Сколько лет Вселенной? Отвечает новое исследование
В настоящее время принято считать, что возраст Вселенной составляет около 13,8 млрд лет, но точнее определить эти цифры не так-то просто. Необходимо выполнить несколько ключевых расчетов и сравнить их друг с другом. Из-за разных подходов к этим расчетам результат тоже может различаться, что вызывает сомнение в его точности.
Дата Большого взрыва, породившего Вселенную, ранее рассчитывалась математическим методом при помощи компьютерного моделирования с использованием оценки расстояния до самых старых звезд, поведения галактик и скорости расширения Вселенной.
Поскольку Вселенная расширяется с большой скоростью, то чем дальше объект находится, тем быстрее он удаляется от нас. Расстояние до объекта со скоростью его удаления связывает постоянная Хаббла — именно этот коэффициент и использовали в качестве ключевого фактора в новом исследовании для определения точного возраста Вселенной. Постоянная Хаббла названа так в честь Эдвина Хаббла, тезки космического телескопа Хаббла, который впервые рассчитал скорость расширения Вселенной в 1929 году.
Идея нового исследования, проведенного учеными из Университета Орегона, состояла в том, чтобы вычислить, сколько времени потребуется всем объектам, чтобы вернуться в начало. Для этого нужно определить, насколько быстро объекты удаляются от нас — тогда можно вычислить момент логического начала этого процесса, Большого взрыва.
Новое исследование утверждает, что Вселенная моложе почти на миллиард лет, а прежние расчеты были неточными
Исследователи из Университета Орегона нанесли на карту расстояния до десятков других галактик. Они использовали новый подход, перекалибровав инструмент для измерения расстояний, известный как барионное соотношение Талли-Фишера, которое не зависит от постоянной Хаббла. Они взяли расстояния до 50 галактик, частично определенные с помощью космического телескопа «Спитцер», и использовали их для оценки расстояний до 95 других галактик.
По словам авторов исследования, такой подход лучше учитывает кривые массы и вращения галактик, чем данные, которые ранее использовались для уравнений, определяющих начало Большого Взрыва. Таким образом ученые смогли более точно вычислить постоянную Хаббла и, соответственно, возраст Вселенной.
В результате астрономы установили постоянную Хаббла, равную 75,1 (км/с)/Мпк. Это означает, что галактика, удаленная от Земли на один мегапарсек (примерно 3,3 млн световых лет), удаляется от нас со скоростью 75,1 км каждую секунду.
На основе новых данных исследователи подсчитали, что возраст Вселенной составляет всего 12,6 млрд лет, что намного меньше общепринятой цифры 13,8 млрд лет. И новый результат существенно выходит за пределы приемлемой для прежних вычислений погрешности. Работа опубликована в журнале Astrophysical Journal.
Что интересно, при этом исследования, основанные на измерении реликтового излучения, в результате определяют, что Вселенной все-таки около 13,8 млрд лет, а постоянная Хаббла равно примерно 67 км/с/Мпк. Но исследование команды из Орегона говорит, что все значения постоянной Хаббла ниже 70 могут быть исключены с 95-процентной вероятностью.
Источник
Откуда мы знаем возраст Вселенной?
Если вы не занимаетесь астрономией на уверенном уровне, вы наверняка хоть раз задавались вопросом: сколько существует независимых способов измерения возраста Вселенной? Ученые рады были бы сказать, что есть множество линий доказательств, которые указывают на возраст Вселенной в 13,8 миллиарда лет, подобно тому, как есть множество независимых указателей в пользу существования темной материи. Но на самом деле, есть только два хороших свидетельства, и одно лучше другого.
Поскольку длина волны фотона определяет его энергию и температуру, чем короче длина волны фотона, тем выше его энергия и температура. По мере того как мы будем возвращаться все дальше и дальше во времени, температура будет расти все выше и выше, пока в какой-то момент мы не достигнем самых первых стадий Большого Взрыва.
Это важно, запомним: есть «ранняя стадия» горячего Большого Взрыва.
Поэтому когда мы говорим о «возрасте Вселенной», мы говорим о том, сколько времени прошло с тех пор, как Вселенную можно было впервые описать как Большой Взрыв, и до сегодняшнего дня.
- а) с однородной плотностью на крупнейших масштабах;
- б) имеет одни и те же законы и общие свойства во всех местах;
- в) одинакова во всех направлениях и
- г) в которой Большой Взрыв произошел во всех местах одновременно и всюду, то
есть уникальная связь между возрастом Вселенной и ее расширением в процессе творения ее истории.
Другими словами, если бы мы могли измерить расширение Вселенной сегодня и то, как она расширилась за всю свою историю, мы бы точно узнали, какие различные компоненты ее составляют. Мы узнали это из ряда наблюдений, включая:
- Прямые измерения яркости и расстояния до объектов во Вселенной вроде звезд, галактик и сверхновых, которые позволили нам выстроить линейку космических расстояний.
- Измерения крупномасштабной структуры, кластеризации галактик и барионных акустических колебаний.
- Колебания в микроволновом космическом фоне, такой себе «снимок» Вселенной, когда ей было всего 380 000 лет.
Вы собираете все это воедино и получаете Вселенную, которая сегодня состоит на 68% из темной энергии, на 27% из темной материи, на 4,9% из обычной материи, на 0,1% из нейтрино, на 0,01% из излучения, ну и всякого «по мелочи».
Затем вы смотрите на расширение Вселенной сегодня и экстраполируете его обратно во времени, собирая воедино историю расширения Вселенной, а значит и ее возраст.
У нас есть целый ряд различных наборов данных, которые указывают на такой вывод, но они, на деле, получены с помощью одного метода. Нам просто повезло, что есть согласованная картина, все точки которой указывают в одном направлении, но в действительности невозможно точно назвать возраст Вселенной. Все эти точки предлагают разные вероятности, и где-то на пересечении рождается наше мнение относительно возраста нашего мира.
Этот метод выяснения по праву лучший. Он главный, уверенный, наиболее полный и проверен множеством разных улик, указывающих на него. Но есть и другой метод, и он весьма полезен для проверки наших результатов.
Он сводится к тому, что мы знаем, как живут звезды, как они сжигают свое топливо и умирают. В частности, мы знаем, что все звезды, пока живут и прожигают основное топливо (синтезируя гелий из водорода), обладает определенной яркостью и цветом, и остаются при этих специфических показателях конкретный отрезок времени: пока в ядрах не заканчивается топливо.
В этот момент яркие, синие и массивные звезды начинают эволюционировать в гиганты или сверхгиганты.
Возраст в 12 миллиардов лет довольно распространен, но возраст в 14 миллиардов лет и больше — это что-то странное, хотя был период в 90-х, когда возраст в 14-16 миллиардов лет упоминался довольно часто. (Улучшенное понимание звезд и их эволюции существенно занизили эти цифры).
Итак, у нас есть два метода — космической истории и измерения локальных звезд, — которые указывают на то, что возраст нашей Вселенной — 13-14 миллиардов лет. Никого не удивит, если возраст уточнится до 13,6 или даже до 14 миллиардов лет, но вряд ли это будет 13 или 15. Если вас будут спрашивать, говорите, что возраст Вселенной 13,8 миллиарда лет, претензий к вам не будет.
Источник
Сколько просуществует Вселенная
Содержание статьи
- Сколько просуществует Вселенная
- Что есть вселенная
- Сколько всего планет известно науке
Прошлое и будущее Вселенной
Вселенная, если верить современным космологическим теориям, возникла без малого 14 млрд лет назад после Большого взрыва. Принято считать, что до момента этого масштабного события, положившего начало времени и пространству, мир существовал в особом состоянии, детали которого ученые восстановить пока не могут. Основной материал для изучения первых периодов жизни Вселенной – так называемое реликтовое излучение, которое можно считать «слепком» взрыва материи.
Происхождение Вселенной остается одной из загадок, над которой работают представители естествознания. Но еще сложнее составить прогноз развития материального мира на отдаленную перспективу. Исследователи выдвигают разные гипотезы о будущем Вселенной, при этом в каждой модели существуют свои предельные сроки ее существования.
И все же большинство ученых склоняются к тому, что Вселенная вполне может просуществовать еще не менее 28-30 млрд лет. Есть и те, кто отодвигает эту границу значительно дальше в будущее. Предельные сроки существования мира при этом определяются той физической концепцией, в рамках которой проводятся прогнозы, а также представлениями об этапах развития материальных объектов.
Модели будущего развития Вселенной
При составлении моделей будущего развития Вселенной исследователи используют так называемые «закрытые» и «открытые» модели развития. Приверженцы «закрытой» концепции убеждены, что в отдаленном будущем нынешнее расширение космического пространства неизбежно сменится фазой сжатия. Предполагается, что этот процесс развернется во Вселенной уже через 20-25 млрд лет. В рамках данной концепции мир представляет собой замкнутую систему, в которой происходит чередование циклов расширения и сжатия.
По-иному выглядит развитие Вселенной в космологических моделях, построенных по «открытому» типу. Предполагается, что через миллиарды лет звезды, разбросанные по пространству космоса, постепенно начнут остывать, что впоследствии приведет к неминуемой тепловой смерти Вселенной. Планеты сойдут со своих орбит, а звезды станут покидать галактики, превращаясь в «черных карликов». В центральных районах галактик будут возникать «черные дыры».
К чему в итоге приведет развитие материи, не могут пока предсказать приверженцы ни одной из двух основных космологических моделей. Вполне возможно, что Вселенная перейдет в совершенно иное состояние, при котором коренным образом изменятся физические константы. Не исключено, что через десятки миллиардов лет привычные атрибуты материи, пространство и время, также претерпят изменения.
Источник
Космологи выяснили, как долго проживет наша Вселенная
МОСКВА, 5 апр – РИА Новости. Наша Вселенная будет существовать не бесконечно – она внезапно окончит свою жизнь примерно через 10 в 139 степени лет в результате нового Большого Взрыва, который будет порожден «частицей бога», бозоном Хиггса, говорится в статье, опубликованной в Physical Review D.
Конец вечности
До начала 1990 годов ученые считали, что Вселенная является вечной и неизменной структурой, чьи границы бесконечно расширяются с фиксированной скоростью, заданной во время Большого Взрыва. Открытие темной энергии – загадочной субстанции с отрицательной энергетической плотностью, заставляющей мироздание расширяться все быстрее и быстрее, указало на конечность существования Вселенной.
Как предполагают космологи сегодня, ее жизнь закончится или «Большим Разрывом», своеобразным антиподом Большого Взрыва, или сжатием Вселенной и новым взрывом, в зависимости от свойств темной энергии, природу которой еще предстоит прояснить.
Шварц и его коллеги считают, что главной угрозой для существования будет выступать не темная энергия, пронизывающая все мироздание, а ее более «приземленный» и уже открытый кузен – поле и бозон Хиггса.
По теории Хиггса, Вселенную пронизывает особое поле, с которым взаимодействуют все существующие элементарные частицы: чем сильнее они сцепляются с полем, тем выше будет их масса. Если это поле существует, то должны существовать и бозоны Хиггса — особые частицы, отвечающие за его взаимодействие с протонами, электронами и другими частицами видимой и темной материи.
Одним из возможных следствий существования этого поля является то, что мы живем не в настоящем, а в так называемом «ложном вакууме». Это означает, что самое низкое энергетическое состояние, в котором могут находиться частицы в нашем мире, которое физики называют «вакуумом», на самом деле не является абсолютным «нулем», или минимумом на языке математики.
Лопнувший пузырь вакуума
Как недавно выяснили теоретики, «абсолютный вакуум» может возникнуть внутри некоторых черных дыр, если масса бозона Хиггса изменится даже на небольшое значение, или в тех случаях, если они обладают достаточно малыми размерами.
Подобное изменение, как показывают расчеты Шварц и его коллег, произойдет в очень далеком будущем, примерно через десять миллионов триллионов триллионов триллионов триллионов триллионов триллионов триллионов триллионов триллионов триллионов триллионов триллионов лет (10 в 139 степени лет).
Появление «пузырей» истинного энергетического минимума внутри черной дыры, как объясняют физики, станет катастрофическим событием для Вселенной. Так как такой вакуум более «выгоден» с энергетической точки зрения, его «пузырь» быстро заполнит все мироздание, высвобождая энергию, запасенную в «ложном вакууме». В результате этого она буквальным образом «закипит», взорвется и прекратит свое существование. Так как граница этого пузыря движется со скоростью света, то мы не почувствуем и не увидим конца мироздания.
Как отмечает Шварц, масса бозона Хиггса и топ-кварка, самой тяжелой элементарной частицы, пока были измерены не очень точно, что не позволяет вычислить точную «дату смерти» Вселенной. При самом неблагоприятном исходе событий, ее жизнь может завершиться намного раньше, примерно через 10 в 58 степени лет, или же намного позже, через 10 в 241 степени лет.
Что интересно, нашей Вселенной очень повезло в этом отношении. Если бы массы этих частиц были больше или меньше их текущих значений на очень малые величины, примерно 7-10 ГэВ, то тогда бы она или не существовала в принципе, или бы прожила меньше триллионной доли секунды.
Источник