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 расширяется?
В момент Большого Взрыва Вселенная находилась в бесконечно малой точке. После Взрыва она начала постоянно расширяться, и делает это до сих пор. Почему?
Ну, тут действует принцип от обратного, или простейший логический довод: если бы она не расширялась, то вся Вселенная так бы и осталась в одной точке. Но это не так — значит, Вселенная расширяется.
Можно дать и более аргументированный ответ: расширение Вселенной происходит из-за тёмной энергии — загадочного вещества, о котором мы пока что мало что знаем. Чем больше тёмной энергии скапливается в одном месте — тем быстрее происходит расширение в этом месте.
Куда вообще расширяется Вселенная?
Это, скорее, риторический вопрос. Легко представить расширение Вселенной через модель пирожка с изюмом — сами изюминки отдаляются друг от друга, пока пирожок печётся в духовке
Каких-то чётких границ у Вселенной нет — есть лишь ткань пространства-времени, а за её пределами ничего нет — ни атомов, ни энергии, даже нет времени. Как дать определение тому, чего не существует? Мы не сможем даже выйти за пределы Вселенной — там отсутствуют даже физические законы.
Расширение Вселенной — это «растягивание» пространственно-временной ткани, поэтому все галактики удаляются друг от друга.
Ускоряется ли её расширение или замедляется?
Ответ тут дать уже сложнее. Существует так называемый закон Хаббла, описывающий расширение Вселенной. В нём присутствует некий коэффициент, позволяющий связать расстояние до объекта с его удалением от Земли — постоянная Хаббла. Так вот, во всех точках пространства эта постоянная одинакова, но с течением времени она изменяется — и каждую секунду она становится всё меньше и меньше.
И это логично — в первые секунды Большого Взрыва Вселенная расширялась в десятки тысяч раз быстрее, чем сейчас — это мы можем узнать из реликтового излучения, оставшегося в эти первые секунды.
Из-за того, что объекты всё больше отдаляются друг от друга, расширение Вселенной замедляется. Но оно не будет замедляться вечно, Вселенная никогда не остановится увеличиваться в размерах. Одна из самых распространённых теорий по этому поводу — модель Леметра, согласно которой Вселенная сначала замедлит своё расширение, а потом ускорит:
Могут ли объекты отдаляться друг от друга быстрее скорости света?
Если одна галактика будет двигаться со скоростью света от нашей, Млечного Пути, которая тоже движется с той же скоростью, то будет ли она двигаться вдвое быстрее скорости света?
Формально да, и теория относительности не будет нарушена, ведь о перемещении в пространстве речи не идёт. Само пространство расширяется! Это можно сравнить с варп-двигателем — гипотетической моделью двигателя, который спереди сужает пространство, а сзади расширяет, таким образом путешествуя быстрее света.
Получается, мы никогда не увидим другой галактики, если скорость расширения превысит скорость света.
Сфера Хаббла
Сфера Хаббла — это так называемая область вокруг нас, которую мы в состоянии наблюдать. Дальше неё объекты удаляются от нас быстрее скорости света — и мы никогда их не увидим
🙁
И хотя с расширением Вселенной эта сфера также растёт, объекты начинают удаляться от неё всё дальше и дальше. Когда-нибудь свет от других галактик перестанет приходить к нам, и будущие разумные формы жизни будут принимать за всю Вселенную лишь наш Млечный Путь. Грустно всё это.
Понравилась статья? ставьте палец вверх и подписывайтесь на мой канал — там ещё множество научных тем: космос, химия, физика, технологии,изобретения и многое другое!
Источник
Откуда мы знаем, что Вселенная расширяется?
Сама идея о том, что Вселенная расширяется — довольно новая. Хотя если поразмыслить логически люди могли додуматься до нее уже в 17-18 веках — сразу после открытия закона Всемирного тяготения. Ведь действительно — если все тела притягиваются друг к другу с силой прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояний между ними, то с течением времени вся материя во вселенной сбилась бы в одну «кучу». Однако ничего похожего мы не наблюдаем. Это возможно в двух случаях а) закон Всемирного тяготения неверен б) расстояние между массами увеличивается быстрее, чем сила тяготения успевает его уменьшить.
Однако до первой половины 20-го века никто до этого не додумался. Даже великий Эйнштейн не представлял себе возможности расширяющейся вселенной, хотя она и напрямую следовала из его теории относительности. Первым понял, что вселенная расширяется великий американский астроном Эдвин Хаббл.
Открытие других галактик
До Хаббла считалось, что вся вселенная — это галактика Млечный Путь. Все началось с того, что Хабблу удалось измерить расстояния до далеких звезд в туманности Андромеды и оказалось, что они находятся слишком далеко, чтобы быть частью Млечного Пути.
Многие не хотели принимать его всерьез, ведь он был очень молод и не имел авторитета, но его аргументы были неоспоримы, а математические выкладки точны, и научное сообщество приняло эти результаты, совершившие впоследствии переворот в космологии. В следующие годы Хаббл открыл несколько десятков галактик за пределами Млечного Пути.
Красное и синее смещение
Общеизвестно, что свет обладает свойствами как электромагнитных колебаний, так и потока частиц. Видимый нами свет зависит от длины волны световых электромагнитных колебаний. По одну сторону спектра находятся «красные» волны — длинноволновые колебания, а по другую — «сине-фиолетовые» волны — коротковолновые.
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
Вселенная расширяется в другом измерении?
Вселенная, в которой находимся мы с вами, представляет собой крайне сложный организм, существующий порой по совсем непонятным законам. Как случился Большой взрыв, что было до него и в первые моменты после — это еще предстоит узнать ученым. Но уже сейчас перед исследователями возникла новая проблема, заключающаяся в расширении Вселенной. Почему происходит растяжение пространства и причем тут темная энергия — попробуем разобраться.
Откуда мы знаем о расширении Вселенной?
Расширение Вселенной стало не просто теоретическом термином после наблюдения за сверхновыми звездами в конце 20 века. Особенность этих космических объектов заключается в ярких вспышках, которые быстро угасают. Ученые из США и Австралии выяснили, что эти сверхновые звезды светились в этот раз тусклее обычного. Это могло означать то, что объекты находились дальше, чем должны были.
Такое явление почти наверняка доказывает расширение Вселенной. Был даже введен специальный количественный показатель разрастания пространства — постоянная Хаббла . Проведенные измерения показали, что галактики, находящиеся от нас на расстоянии 1 млрд. световых лет, отдаляются со скоростью 24 000 км/с.
Постоянная Хаббла напрямую зависит от кривизны пространства. Таким образом можно было бы объяснять расширение Вселенной — ведь сумма углов треугольника может быть не 180 градусов. А это означает, что работает сферическая геометрия, например. Однако данное объяснение разрастания пространства противоречит экспериментам по поводу плоской Вселенной. Геометрия все-таки евклидова, по крайней мере, в видимой части космоса.
Темная энергия всему виной
Также постоянная Хаббла зависит от плотности энергии. Была проведена довольно точная оценка «обычного» вещества во Вселенной, из которого состоят планеты, звезды и прочие видимые объекты. Для измерений отлично подошла формула Эйнштейна, связывающая энергию, массу и скорость света. Получив данные, ученные порядком удивились. Оказалось, что масса «обычной» материи и темной материи — это лишь треть всего вещества, существующего во Вселенной.
Что же занимает почти 70% пространства? Учеными был придуман новый термин — темная энергия (будем для простоты иногда называть ее «таинственным нечто»). Именно это, предположительно, расширяет Вселенную, причем делает это с ускорением. Динамическая сущность темной энергии была отчасти подтверждена китайскими учеными, которые проверили измерения барионных акустических колебаний далекой Вселенной. Это флуктуации материи, которая состоит из нейтронов и протонов.
Темная энергия не видна для человека и проявляет себя только при гравитационном взаимодействии с космическими объектами. Вероятно, данное нечто равномерно распределено по Вселенной и не собирается в сгустки из галактик. Другим свойством темной энергии, как уже упоминалось, является возможность расширять Вселенную. Но за счет чего это происходит?
Темная энергия будто бы связана с антигравитацией, которая позволяет увеличивать разрастание. Это фактор принципиально отличает «таинственное нечто» от «обычной» материи, испытывающей притяжение. Темная энергия будто бы расталкивает все вокруг, тем самым, увеличивая размеры Вселенной каждую секунду.
Также темная энергия имеет постоянную плотность. Это свойство было установлено в результате эксперимента, точность данных не абсолютная, разумеется. Несмотря на увеличившееся размеры Вселенной, плотность темной энергии за последние 8 млрд. лет почти не изменилась. Это как ездить на машине с бесконечным бензином, нет ли противоречия с законом сохранения энергии?
Дело в том, что в космосе невозможно ввести понятие полной энергии. Должно же быть взято в расчет и гравитационное поле. В таком случае закон сохранения энергии применять нельзя. К слову, его нарушение кажется очевидным: на темную энергию воздействует пространство, а оно само зависит от «таинственного нечто». Очень уже похоже на барона Мюнхгаузена, который вытащил самого себя из болота.
Четвертое измерение?
Одним из объяснений темной энергии можно считать теорию струн. Согласно ей, весь мир состоит из небольших вибрирующих струноподобных объектов. За более чем 10 лет было предложено сразу несколько моделей. Конечно же, пока они все не были доказаны, к тому же их встретили мощной критикой. Теория струн также считает, что измерений пространства не 3, а больше.
Получается, что темная энергия — это гость из соседнего измерения? Шведские ученые предложили новую модель, которая несколько иначе доказывает расширение Вселенной. Исследователи считают, что весь мир находится на краю огромнейшего пузыря, который увеличивается в другом измерении. Ученые утверждают, что их модель хорошо согласуется с теорией струн. Также они считают, что таких пузырей может быть множество.
Что дальше?
К сожалению, обнаружить темную энергию привычными способами практически невозможно. Предположительная плотность вещества равна значению: 10 в степени -29 грамм/кубический см. Для сравнения лед — это 0.9. Возможно, в будущем удастся подробнее изучить гравитационное влияние темной энергии на «обычную» материю.
Неоднозначность объяснения расширения Вселенной может привести и к другому выводу. Что если темной энергии…вообще нет? Полученные свойства «таинственного нечто» базируются на Общей теории относительности. Но вдруг на таких гигантских масштабах она не работает?
В таком случае придется писать новый свод космических законов, который бы основывался на Общей теории относительности и учитывал гравитационные особенности. Одним из путей решения данной проблемы считается доказательство изменчивости постоянной всемирной тяготения, открытой Ньютоном.
Делитесь этой статьей в своих социальных сетях, а также не забывайте поставить палец вверх, подписаться на наш канал и оставить комментарий, если вам понравилась данная публикация!
Источник