Если вселенная расширяется, то почему галактики сталкиваются?
Ученые давно доказали, что Вселенная постепенно расширяется. При безграничности ночного неба с множеством звезд, планет и прочих объектов сложно представить, что это только малая часть Галактики. А сколько еще таких галактик в космическом пространстве! Стоит разобраться, что такое расширение Вселенной и как происходит столкновение галактик.
Что значит «расширение Вселенной»?
Это сложное явление, суть которого заключается в расширении космического пространства. Трудно представить, как ученым, живущим на Земле, таком маленьком объекте на фоне Вселенной, удалось узнать о данном расширении. Впервые об этом заговорили в 1886 году, когда стало очевидно, что космические объекты движутся.
В дальнейшем многие ученые пытались создавать различные теории относительно этого явления. Также они предпринимали попытки рассчитать расстояние к другим галактикам. Изучение данного вопроса давалось с переменным успехом. Больше полезной информации удалось выяснить благодаря работе ученого Э. Хаббла. В 1929 году он сумел сформулировать и экспериментально подтвердить закон, который описывает расширение Вселенной. С помощью телескопа 2,54 м он смог рассмотреть ближайшие галактики в значительно увеличенном масштабе. Понимание того, какие звезды туда входят, предоставило возможность измерить расстояние к ним.
Таким образом, удалось выяснить, что чем дальше какая-то галактика от нашей планеты, тем быстрее она движется в противоположную сторону. В основе данного открытия содержится космологическое красное смещение. Чем дальше объект, тем меньшую частоту излучения он имеет.
Расширение Вселенной
Чтобы понять суть расширения Вселенной было проще, можно провести несложную аналогию и сравнить ее с воздушным шаром. К примеру, на слегка надутом шарике можно нарисовать точки в разных частях его поверхности. Если взять и надуть этот же шар еще больше, он увеличится в размерах и расстояние между всеми точками вырастет. При этом свое местоположение точки не поменяют, поскольку меняется только поверхность воздушного шара, на которой они нарисованы. И если смотреть на ситуацию со стороны определенной точки, то все остальные отдаляются от нее.
Примерно так же работает и принцип расширения Вселенной. Каждая галактика – это точка, а сама Вселенная – поверхность воздушного шара. Таким образом, галактики остаются на месте, а движется только космическое пространство, в котором они содержатся. Сами же галактики постепенно отдаляются друг от друга.
Почему галактики сталкиваются?
В таком случае возникает закономерный вопрос: как могут галактики сталкиваться, если по принципам расширения Вселенной расстояние между ними постоянно увеличивается? Дело в том, что галактики существуют в пространстве не по отдельности. Вселенная представляет собой некую иерархию. Расположенные поблизости галактики превращаются в скопления, а те, в свою очередь, образуют сверхскопления галактик.
Сверхскопления галактик
Расширение Вселенной происходит везде одинаково, равномерно и действует оно крупномасштабно. В пределах одного скопления галактики связаны между собой гравитационным притяжением. Кроме того, они находятся сравнительно близко друг к другу – на расстоянии около пары сотен тысяч световых лет. Поэтому такие объекты могут сближаться или отдаляться, независимо от всеобщего расширения Вселенной. Из-за этого возникают столкновения галактик.
Когда речь идет о сверхскоплениях галактик, то между ними нет взаимосвязи – отсутствует гравитационное притяжение. Другими словами, одно скопление галактик отдаляется от другого.
Галактики образуют скопления и сверхскопления. В пределах одного скопления они находятся относительно близко друг к другу и имеют гравитационное притяжение. В сверхскоплениях галактики никак не связаны. Расширение Вселенной – это расширение космического пространства, при котором галактики остаются неподвижными, но расстояние между ними растет. Столкновение галактик происходит в пределах одного скопления, потому что они притягиваются друг к другу быстрее, чем расширяется Вселенная.
Если вселенная расширяется, то почему галактики сталкиваются – интересное видео
Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Источник
Почему Вселенная растет, а галактика Андромеда приближается?
Продолжая тему расширения вселенной , разберемся со следующим часто встречающимся вопросом. Поскольку пространство расширяется во все стороны, почему некоторые галактики сталкиваются друг с другом, а не убегают друг от друга?
Потому что гравитация.
Эдвин Хаббл увидел, что свет далеких галактик смещен красному цвету спектра потому что они, по-видимому, удаляются. Но расширяется ли вселенная везде? Например, пространство в вашей комнате теперь тоже увеличилось? И если да, то расширяется каждый сантиметр пространства, не означает ли, что все движется от всего? Стул от стола, атом от атома? Последствия такого предположения были бы ужасны: Млечный Путь, Солнечная система и даже материя, из которой составлены наши тела, не могли существовать.
Вероятно, большинство читателей справедливо считают, что в этом нет парадокса. Пространство может расти, в то же время не нарушая структуры, связанные прочным связующим, благодаря основным взаимодействиям. Атомы остаются цельными из-за твердого электромагнетизма и еще более сильного ядерного взаимодействия. Ситуация несколько усложняется гравитацией потому что, гравитационное притяжение действительно безнадежно слабое. В этой связи эта сила может противостоять давлению растягивающейся вселенной, но только до определенной точки, находящийся на больших расстояниях.
Возможно растягивание пространства является результатом темной энергии возможно, другая «сила» или неизвестное свойство вакуума. Однако, независимо от причины, масштаб этого явления важен для человечества. В качестве наиболее очевидного проявления можно рассматривать старую добрую постоянную Хаббла, описывающую скорость расширения вселенной. Согласно текущим измерениям, вселенная расширяется со скоростью около 71 км/с на каждый мегапарсек (то есть на каждые 3,26 миллиона световых лет). Это значение кажется значительным, но это иллюзия. Достаточно взглянуть на постоянную Хаббла с несколько более провинциальной точки зрения и обратиться к менее абстрактным расстояниям. Два объекта, находящиеся всего на расстоянии в 1 световой год, согласно тому же принципу, будут убегать друг от друга со скоростью всего около 75 м/ч (!). В случае наземных расстояний, уже говорим о милиметрах в год.
Трудно провести конкретную границу, в которой гравитация уступает процессу расширения (даже постоянная Хаббла время от времени уточняется). Как такова концепция обеспечивается астрономическими наблюдениями. Гравитация успешно удерживает планетные системы на месте, соединяет целые галактики и, как оказалось, даже надгалактические структуры. Исследования Хаббла уже показали интересные отношения. Хотя свет подавляющего большинства галактик демонстрирует красное смещение, спектр относительно близкой галактики Андромеды, напротив, остается смещенным в синий цвет. Другими словами, в то время как среднестатистические галактики от нас (и друг от друга) убегают, сосед Млечного Пути, очевидно, направляется к нам с визитом.
Расширение пространства против силы тяжести.
Помимо Андромеды, есть по крайней мере 50 галактик тесно связанных гравитацией с Млечным путем. Вместе создаете единая система диаметром в 10 миллионов световых лет, которая называется Местная группа. Еще выше имеем дело с кластерами, сверхскоплениями и крупномасштабными структурами, и на этом уровне гравитационные связи начинают заметно ослабевать. Галактики в Деве, на расстоянии 50 миллионов световых лет от Земли, уже демонстрируют небольшое красное смещение, поэтому расстояния между нашими галактиками растут.
Конечно, с учетом нюансов все становится немного сложнее, и получаются некоторые исключения. Есть объекты очень далекие, но для них характерно смещение в синюю часть спектра. Помните, что что сила тяжести зависит от расстояния и массы притягивающих тел. Поэтому, хотя гравитация двух галактических групп или скоплений в принципе на определенном расстоянии проигрывает расширению Вселенной; однако, они все еще могут быть привлечены чрезвычайно массивными крупномасштабными структурами. Примером такого явления является удаление Млечного Пути и его окрестностей и притяжение к гигантскому скоплению материи, называемым Великим Аттрактором.
Результатом постоянного соперничества между гравитацией и расширением пространства является характерная губчатая композиция вселенной. Гравитационное взаимодействие, насколько это возможно, притягивает всю материю к мощным галактическим волокнам и узлам, в то время как они уходят друг от друга, разделенные постоянно растущими секторами космической пустоты. Итак, имеем дело с космической сетью, глобально растянутой и рассредоточенной расширением вселенной.
Источник
Если Вселенная расширяется, то почему сталкиваются галактики?
Если Вселенная постоянно расширяется и объекты отдаляются друг от друга, то почему же галактики порой сталкиваются?
Не должно ли быть такого, что объекты будут «разбегаться» по разные стороны?
Да, в самом деле пространство между всеми объектами во Вселенной расширяется, но люди, находясь на Земле, этого не замечают. Согласно закону Хаббла, скорость удаления объектов друг от друга напрямую зависит от расстояния между ними.
Для примера астрономы предлагают вообразить воздушный шар на котором на разном расстоянии друг от друга размещены 4 точки. Когда шар надувается, то расстояние между точками меняется: одна пара отдаляется сильнее, чем другая.
Это объясняться весьма просто — пространство расширяется одинаково по всем направлениями, но если изначально между точками было большое расстояние, то после надувания шара оно лишь увеличится.
© storiaromanaebizantina.it
Аналогично работает и процесс расширения Вселенной.
Расстояние от Земли до Луны составляет 384.400 километров. Исходя все из того же закона Хаббла, для отдаления Луны от Земли на 1 километр потребуется примерно 12 000 лет.
По космическим меркам это крайне мало, а значит когда-то Луна должна будет «отделиться» от нашей планеты и отправиться блуждать по Солнечной системе?
Не стоит забывать о гравитации.
Все объекты во Вселенной связаны между собой. Если наш спутник решит отдалиться на 1 километр, то гравитация его вернет на место. По этой же причине планеты не вращаются хаотично, а следуют четким орбитам.
Так почему же сталкиваются галактики?
Их взаимное гравитационное притяжение оказывает мощное воздействие, которое работает быстрее, чем расширение ткани пространства-времени.
Источник
Как галактикам удаётся разлетаться со сверхсветовой скоростью, если в нашей Вселенной это невозможно? Простейшее объяснение
Согласно общепринятой космологической модели, наша Вселенная появилась 13,7 миллиардов лет назад в результате Большого Взрыва сингулярности, материя из которой начала распространяться. Причем физики утверждают, что расширение Вселенной происходит быстрее скорости света. А ведь согласно Специальной теории относительности Эйнштейна, ничто не может двигаться со сверхсветовой скоростью. Кто из них прав и возможно ли такое вообще?
Понять это можно на простых примерах. Для начала рассмотрим одномерное пространство с одной характеристикой — длиной, а уж потом трехмерное пространство.
Представьте пространство в виде очень длинной резинки, а галактики в виде точек на ней. Начальное расстояние между каждой точкой составляет 1 см (точка B находится на расстоянии 1 см от точки A , точка C находится на расстоянии 2 см, а точка D — на расстоянии 3 см). Теперь мы за одну секунду растянем резинку так, чтобы расстояние между точками стало 2 см. Тогда расстояние от точки А до В будет 2 см, точка С будет находиться на расстоянии 4 см от A , а точка D на расстоянии 6 см.
Вспомним, что скорость объекта — это пройденное расстояние, деленное на время, необходимое для прохождения этого расстояния.
В нашем примере с резинкой, точка В за одну секунду переместилась от точки А на 1 см, точка С сместилась на 2 см дальше, а точка D – на 3 см. Следовательно, их скорости удаления относительно точки A будут 1 см/сек, 2 см/сек и 3 см/сек соответственно. Так и получается, что с позиции точки А , более удаленные объекты будут двигаться быстрее, чем те, которые находятся ближе.
Если бы мы повторили предыдущий эксперимент, но измеряли расстояния между точками относительно точки B , то мы бы пришли к тому же выводу, что и с точкой A . То есть все точки удалялись бы от точки B , при этом дальние двигались бы быстрее.
Эта аналогия позволяет нам сделать пару выводов о расширении Вселенной:
- На самом деле, не галактики разлетаются в пространстве с увеличивающейся скоростью, а происходит расширение самого пространства между ними (подобно растягивающейся резинке, отдаляя точки на ней друг от друга). По мере расширения Вселенной галактики удаляются друг от друга, и кажущаяся скорость разлета более отдаленных галактик будет больше.
- Земля и Млечный Путь не являются какими-то особенными объектами во Вселенной из-за того что, все галактики разлетаются от нас. Если бы мы находились в другой галактике, то мы видели бы тоже самое из-за этого расширения.
Но мы то-живем во Вселенной с тремя пространственными измерениями, а не с одним, как в примере с резинкой (имеющим только одну пространственную характеристику — протяжённость, или длину). Как происходит расширение пространства в трехмерном пространстве? Это наглядно представлено в анимации NASA WMAP, приведенной ниже.
Источник
Как и куда расширяется вселенная?
Я думаю многие слышали о том, что Вселенная расширяется. У моих читателей возникает множество вопросов связанных с этим. В этой статье я постарался ответить на наиболее типичные из них.
Как работает расширение вселенной?
Когда мы смотрим на отдаленные объекты, мы можем заметить, что они отдаляются от нас, при этом чем дальше от нас находится объект, тем быстрее он отдаляется. К примеру объекты находящиеся от нас на расстоянии 13.8 миллиардов световых лет ( сфера Хаббла ) отдаляются от нас со скоростью света, а объекты находящиеся еще дальше – отдаляются быстрее скорости света!
Казалось бы происходит нарушение теории относительности, которая запрещает сверхсветовое движение, но на самом деле это не так. Так отдаленные галактики отдаляются от нас не за счет собственного движения, а за счет того, что между нами и ними пространство расширяется настолько быстро, что для расстояние увеличивается быстрее скорости света.
Почему отдаленные галактики удаляются быстрее?
Потому, что пространство расширяется везде и повсеместно равномерно во всех точках. К примеру если во вселенной каждый метр пространства увеличится на 1 сантиметр за 1 секунду, то тогда объекты расположенные на расстоянии 1 километр друг от друга отдалятся за 1 секунду друг от друга на 10 метров. А на расстоянии 100 километров — на 1000 метров. А на расстоянии 1000 километров — на 10 000 метров и так далее — чем больше расстояние между объектами, тем больше пространства между ними возникает за единицу времени.
Почему все галактики удаляется от нас? Значит ли это, что мы находимся в центре расширения? В центре вселенной? Нет, не значит. Так как пространство расширяется повсеместно и равномерно то какую бы галактику вы не выбрали, как точку обзора, из нее все будет выглядеть так, как будто это она находится в центре расширения, но по сути никакого центра расширения просто нет.
На расстоянии примерно 46.5 миллиардов световых лет находится граница наблюдаемой вселенной. Все что находится за ней мы никогда не сможем увидеть. Просто потому, что фотоны испущенные объектами находящимися за границей наблюдаемой вселенной никогда не достигнут нас — пространство между ними и нами будет возникать быстрее, чем фотоны будут успевать преодолевать его. Это расстояние еще называют горизонтом частиц .
Куда расширяется вселенная?
Теперь возникает следующий вопрос – куда же расширяется вселенная? Ответ на него донельзя прозаичен – никуда. Все дело в том, что вселенная бесконечна и не имеет границ. Более того вселенная всегда была бесконечна, даже в момент Большого Взрыва. Когда физик или астроном говорит, что в момент большого взрыва вселенная была сжата до микроскопического размера речь идет о размерах наблюдаемой вселенной, а не всей вселенной.
Источник