Насколько велика Вселенная?

16.12.2022
0
12 мин
63
Насколько велика Вселенная?

Здравствуйте, друзья!

Скорее всего вы знаете ответ, но я вам все равно расскажу насколько велика наша Вселенная.

Глядя на ночное небо, мы мельком видим, что Вселенная не просто велика — она безмерно велика.

Она содержит планеты, звезды, галактики и все другие объекты, как видимые, так и невидимые.

Вселенная настолько огромна, что мы не можем увидеть ее всю.

Единственная часть, которую мы можем видеть, называется «наблюдаемой Вселенной».

Наблюдаемая Вселенная имеет диаметр около 93 миллиардов световых лет.

«Реальная вселенная» намного больше, чем эта.

Что такое Вселенная?

Что такое Вселенная

Вселенная — это очень большое место, в котором есть все, включая то, что мы можем и не можем видеть.

Земля, Солнце, Млечный Путь, черные дыры и другие звезды и галактики являются частью Вселенной.

А так как наша родная планета является частью Вселенной, то и мы, конечно же, в ней!

Когда мы говорим о Вселенной, мы имеем в виду не только видимые небесные объекты.

Она также охватывает пространство и время, а также все формы материи и энергии.

Все это способствует тому, насколько велика Вселенная.

Мы еще многого не знаем о Вселенной.

Однако считается, что обычная материя, или то, что мы можем видеть, составляет лишь очень малую часть всей Вселенной.

Большая его часть состоит из неизвестных компонентов, называемых темной материей и темной энергией.

Раньше у людей было очень геоцентрическое представление о Вселенной и о том, что Земля находится в ее центре.

Благодаря астрономическим наблюдениям теперь известно, что Солнце, а не Земля, является центром Солнечной системы.

Великие дебаты 1920 года имели большое значение, потому что в них обсуждалась природа «Большой спиральной туманности», которая позже стала известна как Галактика Андромеды.

Это открытие дало понять, что Млечный Путь — не единственная галактика во Вселенной.

Также это привело к пониманию того, что во Вселенной существует великое множество галактик.

Эти вещи привели к пониманию того, что мы всего лишь пылинка в более широком масштабе вещей.

Изменив призму того, как мы смотрим на вещи, мы можем лучше понять размер Вселенной.

Теории о начале и конце Вселенной

Теории о начале и конце Вселенной

Раздел науки, изучающий природу Вселенной, называется «космология».

У космологов есть разные теории о том, как все произошло.

Наиболее известной идеей происхождения Вселенной является Большой Взрыв.

Согласно этой теории, Вселенная возникла около 14 миллиардов лет назад как единая точка.

Эта единственная точка претерпела быстрое расширение, чтобы стать тем, что мы знаем сегодня.

Это подтверждается находками Эдвина Хаббла (Edwin Hubble), наблюдавшего красное смещение галактик.

Он также заметил, что далекие галактики удаляются от Земли быстрее.

Это движение указывает на то, что Вселенная все еще непрерывно расширяется.

Помимо этого, есть и другие теории, такие как Большой отскок.

Теория большого отскока немного похожа на Большой взрыв.

Однако это предполагает, что Вселенная испытывает не только расширение, но и сжатие.

Это также предполагает, что расширение, которое мы наблюдаем сейчас, является лишь частью многих циклов расширения и сжатия, которые испытывает Вселенная.

У ученых также есть теории о конечной судьбе Вселенной.

Одна из них — Большой хруст.

Предполагается, что Вселенная в конечном итоге прекратит расширение и вернется к сингулярности.

Другая теория — это Большой Разрыв, который утверждает, что пространство-время будет разорвано на части из-за постоянного расширения Вселенной.

Насколько велика Вселенная?

Насколько велика Вселенная?

Бескрайность Вселенной больше, чем может видеть человеческий глаз.

На самом деле, она настолько велика, что мы не можем увидеть ее целиком.

Мы можем видеть только ограниченную часть Вселенной.

По этой причине мы используем термин «наблюдаемая Вселенная».

По свету самых ранних галактик, дошедших до нас, было известно, что возраст Вселенной составляет 13,8 миллиарда лет.

Однако этот свет путешествовал дольше 13,8 миллиардов лет из-за космической инфляции.

При этом нельзя сказать, что радиус Вселенной составляет 13,8 миллиардов световых лет, а диаметр — 27,6 миллиардов световых лет.

Эти ранние галактики уже удалились примерно на 47 миллиардов световых лет, когда их свет достиг нас, потому что Вселенная расширялась с момента Большого взрыва.

Считается, что наблюдаемая Вселенная имеет диаметр около 93 миллиардов световых лет.

Но это только то, что наша современная наука может видеть в настоящее время.

Считается, что Вселенная в целом гораздо больше.

Согласно исследованию оксфордских астрономов с использованием усреднения байесовской модели, Вселенная как минимум в 250 раз больше наблюдаемой Вселенной.

Это означает, что ее диаметр составляет не менее 7 триллионов световых лет.

Другие источники предполагают, что минимальный размер реальной Вселенной может составлять 137 миллиардов световых лет.

Уравнение космической инфляции дает еще большее значение.

Это указывает на то, что Вселенная имеет минимальный диаметр 23 триллиона световых лет.

Размер в относительном выражении

Размер в относительном выражении

Говорят, что размер наблюдаемой Вселенной составляет около 93 миллиардов световых лет в поперечнике.

Чтобы понять, насколько она велика, полезно посмотреть на нее с точки зрения наших ближайших небесных соседей в Солнечной системе.

Луна, единственный естественный спутник Земли, является ближайшим к нам астрономическим объектом.

По данным НАСА, она находится на расстоянии 384 400 километров или 238 855 миль от нас.

На таком расстоянии лунный свет достигает нас за 1,3 секунды.

И если бы мы отправились на Луну, мы могли бы добраться туда всего за три дня.

Наша центральная звезда, Солнце, находится в 150 миллионах километров или 93 миллионах миль от нас.

Это расстояние равно 1 астрономической единице (а. е.).

Иногда мы используем эту единицу измерения, чтобы дать нам представление о том, насколько далеки другие объекты по сравнению с расстоянием между Солнцем и Землей.

Например, Плутон находится на расстоянии 39,44 а. е. от Солнца.

Это означает, что эта карликовая планета находится в 39,44 раза дальше от Солнца, чем Земля.

Солнечный свет проходит 8 минут и 20 секунд, чтобы достичь Земли.

При этом свет, который мы получаем на Земле, на самом деле задерживается примерно на 8 часов из-за расстояния.

Для обзора, свет проходит 299 792 километров в секунду (186 287 миль в секунду).

Ниже показано время прохождения солнечного света до планет Солнечной системы.

Планета Расстояние (в а. е.) Время прохождения солнечного света
Меркурий 0.387 3.2 минуты
Венера 0.723 6.0 минут
Земля 1 8.3 минуты
Марс 1.523 12.6 минуты
Юпитер 5.203 43.2 минуты
Сатурн 9.538 79.3 минуты
Уран 19.819 159.6 минут
Нептун 30.058 4.1 часа

В то время как AU (astronomical unit — астрономическая единица) обычно используется, когда речь идет о вещах в Солнечной системе, мы используем «световые годы» для объектов на гораздо больших расстояниях.

Световой год определяется как расстояние, которое свет проходит за один год в вакуумной среде.

Один световой год равен 63 000 а. е. или около 9 триллионов километров (6 триллионов миль).

Как быстро расширяется Вселенная?

Как быстро расширяется Вселенная?

Вселенная постоянно расширяется за счет космической инфляции.

Это расширение — одна из причин, почему Вселенная такая большая и что мы, возможно, никогда не увидим ее целиком.

Кажется, что Вселенная расширяется быстрее скорости света.

Хотя это правда, важно думать, что галактики не движутся сами по себе.

Вместо этого они «кажутся» удаляющимися друг от друга, потому что пространство между ними расширяется или становится больше.

Телескоп Хаббл смог определить скорость расширения Вселенной, наблюдая за переменными звездами-цефеидами.

Это значение называется «постоянной Хаббла».

Это число важно, потому что говорят, что оно «устанавливает масштаб Вселенной» с точки зрения размера и возраста.

Хаббл обнаружил, что Вселенная расширяется со скоростью 68 километров в секунду на мегапарсек.

Один мегапарсек равен 3,26 миллиона световых лет.

Это означает, что расширение Вселенной увеличивается на 68 км/с на каждые 3,26 миллиона световых лет, которые вы наблюдаете дальше в космосе.

Расширение Вселенной открыл Эдвин Хаббл в 1929 году.

Он заметил, что галактики удаляются от нас.

И не только это, но и самые дальние из них также двигаются быстрее всех.

Открытие Хаббла было подтверждено современными данными.

Самые ранние галактики, которые наблюдали астрономы, были видны примерно 13 миллиардов лет назад.

Однако Вселенная расширилась с тех пор, как свет покинул эти галактики.

Это означает, что эти галактики сейчас расположены на расстоянии более 13 миллиардов световых лет.

Разница в возрасте этих галактик и их реальном расстоянии в настоящее время является доказательством того, что Вселенная действительно расширяется.

Какой формы Вселенная?

Какой формы Вселенная?

Знание формы Вселенной очень помогает определить, насколько она велика.

Тем не менее определение точной формы Вселенной остается проблемой, поскольку у нас нет технологий для межзвездных или межгалактических путешествий.

Хотя некоторые теории предполагают бесконечную Вселенную, мы знаем, что она имеет конечный возраст.

Следовательно, мы можем наблюдать только ее конечный объем.

Вселенная имеет три возможные формы согласно общей теории относительности Альберта Эйнштейна: плоская, открытая или закрытая.

  • Плоская Вселенная: имеет нулевую кривизну — плоскую как лист бумаги;
  • Открытая Вселенная: имеет отрицательную кривизну — в виде седла;
  • Замкнутая Вселенная: имеет положительную кривизну — сферическая форма.

Ее форма также скажет нам, является ли она конечной или бесконечной.

То есть, рухнет ли она в конце концов или будет продолжать расширяться вечно.

Астрономы используют космический микроволновый фон (CMB — cosmic microwave background), чтобы лучше понять форму Вселенной.

Реликтовое излучение — это излучение, оставшееся после Большого взрыва, и оно заполняет Вселенную.

Самые ранние фотоны этого излучения также помогают определить возраст Вселенной.

Зонд микроволновой анизотропии Уилкинсона (WMAP — Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) НАСА создал карту всего неба в микроволновом диапазоне.

Колебания температуры реликтового излучения выявили, что кривизна пространства находится в пределах 0,4% от «плоской» евклидовой.

Усовершенствованный телескоп «Планк» Европейского космического агентства (ЕКА) также дал те же результаты.

Эти результаты показывают, что Вселенная расширяется во всех направлениях, почти не имея положительной или отрицательной кривизны.

Из трех возможных форм плоская Вселенная является наиболее заметной моделью.

Если она действительно плоская, как лист бумаги, то Вселенная бесконечна и не имеет определенного размера.

Можем ли мы увидеть края Вселенной?

Можем ли мы увидеть края Вселенной?

Говоря о «крае» Вселенной, мы должны в первую очередь учитывать ее форму.

Ее форма говорит нам, является ли она конечной или бесконечной, и только тогда мы можем решить, есть ли у нее край или нет.

Вселенная до сих пор остается для нас большой загадкой.

С нашими нынешними знаниями и технологиями мы до сих пор не знаем ее точную форму.

Следовательно, у нас также нет возможности узнать, конечно это или бесконечно.

По большей части общий консенсус говорит нам о том, что существует большая вероятность того, что Вселенная может быть плоской и бесконечной.

Что мы знаем, так это то, что Вселенная имеет конечный возраст, и считается, что ей 13,8 миллиарда лет.

Кроме того, существует предел объема Вселенной, которую мы можем видеть — наблюдаемой Вселенной.

По сути, наблюдаемая Вселенная подобна краю нашего наблюдения.

Однако не существует физической границы, которая разделяла бы то, что находится внутри или вне его.

Край наблюдаемой Вселенной называется «горизонтом частиц» или «космологическим горизонтом».

По определению, горизонт частиц — это максимальное расстояние, которое мы можем видеть в текущий момент времени.

Опять же, у него нет видимого физического края, который сказал бы нам, где он заканчивается.

Сколько времени потребуется, чтобы добраться до края?

У нас нет возможности определить край всей Вселенной.

Достичь его тем более невозможно, потому что он постоянно расширяется.

Что мы знаем наверняка, так это то, что у нас есть горизонт частиц.

Этот теоретический предел составляет 46,5 миллиардов световых лет в радиусе от Земли.

С текущими знаниями и технологиями, которые у нас есть, вот сколько времени нам потребуется, чтобы достичь следующих космических пунктов назначения:

  • На Луну: от 1 до 3 дней;
  • Проксима Центавра (ближайшая звезда): 80 000 лет;
  • Большой карлик Канис (ближайшая галактика): 749 миллионов лет;
  • До края известной Вселенной (горизонт частиц): 225 триллионов лет.

Мы никогда не сможем добраться до края наблюдаемой Вселенной, не говоря уже о реальной Вселенной, даже если будем путешествовать со скоростью света.

Помимо отсутствия технологии, время в пути также намного превышает человеческую жизнь.

Не только это, мы также должны учитывать постоянное расширение пространства.

Так что даже если, скажем, мы сможем попасть туда через 225 триллионов лет, горизонт частиц уже сместился бы дальше из-за космической инфляции.

Вселенная одинока? Или есть больше, чем одна?

Вселенная одинока? Или есть больше, чем одна?

Один из многих оставшихся без ответа космологических вопросов заключается в том, существует ли более одной вселенной.

Точно так же, как мы не знаем ее точную форму и край, мы также не можем узнать, существует мультивселенная или нет.

Но у космологов и физиков есть свои теории.

Одна из теорий предполагает, что наша Вселенная — всего лишь одна из множества вселенных-пузырей.

Говорят, что после Большого взрыва космическая инфляция произошла в нескольких местах, в результате чего образовались различные пузыри или карманы.

Инфляция повлияла на эти пузыри по-разному.

Из-за этого физические правила в одной вселенной отличаются от правил в других.

Другая теория мультивселенной — это многомировая интерпретация (MWI — Many-Worlds Interpretation) квантовой механики.

В физике квантовая механика имеет дело с поведением крошечных частиц.

Например, если вы выстрелите крошечной частицей в другой объект, есть шанс, что она отскочит назад, пройдет через другой объект или, возможно, упадет.

Короче говоря, она имеет дело с различными вероятностями.

В нашей Вселенной мы видим только один результат наших действий.

Если мы ударим по мячу, он может полететь так или иначе, но не в обе стороны.

Однако в мультивселенной, вдохновленной квантовой механикой, мяч, который мы пнули, мог одновременно пойти разными путями в параллельных вселенных.

Хотя идея других вселенных действительно интересна, мы все еще не можем узнать, существуют они или нет.

Что мы знаем на данный момент, так это то, что лучше сначала понять нашу известную вселенную, прежде чем мы будем искать повсюду другие вселенные.

Больше фактов

  • Слово Вселенная происходит от латинского «universus». Оно означает «целое», поскольку оно включает в себя галактики, звезды, планеты и вообще все;
  • Пока открыто только 5% Вселенной. Из оставшихся 95% около 27% составляют темная материя, а 68% — темная энергия. Слово «темный» не имеет ничего общего с их окраской. Темная материя и темная энергия называются так потому, что остаются одной из самых больших загадок астрофизики;
  • Самые большие структуры во Вселенной называются сверхскоплениями и филаментами. Это большие группы галактик, простирающиеся на сотни миллионов световых лет в поперечнике. Большие пустые пространства между нитями называются «космическими пустотами»;
  • Вселенной около 13,8 миллиардов лет. Она примерно в три раза старше Земли, которой 4,5 миллиарда лет. Между тем, Млечному Пути 13,6 миллиарда лет, что всего на несколько миллионов лет моложе Вселенной;
  • Вселенная не только расширяется, но и ускоряется. Одним из доказательств этого является тот факт, что более дальние галактики также удаляются от нас быстрее. Загадочная темная энергия считается движущей силой этого ускорения;
  • Самая дальняя из когда-либо обнаруженных галактик — «GN-z11». Эта галактика, расположенная в созвездии Малой Медведицы, была замечена космическим телескопом НАСА «Хаббл» 13,4 миллиарда лет назад — через 400 миллионов лет после Большого взрыва. Учитывая красное смещение и расширение Вселенной, эта галактика находится на расстоянии около 32 миллиардов световых лет;
  • Ближайшая к нам галактика — карликовая галактика «Большого Пса». Являясь частью Местной группы, она расположена всего в 25 000 световых лет от Солнечной системы.

Если у вас остались вопросы или вы хотите оставить комментарий по этой статье - напишите его в разделе комментариев ниже.

До скорых встреч! Заходите!

Средний балл: 5