Метагалактика

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Hubble Ultra Deep Field — снимок «Хаббла». Справа — увеличенное изображение галактики в разных диапазонах
Космология
Ilc 9yr moll4096.png
Изучаемые объекты и процессы
История Вселенной
Наблюдаемые процессы
Теоретические изыскания

Наблюда́емая Вселе́нная — понятие в космологии Большого Взрыва, описывающее часть Вселенной, являющуюся абсолютным прошлым относительно наблюдателя. С точки зрения пространства, это область, из которой материя (в частности, излучение, и, следовательно, любые сигналы) успела бы за время существования Вселенной достичь нынешнего местоположения (в случае человечества — современной Земли), то есть быть наблюдаемыми. Границей наблюдаемой Вселенной является космологический горизонт, объекты на нём имеют бесконечное красное смещение[1]. Число галактик оценивается более чем в 500 млрд[2].

Часть наблюдаемой Вселенной, доступной для изучения[3] современными астрономическими методами, называется Метагала́ктикой; она расширяется по мере совершенствования приборов[4]. За пределами Метагалактики располагаются гипотетические внеметагалактические объекты. Метагалактика может быть или малой частью Вселенной или почти всей[5].

Сразу после своего появления Метагалактика начала расширяться[6] однородно и изотропно[7]. Расширение было открыто в 1929 году Эдвином Хабблом[8].

Некоторые теории (например, большинство инфляционных космологических моделей) предсказывают, что полная Вселенная имеет размер намного больший, чем наблюдаемая[⇨].

Теоретически, граница наблюдаемой Вселенной доходит до самой космологической сингулярности, однако на практике границей наблюдений является реликтовое излучение. Именно оно (точнее, поверхность последнего рассеяния) является наиболее удалённым из объектов Вселенной, наблюдаемых современной наукой. В то же время в настоящий момент по мере хода времени наблюдаемая поверхность последнего рассеяния увеличивается в размерах, так что границы Метагалактики растут[9], и растёт, например, масса наблюдаемого вещества во Вселенной.

Наблюдаемую Вселенную можно, хотя и грубо, представлять как шар с наблюдателем в центре. Расстояния в пределах Метагалактики измеряются в терминах «красного смещения», z[10].

Ускорение расширения наблюдаемой Вселенной означает, что в природе имеется не только всемирное тяготение (гравитация), но и всемирное антитяготение (тёмная энергия), которое преобладает над тяготением в наблюдаемой Вселенной[11].

Метагалактика не только однородна, но и изотропна[12].

В гипотезе «раздувающейся Вселенной» из ложного вакуума вскоре после появления Вселенной могла образоваться не одна, а множество метагалактик (в том числе и наша)[13].

В некоторых случаях понятия «Метагалактика» и «Вселенная» приравнивают[14].

Основные параметры[править | править вики-текст]

Радиус Шварцшильда всей нашей Вселенной значительно превосходит радиус наблюдаемой её части[15]. Гравитационный радиус Метагалактики [16], где G — гравитационная постоянная, с — скорость света в вакууме,  — характерная масса Метагалактики[16]. Масса наблюдаемой части Вселенной — больше 1053 кг[17]. В наше время средняя плотность вещества Метагалактики ничтожно мала, она близка к величине 10−28 кг/мз[18]. В наблюдаемой части Вселенной более 1087 элементарных частиц[19].

Согласно экспериментальным данным, фундаментальные физические постоянные не изменялись за характерное время существования Метагалактики[16][20].

Размер[править | править вики-текст]

Художественное изображение Наблюдаемой Вселенной в логарифмическом масштабе. В центре Солнечная система, далее наша галактика Млечный Путь, соседние и дальние галактики, крупномасштабная структура Вселенной и реликтовое излучение. По краю изображена невидимая плазма Большого взрыва.

Размер наблюдаемой Вселенной из-за нестационарности её пространства-времени — расширения Вселенной — зависит от того, какое определение расстояния принять. Сопутствующее расстояние до самого удалённого наблюдаемого объекта — поверхности последнего рассеяния реликтового излучения — составляет около 14 миллиардов парсек или 14 000 Мпк (46 миллиардов или 4,6 × 1010 световых лет) во всех направлениях. Таким образом, Метагалактика представляет собой шар[21] диаметром около 93 миллиардов световых лет[22]. Так как сопутствующее пространство Метагалактики почти евклидово, сопутствующий объём Метагалактики составляет примерно 11,5 трлн мпк3, то есть 3,5 × 1080 кубических метров или 4,1 × 1032 кубических световых лет. Известно, что полная Вселенная простирается далее границ наблюдаемой Вселенной[23]. Радиус наблюдаемой Вселенной 13,7 млрд световых лет[24].

Самый удалённый от Земли наблюдаемый объект, не считая реликтового излучения, — галактика, получившая обозначение GN-z11. Она имеет красное смещение z = 11,1, свет шёл от галактики 13,4 миллиарда лет, то есть она сформировалась через 400 миллионов лет после Большого взрыва[25]. Вследствие расширения Вселенной, сопутствующее расстояние до галактики составляет около 32 миллиардов световых лет. GN-z11 в 25 раз меньше Млечного Пути по размеру и в 100 раз меньше по массе звезд. Наблюдаемая скорость звездообразования оценочно в 20 раз превышает современную для Млечного Пути.

Внеметагалактические объекты[править | править вики-текст]

Внеметагалактические объекты — гипотетические миры[26], которые возникают в результате фазовых переходов физического вакуума вне и независимо от образованной в результате Большого Взрыва нашей Метагалактики (Наблюдаемой Вселенной). По сути своей, они являются параллельными вселенными, и входят в состав больших структур: Вселенной или Мультивселенной. Могут пульсировать, расширяясь и сжимаясь с точки зрения внешнего наблюдателя[26].

В гипотезе «антропного принципа» другие Метагалактики — это миры иных фундаментальных констант[27].

Нерешённые вопросы физики, связанные с наблюдаемой Вселенной[править | править вики-текст]

Почему в наблюдаемой Вселенной существует только обычная материя, а антиматерия рождается только в ограниченных масштабах?[23]

Крупномасштабная структура Вселенной[править | править вики-текст]

Уже в начале XX века было известно, что звёзды группируются в звёздные скопления, которые, в свою очередь, образуют галактики. Позже были найдены скопления галактик и сверхскопления галактик. Сверхскопление — самый большой тип объединения галактик, включает в себя тысячи галактик.[28]. Форма таких скоплений может быть различна: от цепочки, такой как цепочка Маркаряна, до стен, как великая стена Слоуна. Разумно было бы предположить, что эта иерархия распространяется дальше на сколь угодно много уровней, но в 1990-е Маргарет Геллер и Джон Хукра выяснили, что на масштабах порядка 300 мегапарсек Вселенная практически однородна[29] и представляет собой совокупность нитевидных скоплений галактик, разделённых областями, в которых практически нет светящейся материи. Эти области (пустоты, войды, англ. voids) имеют размер порядка сотни мегапарсек.

Нити и пустоты могут образовывать протяжённые относительно плоские локальные структуры, которые получили название «стен». Первым таким наблюдаемым сверхмасштабным объектом стала Великая Стена CfA2, находящаяся в 200 миллионах световых лет и имеющая размер около 500 млн св. лет и толщину всего 15 млн св. лет. Последними являются открытая в ноябре 2012 года Громадная группа квазаров, имеющая размер 4 млрд св. лет., и открытая в ноябре 2013 года Великая стена Геркулес-Северная Корона размером 10 млрд св. лет.

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. «За горизонтом вселенских событий», Вокруг Света, № 3 (2786), Март 2006 — качественное популярное описание понятия края наблюдаемой Вселенной (горизонт событий, горизонт частиц и сфера Хаббла).
  2. http://www.dailygalaxy.com/my_weblog/2013/06/500-billion-a-universe-of-galaxies-some-older-than-milky-way.html.
  3. Расширение Вселенной
  4. Е. Б. Гусев. Вселенная как объект науки. Проверено 17 января 2015. Архивировано из первоисточника 2012-032-14.
  5. Распределение галактик в пространстве. Структура и эволюция Вселенной
  6. Введение в философию — М.: Политиздат, 1989. Ч.2. — С.85.
  7. И.Л. Генкин. Будущее Вселенной. Астронет (2 марта 1994). Проверено 7 февраля 2014. Архивировано из первоисточника 19 февраля 2008.
  8. «Физический минимум» на начало XXI века Академик Виталий Лазаревич Гинзбург Астрофизика
  9. Академик Виталий Лазаревич Гинзбург. Астрофизика. Элементы.ру. Проверено 24 марта 2014. Архивировано из первоисточника 9 февраля 2014.
  10. Астрономия метагалактики
  11. Острова в океане темной энергии Игорь Караченцев, Артур Чернин «В мире науки» № 11, 2006 Темная энергия
  12. Современная астрономия: новые направления и новые проблемы Структура наблюдаемой области вселенной — метагалактики
  13. СКОЛЬКО ВСЕЛЕННЫХ ВО ВСЕЛЕННОЙ?
  14. Ключевые проблемы в школьном курсе астрономии Синтез элементов во Вселенной.
  15. Black Holes. — P. 298.
  16. 1 2 3 Основные параметры Метагалактики
  17. Многоликая Вселенная Андрей Дмитриевич Линде, Стэнфордский университет (США), профессор
  18. ВЗРЫВ, ПОРОДИВШИЙ НАШУ ВСЕЛЕННУЮ
  19. Многоликая Вселенная Андрей Дмитриевич Линде, Стэнфордский университет (США), профессор
  20. Стандартная космологическая модель
  21. КОСМОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТИНА МИРА, ВЫТЕКАЮЩАЯ ИЗ ГИПОТЕЗЫ О ФРАКТАЛЬНОЙ ВСЕЛЕННОЙ Введение
  22. WolframAlpha. Проверено 29 ноября 2011. Архивировано из первоисточника 5 июля 2012.
  23. 1 2 Джон Мазер. От Большого взрыва — к Космическому телескопу имени Джеймса Вебба и новым Нобелевским премиям. Элементы.ру. Проверено 24 марта 2014. Архивировано из первоисточника 7 февраля 2014.
  24. От Большого взрыва — к Космическому телескопу имени Джеймса Вебба и новым Нобелевским премиям Джон Мазер, Центр космических полетов имени Годдарда, Мэриленд, США Публичная лекция фонда «Династия», 27 октября 2009 года, Москва, конференц-зал информационного агентства РИА «Новости»
  25. Oesch P. A., et al. (2016-03-01). «A Remarkably Luminous Galaxy at z=11.1 Measured with Hubble Space Telescope Grism Spectroscopy». arXiv:1603.00461 [astro-ph].
  26. 1 2 Введение в философию — М.: Политиздат, 1989. Ч. 2. — С. 85.
  27. Антропный космологический принцип М. К. Гусейханов Антропный космологический принцип
  28. Bahcall, Neta A. (1988). «Large-scale structure in the universe indicated by galaxy clusters». Annual review of astronomy and astrophysics 26: 631—686. DOI:10.1146/annurev.aa.26.090188.003215.  (англ.)
  29. M. J. Geller & J. P. Huchra, Science 246, 897 (1989).

Литература[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]