какова плотность метагалактики к чему это приводит
Какова плотность метагалактики к чему это приводит
Вселенная безгранична, однако наблюдать мы можем лишь ее ограниченную часть. Современные мощные телескопы сделали доступной для исследования гигантскую область, содержащую более миллиарда галактик. Эту наблюдаемую область Вселенной и называют Метагалактикой.
Важнейшим свойством Метагалактики является ее расширение. Оно заключается в том, что средние расстояния между галактиками увеличиваются со временем. Это приводит к постепенному уменьшению средней плотности вещества в Метагалактике. Скорость удаления друг от друга галактик (и их скоплений) пропорциональна расстоянию между ними (см. Расширение Вселенной).
Точных размеров Метагалактики назвать нельзя. В расширяющейся Метагалактике само понятие расстояния до очень далеких объектов становится сложным и неоднозначным. Ориентировочно можно считать, что радиус Метагалактики составляет несколько тысяч мегапарсек.
У Метагалактики нет каюого-либо физически выделенного центра или определенного направления движения. Нет, например, оси вращения, нет «края», вблизи которого плотность вещества уменьшалась бы. За пределами Метагалактики свойства и распределение вещества, скорее всего, такие же, как и в ней.
Распределение галактик и их скоплений в Метагалактике не совсем хаотично. На масштабах в десятки мегапарсек заметна характерная ячеистая структура, которую они образуют в пространстве. Объяснение такой крупномасштабной структуры ученые ищут в условиях рождения галактик, существовавших миллиарды лет назад, на ранних стадиях расширения Метагалактики.
§ 2. Полная плотность Метагалактики
Если сложить относительные плотности всех четырех видов космической энергии, то увидим, что эта суммарная относительная плотность близка к единице, если только не в точности ей равна:
где ilv(h) — плотность, связанная с ненулевым значением Л (ее часто обозначают Qa(U)), (^o) — плотность темной материи, (to) — плотность обычной (барионной) материи, Qr(U) — плотность реликтового излучения.
Это очень важное обстоятельство, которое фактически прояснилось только с открытием космического вакуума. От величины полной плотности зависит (как мы говорили в главе 1) тип динамики космологического расширения и знак кривизны трехмерного сопутствующего пространства. К сожалению, при современной точности определения постоянной Хаббла данные о плотностях, входящих в выражение (2.23), совместимы как с открытой и плоской [93, 278], так, вообще говоря, и с закрытой космологическими моделями.
Если полная относительная плотность точно равна единице, то это отвечает плоской модели и расширение происходит по параболическому закону, а трехмерное пространство является плоским, евклидовым. В открытой модели эта сумма относительных плотностей меньше единицы, а в закрытой больше.
Ничто в космологических данных не противоречит точному равенству Г2(£о) = 1; но тогда это равенство должно иметь место всегда — и сейчас, и в прошлом Вселенной, и в ее будущем:
Мерой искривленности пространства, т. е. отклонения пространства от плоского, служит — и в теории и в наблюдениях — величина |П — 1|, где, как и выше, Q — суммарная плотность всех видов космической энергии, деленная на критическую плотность. Действительно, в случае плоского пространства эта величина тождественно обращается в нуль; а для искривленного пространства она отлична от нуля и тем больше по величине, чем сильнее искривленность.
Точность наблюдений в космологии непрерывно повышается. Благодаря этому интервал допустимых значений Q(to) все более и более сокращается. Замечательно, что при этом он стягивается к значению Q(to) — 1. Это означает, что реальное трехмерное пространство является строго плоским, или почти плоским.
По оценке, которая многими сейчас рассматривается как консервативная (т. е. осторожная, не претендующая на рекорды, но зато подтвержденная одновременно несколькими независимыми способами), интервал допустимых значений выглядит так:
Если в 1970-е гг. ширина интервала измерялась двумя порядками величины, то к началу нашего века этот интервал составлял всего 40 % — прогресс очень значительный.
Соответствующая количественная мера искривленности пространства в современную эпоху
Однако в 2003 г. были опубликованы рекордные по объявленной точности данные о феномене почти плоского пространства [145]. Согласно наблюдательным результатам космической программы WMAP, о которой уже упоминалось выше,
Это означает, что вероятное значение Q(t0) лежит в пределах от 1 до 1,04, если взять интервал шириной в две стандартные ошибки измерений. Ширина интервала составляет здесь всего 4 %!
Правда, нужно сразу заметить, что не все астрономы уверены в том, что точность измерений в этом случае действительно столь высока. Некоторые сомнения по этому поводу выглядят, как кажется, основательно, и потому в ряде работ предпочтение все еще отдается консервативным оценкам, о которых только что говорилось.
В этом допущении и строится современная стандартная космологическая модель, т. е. такое описание мира, которое согласуется со всей совокупностью космологических наблюдений. Если эта модель верна, то устройство Метагалактики — и по динамике, и по геометрии — оказывается самым простым из всех вариантов, допускаемых теорией. Далее мы опишем главные черты стандартной космологической модели и того, как проявляется в ней антитяготение космического вакуума.
Но почему полная космическая плотность равна критической или весьма близка к ней? Какова физическая причина, которая это обусловила? Случайность это или проявление какой-то фундаментальной закономерности? К этим вопросам мы далее еще вернемся.
Метагалактика
Содержание
История исследований
Возможности конкретного исследования Метагалактики открылись после того, как в 20-х гг. 20 в. при помощи наибольших тогда телескопов удалось доказать, что многие из известных ранее светлых туманностей, звёздная природа которых долгое время оставалась под сомнением, являются в действительности гигантскими звёздными системами, подобными нашей Галактике (см. Внегалактическая астрономия).
Детальные исследования внегалактических объектов привели к открытию галактик разных типов, в частности радиогалактик, квазаров и др. В пространстве между галактиками находятся отдельные звёзды, а также межгалактический газ, космические лучи, электромагнитное излучение; внутри скоплений галактик, по-видимому, иногда содержится и космическая пыль (см. Межгалактическая среда ).
Структура метагалактики
Так, например, наша Галактика и около полутора десятков ближайших к ней галактик являются членами небольшого скопления, т. н. местной группы галактик. Последняя, по-видимому, входит в состав гигантского облака, в центральном ядре которого находится скопление, содержащее несколько тысяч галактик и видимое в созвездиях Девы и Волос Вероники на расстоянии около 12—14 млн. пс (около 40 млн. световых лет ) от нас. С помощью наиболее мощных телескопов можно наблюдать объекты находящиеся на расстоянии до 15 млрд. световых лет. О размерах, форме и строении Метагалактики в целом пока ничего не известно.
Распределение галактик в масштабе всей известной части Метагалактики не обнаруживает систематического падения плотности в каком-либо направлении, что могло бы указывать на приближение к границам Метагалактики. Отсутствие такого падения плотности может свидетельствовать об относительно малых размерах известной нам области по сравнению с размерами Метагалактики. Каковы бы ни были эти размеры, Метагалактику нужно рассматривать как огромную, но конечную совокупность галактик, обладающую в течение длительного времени определёнными особенностями строения и движения. К таким особенностям может относиться и взаимное удаление галактик, охватывающее всю Метагалактику или её часть.
Т.о., Метагалактика представляет собой конечное и преходящее структурное образование во Вселенной, содержащей, в частности, бесчисленное множество галактик.
Что такое Метагалактика
Что такое Метагалактика? Эта вся обозримая Вселенная, которую мы можем увидеть с помощью мощнейших телескопов и другого оборудования. Это все возможные галактики, звездные системы и скопления, которые доступны нашему взору. В таких масштабах не то что Земля, весь Млечный путь является лишь песчинкой. Метагалактика исследуется с помощью телескопов, таких, как проект «Телескоп Горизонт Событий», который подарил нам первую настоящую фотографию черной дыры. Такое оборудование позволяет заглянуть в самые дальние уголки космоса.
Структура
Вещество Метагалактики распространено неравномерно, есть места с высокой плотностью, есть полностью пустые. Галактики собираются в группы, и даже супергруппы – облака, которые могут состоять из нескольких тысяч таких систем. Млечный Путь тоже является частью такого облака, ядро которого находится относительно недалеко от нас на расстоянии в 40 миллионов световых лет в созвездиях Волосы Вероники и Дева.
До сих пор мы очень мало знаем о составе, форме и истинных размерах Метагалактики. Скорее всего, наша Вселенная безгранична, так как нам до сих пор не удалось увидеть изменения в плотности расположения звездных систем. Но, возможно, наше оборудование просто способно исследовать лишь небольшую ее часть.
Структура метагалактики
Размеры
Вы уже знаете, что Метагалактика – это обозримая Вселенная, которая расширяется с самого Большого Взрыва – момента ее возникновения. Мы определяем ее «границы» по реликтовому излучению, и то место, где заканчивается это рассеивание является последним, что мы в состоянии исследовать. Таким образом был вычислен примерный радиус Метагалактики. Он составляет 46 миллиардов световых лет. Но, каким бы он ни был, мы в любом случае не сможем заглянуть дальше, чем на 14 миллиардов световых лет, так как 14 млрд лет – это предполагаемый возраст Вселенной. И, учитывая, что свет движется всегда с одинаковой скоростью, даже если за этими границами есть что-то еще, мы не в состоянии этого увидеть, потому что свет оттуда до нас до сих пор не дошел.
Мы уже как-то рассуждали на тему, что находится на краю Вселенной, и даже это лишь догадки. А то, что может происходить за ее пределами, мы, скорее всего, так никогда и не узнаем.
Структура метагалактики
Знаете ли вы, что наблюдаете, рассматривая ночное небо в телескоп, например, марки Levenhuk из интернет-магазина «Четыре глаза»? Многие ответят: звезды и их скопления, планеты и кометы.
Но не только: все, что можно увидеть за пределами земной атмосферы с помощью телескопа, – метагалактика. Это намного больше, чем отдельная галактика, но меньше, чем Вселенная. И наша планета Земля тоже является ее частью. Разберемся, что такое метагалактика, какова ее структура.
Метагалактика – скопление галактик
Понятие метагалактики ученые объясняют просто. Под метагалактикой подразумевается скопление галактик. В той части Вселенной, которую мы можем наблюдать, их больше миллиарда. Современные телескопы помогают людям заглянуть на несколько миллиардов световых лет в разных направлениях от Земли.
Млечный путь – тоже галактика: именно в нем находится наша Солнечная система. И чем более мощными становятся телескопы, тем больше способны увидеть люди новых галактик – гигантских звездных систем.
Галактики не одинаковы. Между ними располагаются отдельные звезды, не входящие в состав ни одной из галактик. В этом пространстве также присутствуют электромагнитное излучение и межгалактический газ. А в скоплениях галактик бывает космическая пыль. Галактики создают группы (скопления), собираясь в «компании» по несколько десятков, сотен и тысяч. Млечный путь входит в одну из таких малых групп.
Структура метагалактики только изучается. Ученые не знают, каковы ее размеры, форма и точное строение. На сегодняшний день не удалось выяснить, где она заканчивается. О приближении к ним могло бы сигнализировать снижение плотности галактик, но этого не наблюдается. И это может говорить о том, что людям известна лишь небольшая часть Вселенной, а сама она и ее составляющие огромны.
Но, по мнению исследователей, границы у метагалактики все-таки имеются – как пространственные, так и временные. Строится и движется она по определенным законам. Один из них заключается в том, что галактики взаимно удалены друг от друга и не сливаются в единое образование. Сама же Вселенная бесконечная и вечна.
Наблюдаемая «Хабблом» галактика.
Изображение с сайта ru.wikipedia.org
4glaza.ru
Август 2021
Статья одобрена экспертом: Марина Атланова
Использование материала полностью для общедоступной публикации на носителях информации и любых форматов запрещено. Разрешено упоминание статьи с активной ссылкой на сайт www.4glaza.ru.
Производитель оставляет за собой право вносить любые изменения в стоимость, модельный ряд и технические характеристики или прекращать производство изделия без предварительного уведомления.
Другие обзоры и статьи о телескопах и астрономии:
Обзоры оптической техники и аксессуаров:
Статьи о телескопах. Как выбрать, настроить и провести первые наблюдения:
Все об основах астрономии и «космических» объектах: