання, яке спостерігається досі, від'єдналося від нього.

Наступний мільярд років існування Всесвіту відзначився зниженням температури від 3000-45000 К до показника 300 К. Цей період для Всесвіту вчені назвали «Темним віком» через те, що ще не з'явилося жодних джерел електромагнітного випромінювання. У цей період неоднорідності суміші початкових газів ущільнювалися завдяки впливу гравітаційних сил. Змоделювавши ці процеси на комп'ютері, астрономи побачили, що це незворотно призводило до появи зірок-гігантів, що перевищують масу Сонця в мільйони разів. Через таку велику масу ці зірки нагрівалися до неймовірно високих температурі еволюціонували за період десятків мільйонів років, після чого вони вибухали як наднові. Нагріваючись до високих температур, поверхні таких зірок створювали сильні потоки ультрафіолетового випромінювання. Таким чином, настав період переіонізації. Плазма, яка утворилася в результаті таких явищ, починала сильно розсіювати електромагнітне випромінювання у спектральних короткохвильових діапазонах. У певному сенсі Всесвіт почав поринати в густий туман.

Ці величезні зірки стали першими у Всесвіті джерелами хімічних елементів, які набагато важчі за літій. Почали формуватися космічні об'єкти 2-го покоління, у яких містилися ядра цих атомів. Ці зірки почали створюватися із сумішей важких атомів. Відбулася повторного типу рекомбінація більшості атомів міжгалактичного та міжзоряного газів, що, у свою чергу, призвело до нової прозорості простору для електромагнітного випромінювання. Всесвіт став саме таким, який ми можемо спостерігати зараз.

Спостерігається структура Всесвіту на порталі сайт

Спостережувана частина просторово неоднорідна. Більшість скупчень галактик та окремих галактик формують її комірчасту або стільникову структуру. Вони конструюють стінки осередків, які мають товщину в пару мегапарсек. Ці осередки називають «війдами». Вони характеризуються великим розміром, у десятки мегапарсек, і при цьому в них немає речовини з електромагнітним випромінюванням. На частку «війд» припадає близько 50% всього обсягу Всесвіту.

Діаметр Місяця 3000 км, Землі - 12800 км., Сонця 1,4 млн. км, у своїй відстань від Сонця до Землі 150 млн. км. Діаметр Юпітера, найбільшої планети нашої сонячної системи – 150 тис. км. Не дарма кажуть, що Юпітер міг би бути зіркою, у відео поряд із Юпітером розташована працюючазірка, її розміри () навіть менші за Юпітер. До речі, якщо вже торкнулися Юпітера, то можливо ви не чули, але Юпітер не обертається навколо Сонця. Справа в тому, що маса Юпітера настільки велика, що центр обертання Юпітера і Сонця знаходиться за межами Сонця, таким чином Сонце і Юпітер обертаються спільно навколо загального центруобертання.

За деякими розрахунками в нашій галактиці, яка називається Чумацький шлях (Milky Way), знаходиться 400 млрд. зірок. Це далеко не найбільша галактика, у сусідній Андромеді зірок більше трильйона.

Як зазначено у відео на 4:35 через кілька мільярдів років наш Чумацький шлях зіткнеться з Андромедою. Згідно з деякими розрахунками, використовуючи будь-які відомі нам технології, навіть удосконалені в майбутньому, ми не зможемо долетіти до інших галактик, оскільки вони постійно віддаляються від нас. Допомогти нам може лише телепортація.Це погана новина.

Хороша новина – ми з вами народилися у вдалий час, коли вчені бачать інші галактики та можуть теоретизувати на тему Великого вибуху та інших явищ. Якби ми народилися набагато пізніше, коли всі галактики розлетілися б далеко одна від одної, то швидше за все ми не змогли б дізнатися, як виник всесвіт, чи були інші галактики, чи Великий вибух і т.п. Ми б вважали, що наш Чумацький шлях (об'єднаний на той час з Андромедою) – єдиний та унікальний у всьому космосі. Але нам пощастило, і ми знаємо щось. Мабуть.

Повернемося до цифр. Наш невеликий Чумацький шлях містить до 400 млрд. зірок, сусідня Андромеда більше трильйона, а всього таких галактик у всесвіті, що спостерігається, налічується понад 100 млрд. І в багатьох з них містять по кілька трильйонів зірок. Це може здатися неймовірним, що в космосі така кількість зірок, але якось американці взяли і навели свій могутній телескоп Хаббл на порожній простір у нашому небі. Поспостерігавши за ним кілька днів, вони отримали таку фотографію:

На абсолютно порожній ділянці нашого неба вони знайшли 10 тис. галактик (не зірок), кожна з яких містить мільярди та трильйони зірок. Ось цей квадратик у нашому небі для масштабу.

А що коїться за межами спостережуваного всесвіту ми не знаємо. Розміри всесвіту, який ми бачимо близько 91,5 млрд. світлових років. Що далі - невідомою. Можливо весь наш всесвіт лише бульбашка в бурхливому океані мультивсесвітів. У яких навіть діють інші закони фізики, наприклад не працює закон Архімеда і сума кутів не дорівнює 360 гр.

Насолоджуйтесь. Розміри всесвіту на відео:

Всесвіт – це все, що існує. Всесвіт безмежний. Тому, розмірковуючи про розміри Всесвіту, ми можемо говорити тільки про розміри його спостерігається — спостерігається Всесвіту.

Спостережувана Всесвіт - це куля з центром на Землі (місці спостерігача), має два розміри: 1. видимий розмір - радіус Хаббла - 13,75 млрд. світлових років, 2. реальний розмір - радіус горизонту частинок - 45,7 млрд. світлових років .

Сучасна модель Всесвіту ще називається ΛCDM-моделлю. Літера «Λ» означає присутність космологічної постійної, що пояснює прискорене розширення Всесвіту. CDM означає те, що Всесвіт заповнений холодною темною матерією. Останні дослідження свідчать, що постійна Хаббла становить близько 71 (км/с)/Мпк, що він відповідає віку Всесвіту 13,75 млрд. років. Знаючи вік Всесвіту, можна оцінити розмір його області, що спостерігається.

Відповідно до теорії відносності інформація про якийсь об'єкт не може досягти спостерігача зі швидкістю більшою, ніж швидкість світла (299792458 км/c). Виходить, спостерігач бачить не просто об'єкт, а його минуле. Чим далі знаходиться від нього об'єкт, тим у далеке минуле він дивиться. Наприклад, дивлячись на Місяць, бачимо такий, який він був трохи більше секунди тому, Сонце – понад вісім хвилин тому, найближчі зірки – роки, галактики – мільйони років тому й т.д. У стаціонарній моделі Ейнштейна Всесвіт не має обмеження за віком, а значить і її область також нічим не обмежена. Спостерігач, озброюючись дедалі досконалішими астрономічними приладами, спостерігатиме дедалі дальніші й древні об'єкти.

Розміри Всесвіту, що спостерігається

Іншу картину ми маємо із сучасною моделлю Всесвіту. Відповідно до неї Всесвіт має вік, а значить і межу спостереження. Тобто з моменту народження Всесвіту жодний фотон не встиг би пройти відстань більшу, ніж 13,75 млрд світлових років. Виходить, можна заявити про те, що Всесвіт, що спостерігається, обмежений від спостерігача кулястою областю радіусом 13,75 млрд. світлових років. Однак це не зовсім так. Не варто забувати і про розширення простору Всесвіту. Поки фотон досягне спостерігача, об'єкт, який його випустив, буде від нас уже 45,7 млрд світлових років. Цей розмір є горизонтом частинок, він і є межею спостережуваного Всесвіту.

Важливо те, що обидва ці горизонти зовсім не характеризують реальний розмір Всесвіту. По-перше, вони залежать від становища спостерігача у просторі. По-друге, вони змінюються з часом. У випадку ΛCDM-моделі горизонт часток розширюється зі швидкістю більшою, ніж обрій Хаббла. Питання те, чи зміниться така тенденція надалі, сучасна наука відповіді не дає. Але якщо припустити, що Всесвіт продовжить розширюватися з прискоренням, всі ті об'єкти, які ми бачимо зараз рано чи пізно зникнуть з нашого «поля зору».

На даний момент найдальшим світлом, що спостерігається астрономами, є . Вдивляючись у нього, вчені бачать Всесвіт таким, яким він був через 380 тисяч років після Великого Вибуху. У цей момент Всесвіт охолонув настільки, що зміг випускати вільні фотони, які й уловлюють у наші дні за допомогою радіотелескопів. У ті часи у Всесвіті не було ні зірок, ні галактик, а лише суцільна хмара з водню, гелію та нікчемної кількості інших елементів. З неоднорідностей, що спостерігаються в цій хмарі, згодом сформуються галактичні скупчення. Виходить саме ті об'єкти, які сформуються з неоднорідностей реліктового випромінювання, розташовані найближче до горизонту частинок.

Реальні розміри Всесвіту

Отже, ми визначилися з розмірами Всесвіту, що спостерігається. А як бути з реальними розмірами Всесвіту? сучасна наука не має відомостей про те, які реальні розміри Всесвіту і чи має вона межі. Але більшість учених сходиться на думці, що Всесвіт безмежний.

Висновок

Спостережуваний Всесвіт має видимий і справжній кордон, який називається відповідно радіусом Хаббла (13,75 млрд св. років) і радіусом частинок (45,7 млрд. світлових років). Ці межі повністю залежать від становища спостерігача у просторі та розширюються з часом. Якщо радіус Хаббла розширюється строго зі швидкістю світла, розширення горизонту частинок носить прискорений характер. Питання про те, чи буде його прискорення горизонту частинок продовжуватись далі і чи не зміниться вона стиснення, залишається відкритим.