phys ħ
история науки
квантовый мир
космос
нанотехнологии
нейтрино
общество
петаватты
разное
термояд
тёмная материя
частицы
экзопланеты
Насколько масштабна Вселенная?
Удивительно, но даже самая сумасбродная научная фантастика крайне антропоморфна. История может разворачиваться в экзотическом месте или содержать крайне необычную научно-техническую составляющую, но при этом оставаться очень «человеческой». Её суть обязательно сводится к «земным» взаимоотношениям, слабостям или проблемам. Это то, что читатель лучше всего понимает и на что сильнее всего реагирует.
В большинстве научно-фантастических книг действие происходит или на некой планете, или на космическом корабле. Настоящая задача, которая стоит перед автором, — сделать историю одновременно и близкой читателям, и рассказать в ней об огромных масштабах Вселенной.
Мысли о гигантском размере Вселенной многих пугают. Мы знаем, что видимая Вселенная протянулась на десятки миллиардов световых лет. Единственный способ хоть как-то осознать такие величины — это попытаться раздробить их на более мелкие части вплоть до более или менее понятного нам размера собственной планеты. Прямой рейс Дубай — Сан-Франциско. Самолёт преодолевает расстояние в 13 тыс. км, что примерно равняется диаметру Земли. Диаметр Солнца в 100 раз больше. Расстояние от Земли до Солнца в 100 раз больше диаметра нашей звезды и составляет примерно 150 млн км. Среднее расстояние от Земли до Солнца называют астрономической единицей и часто используют для измерения расстояний в космосе. Например, автоматический зонд «Вояджер-1», который запустили в 1977 году и который путешествует со скоростью 18 км в секунду, находится сейчас на расстоянии 137 астрономических единиц от Солнца.
Другие звёзды намного дальше от нас, чем Солнце. Ближайшая из них, Проксима Центавра, находится в 270 тыс. астрономических единиц или 4,25 световых годах от Земли. Расстояние от Солнца до Проксимы Центавра примерно равняется расстоянию в 30 млн Солнц. В серии романов «Автостопом по галактике» бюрократы-вогоны шокированы, что земляне не полетели на Проксиму Центавра, чтобы получить уведомление о сносе Земли. Смысл шутки заключается в абсолютно нереальном расстоянии.
Расстояние между звёздами в нашей галактике, Млечном пути, — примерно 4 световых года. Получается, в нашей галактике очень много свободного пространства! В Млечном пути примерно 300 млрд звёзд, его общий диаметр — примерно 100 тыс. световых лет. Одно из самых впечатляющих открытий последних двадцати лет — Солнце не единственная звезда, у которой имеется целая свита планет. Учёные выяснили, что вокруг большинства звёзд в Млечном пути, похожих на Солнце, вращаются планеты. У многих из них размер и расстояние до звезды позволяют предположить, что на них есть условия для возникновения жизни.
Достичь этих планет — совсем другая задача. Зонд «Вояджер-1» достиг бы Проксимы Центавра через 75 тыс. лет, если бы летел в правильном направлении (но он летит не туда). Авторы научно-фантастических романов придумывают разные способы, как преодолеть столь огромную дистанцию. Например, погружают пассажиров в анабиоз или отправляют их в путешествие со скоростью, близкой к скорости света (и таким образом, получают выгоду от эффекта замедления времени, предсказанного специальной теорией относительности Альберта Эйнштейна). Ещё вымышленные путешественники иногда используют двигатель, позволяющий летать со сверхсветовой скоростью, кротовые норы и другие явления, чьё существование пока не доказано.
Астрономы, впервые точно измерившие размеры нашей галактики век назад, были поражены её масштабами. Поначалу многие со скепсисом относились к идее, что так называемые спиральные туманности, которые можно было увидеть на фотографиях неба, были на самом деле внегалактическими объектами — галактиками, по размеру сравнимыми с Млечным путём, но находящимися от нас на огромном расстоянии. Хотя действие большинства научно-популярных романов происходит в нашей галактике, за последние 100 лет учёные выяснили, насколько огромно пространство вне её. Ближайшая от нас галактика находится на расстоянии 2 млн световых лет. А свет от самых далёких галактик, который можно увидеть в наши телескопы, идёт 13 млрд лет.
В 1920-е гг. мы узнали, что Вселенная расширяется. Примерно 20 лет назад астрономы выяснили, что скорость расширения увеличивается под воздействием гипотетической «тёмной энергии». Тёмная энергия работает в масштабах пространства и времени, соизмеримых со всей Вселенной, — и как мы можем представить её в своём воображении?
Но это ещё не всё. Мы не видим галактик, которые находятся так далеко, что идущему от них свету не хватило даже времени жизни Вселенной, чтобы дойти до нас. Что лежит за пределами обозримой части Вселенной? Согласно космологическим моделям, Вселенная однородна и всюду расширяется. Есть гипотеза, которая гласит, что Большой взрыв и рождение нашей Вселенной — лишь один из серии взрывов, а протяжённость мультивселенной лежит за гранью нашего понимания.
Американский астрофизик Нил Деграсс Тайсон сказал: «Вселенная не обязана быть понятной для тебя». И тайны Вселенной не обязаны быть простыми для их описания в научно-фантастических романах. Большая часть Вселенной представляет собой пустое пространство. Расстояния между звёздами в галактике, между разными галактиками слишком огромны для нашего понимания. Попытка рассказать о реальных размерах Вселенной и при этом привязка к человеческим эмоциям пугает любого автора, который пишет в жанре научной фантастики.
Мы живём на крошечной планете, но тем не менее наш мозг способен осознать огромные размеры Вселенной. И это вселяет надежду, поскольку, как заметил астробиолог Калеб Шарф: «В ограниченном мире думать в космических масштабах — это не роскошь, а необходимость». Объяснить это общественности — настоящий вызов как для астрономов, так и для писателей-фантастов.
Источник
Что представляют собой гигантские космические структуры?
Хотя это может казаться неочевидным, галактики не просто случайным образом распределены во Вселенной. Вместо этого они сгруппированы в большие нити, разделенные гигантскими пустотами пространства. Каждая нить в основном представляет собой стену галактик, простирающуюся на сотни миллионов световых лет. Интересно, что одну из самых больших структур в известной Вселенной астрономы обнаружили совсем недавно, а ведь это гигантская стена галактик длиной около 1,4 миллиарда световых лет! Учитывая, насколько близко к нам находится это массивное сооружение, удивительно, что ученые не замечали его раньше. В течение последних десяти лет международная группа астрономов во главе с Брентом Талли из Института астрономии Гавайского университета занималась составлением карт распределения галактик вокруг Млечного Пути. Астрономы назвали эту недавно определенную структуру «Стеной Южного полюса», которая находится за пределами Ланиакеи – огромного сверхскопления галактик, включая нашу собственную.
Наша Галактика быстро движется к массивной области космического пространства – Великому аттрактору.
Вселенная в больших масштабах
В самых больших масштабах Вселенная выглядит как огромная космическая паутина. Звезды соединяются в галактики, которые группируются в галактические группы. Многие группы, связанные вместе, приводят к скоплениям галактик, и иногда кластеры сливаются вместе, создавая еще более крупные кластеры. Многие скопления вместе, охватывающие сотни миллионов или даже миллиарды световых лет в поперечнике, по-видимому, образуют самые большие структуры из всех: сверхскопления.
Наше собственное сверхскопление – Ланиакея – состоит примерно из 100 000 галактик, более чем в 10 раз богаче, чем самые крупные известные скопления. Однако эти сверхскопления только кажутся структурами. По мере старения Вселенной отдельные компоненты сверхскоплений раздвигаются, показывая, что они все-таки не являются истинными структурами.
Ланиакея и соседнее сверхскопление галактик Персея-Рыб. Изображение: nature.com
Горячее море материи и излучения, будучи плотным и расширяющимся, со временем остывает. В результате, в течение достаточно долгого времени будут формироваться атомные ядра, нейтральные атомы и, в конечном итоге, звезды, галактики и их скопления. Непреодолимая сила гравитации делает это неизбежным, благодаря ее воздействию как на обычную (атомную) материю, которую мы знаем, так и на темную материю, заполняющую нашу Вселенную, природа которой до сих пор неизвестна.
Еще больше увлекательных статей о последних открытиях в области астрономии и астрофизики, читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен. Там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте!
За пределами Млечного Пути
Когда мы смотрим во Вселенную – за пределы нашей галактики, эта картина имеет огромное значение. По крайней мере, так кажется на первый взгляд. В то время как многие галактики существуют изолированно или сгруппированы в коллекции только из нескольких, во Вселенной также существуют огромные гравитационные «колодцы», которые притягивают сотни или даже тысячи галактик, создавая огромные скопления.
Довольно часто в центре находятся сверхмассивные эллиптические галактики, причем самая массивная из обнаруженных на сегодня показана ниже: это IC 1101, она более чем в тысячу раз массивнее нашего собственного Млечного Пути.
Самая массивная галактика из известных – IC 1101 – выглядит так.
Так что же больше скопления галактик? Сверхскопления – это скопления скоплений, соединенных большими космическими нитями темной и нормальной материи, гравитация которых взаимно притягивает их к их общему центру масс. Вы не были бы одиноки, если бы думали, что это всего лишь вопрос времени – то есть времени и гравитации – когда все скопления, составляющие сверхскопление, сольются вместе. Когда это произойдет, мы, в конечном итоге, сможем наблюдать единую связанную космическую структуру беспрецедентной массы.
Местная группа галактик
В нашем собственном районе местная группа, состоящая из Андромеды, Млечного Пути, Треугольника и, возможно, 50 меньших карликовых галактик, находится на окраине сверхскопления Ланиакея. Наше местоположение помещает нас примерно в 50 000 000 световых лет от основного источника массы: массивного скопления Девы, которое содержит более тысячи галактик размером с Млечный Путь. По пути можно найти много других галактик, групп галактик и небольших скоплений.
В еще больших масштабах скопление Девы является лишь одним из многих в той части Вселенной, которую мы нанесли на карту, наряду с двумя ближайшими: скоплением Центавра и скоплением Персея-Рыб. Там, где галактики наиболее сконцентрированы, представляют собой самые большие скопления массы; там, где линии соединяют их вдоль нитей, мы находим «нити» галактик, похожие на жемчужины, слишком тонкие на ожерелье; и в больших пузырьках между нитями мы находим огромную недостаточную плотность материи, поскольку эти области отдали свою массу более плотным.
Млечный Путь окружают другие, более мелкие галактики.
Если мы посмотрим на наше собственное окружение, то обнаружим, что существует большая коллекция из более чем 3000 галактик, которая составляет крупномасштабную структуру, включающую нас, Деву, Льва и многие другие окружающие группы. Плотное скопление Девы – самая большая его часть, составляющая чуть более трети общей массы, но в нем есть много других концентраций массы, включая нашу собственную локальную группу, соединенных вместе невидимой силой гравитации и невидимыми нитями темной материи.
Великая тайна
Здорово, правда? Вот только на самом деле эти структуры не настоящие. Они не связаны друг с другом и никогда не станут таковыми. Однако сама идея существования сверхскоплений и название для нашего – Ланиакея – будут сохраняться в течение длительного времени. Вот только назвав объект, реальным его не сделаешь: через миллиарды лет все различные компоненты будут просто разбросаны все дальше и дальше друг от друга, и в самом отдаленном будущем нашего воображения они исчезнут из поля зрения. Все это из-за того простого факта, что сверхскопления, несмотря на их названия, вовсе не являются структурами, а просто временными конфигурациями, которым суждено быть разорванными расширением Вселенной.
Источник
Что больше Галактика или Вселенная что больше Вселенной
На ночное небо, усеянное звездами, можно смотреть бесконечно. Загадочный космический мир манит наш взор. В нашей галактике, перемещение светил происходит по определенным законам. Каждому явлению можно найти закономерное объяснение. Все, что мы можем наблюдать в телескопы, это далеко не вся Вселенная, ее расширение происходит каждую секунду. У нее нет границ. Для простого наблюдателя, наша галактика также кажется огромной. Ввиду этого может возникнуть вполне логичный вопрос: “А что больше галактика или Вселенная?”
Звездный дом
Небесные тела, связанные между собой силами гравитации — это галактика. В космическом пространстве, таких “звездных домов” миллиарды. Они могут быть разных размеров и возрастов. Существуют небольшие галактики, в которых насчитывается до миллиарда светил, а есть также огромные звездные дома, в которых содержатся триллионы небесных тел.
Примером такой огромной галактики является NGC 6872, диаметр которой составляет 500 000 световых лет.
Многие звездные дома связаны между собой гравитацией, из-за чего вращаются в одном ритме.
Каждая галактика имеет свое строение, структуру и форму. Астроном Эдвин Хаббл, разделил их на следующие типы:
Спиральные
Образования этого типа обладают спиралевидной формой с наличием яркого диска, т.е. ядра. Они бывают двух видов: нормальные спиральные и с наличием перемычки. Во втором случае, в центре структуры находится бар (перегородка). Она является основанием для рукавов. Такая перемычка появляется из-за центробежных явлений, которые делят ядро на две части.
Диаметр звездных домов этого типа составляет от 20 000-100 000 световых лет.
Эллиптические
Это один из самых распространенных видов. Они обладают вытянутой формой. У них отсутствуют рукава и ядра. Среди объектов этого типа существуют совсем маленькие, карликовые структуры и структурные объекты гигантских размеров, диаметр которых составляет миллионы световых лет.
Неправильные
Это самый редкий тип. Объекты этого вида не имеют определенной формы и структуры, скопления звезд и туманностей — это все, что находится в таких образованиях.
Число галактик во Вселенной
Количество “звездных домов” в космическом пространстве определить сложно. Еще несколько лет назад, ученые предполагали, что их миллиарды. Исследователи неправильно рассчитали скорость формирования объектов после Большого взрыва.
Использовав, данные, полученные современными телескопами, было обнаружено два триллиона галактик. Это те, которые удалось разглядеть в телескопы. 55% от общего количества составляют спиральные звездные дома, 22% эллиптических и всего 5 % отводится неправильным.
Бескрайние просторы Вселенной
Необъятные космические просторы, в которых собраны триллионы галактик, множество звездных систем, черные дыры, пустота, темная матери и т.п. — это и есть Вселенная.
Вероятно, она таит в себе еще много других явлений и объектов, неизвестных нам.
Предвидеть новые открытия — сложно, ведь она живет “своей жизнью”, находится в непрерывном движении.
Ученые полагают, что Вселенная образовалась в результате Большого взрыва. Ее возраст составляет 14 млрд лет. А ее границы… отсутствуют! Изучить ее целиком — невозможно, ведь изменения ее размеров происходят ежесекундно. Многие явления и объекты, которые находятся на ее просторах, до сих пор еще не изучены. Хотя нам, наблюдателям с Земли, кажется, что там все происходит закономерно и точно. Вполне вероятно, что где-то в просторах космоса, может существовать мир, идентичный нашему.
Галактика и Вселенная
Между двумя понятиями существуют серьезные различия:
- Наличие аналогов. В космическом просторе могут существовать похожие галактики, а вот Вселенная — одна и другой нет.
- Границы и размеры. “Звездный дом” имеет определенные границы. Они могут быть превышать несколько сотен световых лет. У Вселенной отсутствуют границы, она необъятна.
За счет движения структур, происходит расширение границ Вселенной. Каждый объект выполняет важную функцию, живет по определенным
законам и расположен в строгом порядке. Это делает космическое пространство гармоничным и прочным.
Интересные факты о Вселенной
- Она была горячее. Если верить теории Большого взрыва, то в начале, она была слишком разгоряченной. Ее температура начала понижаться при расширении. Ученые полагают, что на начальных этапах формирования, температура в космическом пространстве превышала миллиард
Кельвинов. - Грозит глобальный холод. С каждым расширением, космическое пространство охлаждается. Оно теряет полезную энергию (тепло), из-за чего расширение может прекратиться.
- Известен приблизительный диаметр Вселенной. Окружность космического пространства равно 150 млрд световых лет при возрасте 14 млрд лет. Эти данные объясняются скоростью ее расширения.
- У нее нет центра. Трудно определить центральный участок необъятного космоса, зная, что у него нет границ.
- Неизбежно столкновение “звездных домов”. Галактики отдаляются, перемещаются. Вероятно, что в один момент они могут столкнуться и произойдет мощный взрыв, после которого разрушатся даже атомы.
- Она имеет плоскую форму. Долгое время, ученые не могли определить форму космического пространства. В какой-то момент, они полагали, что она имеет изогнутую форму. По последним данным, стало ясно, что она плоская, прямая и без изгибов.
- Самый яркий объект в космическом пространстве — Черная дыра. Ее сильная гравитация не пропускает свет. При вращении, она поглощает небесные тела, облака газа, которые преобразуются в спиралевидную форму. Это делает черную дыру светящейся и яркой.
Будущее космического пространства
Создать полную картину всего происходящего в недрах космоса — просто не реально. Мы воспринимаем все данные о неизвестном нам мире с точки
зрения своего визуального восприятия, математических и астрономических знаний. Каждый объект, структура в недрах космоса существуют по “своим” законам. Вероятно, что Млечный путь может поглотить Андромеда, так как скорость ее движения по направлению к нам составляет 300 м/с. Наша галактика может вытеснить любого “карликового соседа”. Эта ситуация станет катастрофой для нас в частности, и для всего космического пространства в целом.
Источник