Metagalaxie

Universul observabil  este un concept din cosmologia Big Bang care descrie partea din univers care este trecutul absolut relativ la observator. Din punct de vedere al spațiului , aceasta este zona din care materia (în special radiația și, în consecință, orice semnale) ar avea timp să atingă locația actuală în timpul existenței Universului (în cazul umanității  - Pământul modern ), adică devin (fi) observabili. Limita Universului observabil este orizontul cosmologic , obiectele de pe el au o deplasare infinită spre roșu [1] . Numărul galaxiilor din Universul observabil este estimat la peste 500 de miliarde [2] .

Partea din Universul observabil disponibilă pentru studiu [3] prin metode astronomice moderne se numește Metagalaxia ; se extinde pe măsură ce instrumentele se îmbunătățesc [4] . În afara Metagalaxiei se află obiecte ipotetice extra-metagalactice. O metagalaxie poate fi fie o mică parte a Universului, fie aproape întregul [5] .

Imediat după apariția sa, Metagalaxia a început să se extindă [6] uniform și izotrop [7] . În 1929, Edwin Hubble [8] a descoperit o relație între deplasarea către roșu a galaxiilor și distanța lor (legea lui Hubble). La nivelul actual de idei, este interpretat ca o expansiune a Universului.

Unele teorii (cum ar fi majoritatea modelelor cosmologice inflaționiste) prevăd că întregul univers este mult mai mare decât observabilul .

Teoretic, granița Universului observabil atinge însăși singularitatea cosmologică , totuși, în practică, granița observațiilor este radiația cosmică de fond cu microunde . Este (mai precis, suprafața ultimei împrăștiere ) cea mai îndepărtată dintre obiectele Universului observate de știința modernă. În același timp, în momentul prezent, pe măsură ce timpul trece, suprafața observată a ultimei împrăștieri crește în dimensiune, astfel încât limitele Metagalaxiei cresc [9] , și, de exemplu, masa materiei observate în Universul crește.

Universul observabil poate fi, deși aproximativ, reprezentat ca o minge cu observatorul în centru. Distanțele în interiorul Metagalaxiei sunt măsurate în termeni de „deplasare spre roșu”, z [10] .

Accelerația expansiunii Universului observabil înseamnă că în natură nu există doar gravitația universală ( gravitația ), ci și antigravitația universală ( energia întunecată ), care prevalează asupra gravitației în Universul observabil [11] .

Metagalaxia nu este doar omogenă, ci și izotropă [12] .

În ipoteza „umflării Universului”, la scurt timp după apariția Universului, nu una, ci multe metagalaxii (inclusiv a noastră) s-ar putea forma dintr-un vid fals [13] .

În unele cazuri, conceptele de „Metagalaxie” și „Univers” sunt echivalate [14] .

Parametrii de bază

Raza Schwarzschild a întregului nostru Univers este comparabilă cu raza părții sale observabile [15] . Raza gravitațională a Metagalaxiei , unde G  este constanta gravitațională , c  este viteza luminii în vid ,  este masa caracteristică a Metagalaxiei [15] . Masa părții observabile a Universului este mai mare de 10 53 kg [16] . În zilele noastre, densitatea medie a materiei Metagalaxiei este neglijabilă, este aproape de 10 −27 kg/m 3 [15] , ceea ce este echivalent cu masa a doar câțiva atomi de hidrogen pe metru cub de spațiu. În partea observabilă a Universului există mai mult de 1087 de particule elementare [16] , în timp ce cea mai mare parte a acestui număr sunt fotonii și neutrinii , iar particulele de materie obișnuită ( nucleoni și electroni ) reprezintă o mică parte - aproximativ 1080 . particule [15] .

Conform datelor experimentale, constantele fizice fundamentale nu s-au schimbat pe durata de viață caracteristică a Metagalaxiei [15] [17] .

Dimensiune

Mărimea Universului observabil datorită nestationarității spațiu-timpului său  - expansiunea Universului  - depinde de ce definiție a distanței să acceptăm. Distanța de comutare până la cel mai îndepărtat obiect observabil - suprafața ultimei împrăștieri a CMB  - este de aproximativ 14 miliarde de parsecs sau 14 gigaparsecs ( 46 miliarde sau 4,6⋅10 10 ani lumină) în toate direcțiile. Astfel, Universul observabil este o minge cu un diametru de aproximativ 93 de miliarde de ani-lumină și centrată în sistemul solar (locația observatorului) [18] . Volumul Universului este aproximativ egal cu 3,5⋅10 80 m 3 sau 350 quinvigintillion m³, ceea ce este aproximativ egal cu 8,2⋅10 180 volume Planck . Trebuie remarcat faptul că lumina emisă de cele mai îndepărtate obiecte observabile la scurt timp după Big Bang a călătorit până la noi doar 13,8 miliarde de ani lumină, ceea ce este mult mai mică decât distanța însoțitoare de 46 de miliarde de ani lumină. ani (egal cu distanța curentă propriu -zisă ) față de aceste obiecte, din cauza expansiunii Universului. Expansiunea supraluminală aparentă a orizontului particulelor Universului nu contrazice teoria relativității, deoarece această viteză nu poate fi folosită pentru transmiterea superluminală a informațiilor și nu este viteza de mișcare în cadrul inerțial de referință al oricărui observator [19] .

Cel mai îndepărtat obiect observabil de pe Pământ (cunoscut din 2016), fără a număra CMB , este o galaxie desemnată GN-z11 . Are o deplasare spre roșu de z = 11,1 , lumina a venit din galaxie timp de 13,4 miliarde de ani , adică s-a format la mai puțin de 400 de milioane de ani după Big Bang [20] . Datorită expansiunii universului, distanța însoțitoare până la galaxie este de aproximativ 32 de miliarde de ani lumină . GN-z11 este de 25 de ori mai mic ca dimensiune decât Calea Lactee și de 100 de ori mai mic ca masă decât stelele. Rata observată de formare a stelelor este estimată a fi de 20 de ori mai mare decât cea actuală pentru Calea Lactee.

Obiecte extrametagalactice

Obiectele extrametagalactice sunt lumi ipotetice [6] care apar ca urmare a tranzițiilor de fază ale vidului fizic în afara și independent de Universul nostru observabil format ca urmare a Big Bang-ului . În esență, sunt universuri paralele și fac parte din structuri mai mari: Universul sau Multiversul . Ele pot pulsa, extinzându-se și contractându-se din punctul de vedere al unui observator extern [6] .

În ipoteza „ principiului antropic ” alte Metagalaxii sunt lumi ale altor constante fundamentale [21] .

Întrebări nerezolvate în fizică legate de universul observabil

De ce universul observabil conține doar materie obișnuită, în timp ce antimateria este produsă doar la scară limitată? [22]

Structura la scară largă a universului

Deja la începutul secolului al XX-lea , se știa că stelele sunt grupate în grupuri de stele , care, la rândul lor, formează galaxii . Mai târziu, au fost găsite grupuri de galaxii și superclustere de galaxii . Un supercluster este cel mai mare tip de asociație de galaxii care include mii de galaxii [23] . Forma unor astfel de ciorchini poate varia, de la un lanț precum lanțul Markarian , la pereți precum marele zid al lui Sloane . Ar fi rezonabil să presupunem că această ierarhie se extinde în mod arbitrar la mai multe niveluri, dar în anii 1990, Margaret Geller și John Hukra au descoperit că, la o scară de ordinul a 300 de megaparsecs , Universul este practic omogen [24] și este o colecție de clustere filamentare de galaxii separate prin zone în care practic nu există materie luminoasă. Aceste zone ( goluri , goluri , goluri englezești  ) au o dimensiune de ordinul a sute de megaparsecs.

Firele și golurile pot forma structuri locale extinse relativ plate, care sunt numite „pereți”. Primul astfel de obiect observabil la suprascală a fost Marele Zid CfA2 , situat la 200 de milioane de ani lumină de Pământ și având o dimensiune de aproximativ 500 de milioane de ani lumină. ani și o grosime de numai 15 milioane sv. ani. Ultimele sunt Huge Group of Quasars , descoperit în noiembrie 2012 , care are o dimensiune de 4 miliarde sv. ani și a deschis în noiembrie 2013 Marele Zid al lui Hercules-Corona de Nord cu o dimensiune de 10 miliarde sv. ani.

Note

  1. ^ „Dincolo de orizontul de evenimente din univers” Arhivat 14 martie 2012 la Wayback Machine , Vokrug Sveta, nr. 3 (2786), martie 2006 - o descriere calitativ populară a conceptului de marginea Universului observabil (orizont de evenimente, particule orizontul și sfera Hubble).
  2. ↑ http://www.dailygalaxy.com/my_weblog/2013/06/500-billion-a-universe-of-galaxies-some-older-than-milky-way.html Arhivat 24 martie 2014 la Wayback Machine .
  3. ↑ Expansiunea Universului . Data accesului: 14 decembrie 2015. Arhivat din original pe 28 februarie 2017.
  4. ↑ E. B. Gusev. Universul ca obiect al științei . Astronet . Data accesului: 17 ianuarie 2015. Arhivat 2012-032-14.
  5. ↑ Distribuția galaxiilor în spațiu. Structura și evoluția Universului . Consultat la 31 mai 2015. Arhivat din original la 18 decembrie 2015.
  6. ↑ 1 2 3 Introduction to Philosophy Copie de arhivă din 19 ianuarie 2013 la Wayback Machine  - M .: Politizdat, 1989. Part 2. - P. 85.
  7. ↑ I. L. Genkin. Viitorul Universului . Astronet (2 martie 1994). Consultat la 7 februarie 2014. Arhivat din original pe 19 februarie 2008.
  8. ↑ „Minimul fizic” la începutul secolului XXI Academicianul Vitaly Lazarevich Ginzburg Astrofizică . Preluat la 24 martie 2014. Arhivat din original la 9 februarie 2014.
  9. ↑ Academicianul Vitali Lazarevich Ginzburg . Astrofizica . Elements.ru . Preluat la 24 martie 2014. Arhivat din original la 9 februarie 2014.
  10. ↑ Astronomia Metagalaxiei . Consultat la 6 septembrie 2015. Arhivat din original la 17 octombrie 2015.
  11. ↑ Insule din oceanul energiei întunecate. Igor Karachentsev, Artur Chernin. „În lumea științei” Nr. 11, 2006. Energia întunecată . Consultat la 23 noiembrie 2015. Arhivat din original pe 24 noiembrie 2015.
  12. ↑ Astronomia modernă: noi direcții și noi probleme. Structura regiunii observabile a universului - metagalaxia . Consultat la 6 septembrie 2015. Arhivat din original la 6 martie 2016.
  13. ↑ CÂTE UNIVERS SUNT ÎN UNIVERS? . Consultat la 23 noiembrie 2015. Arhivat din original pe 8 noiembrie 2015.
  14. ↑ Probleme cheie în cursul școlar de astronomie. Sinteza elementelor din Univers. . Data accesului: 14 decembrie 2015. Arhivat din original pe 28 februarie 2017.
  15. ↑ 1 2 3 4 5 Parametrii de bază ai Metagalaxiei . Astronet . Data accesului: 16 ianuarie 2015. Arhivat din original pe 2 aprilie 2015.
  16. ↑ 1 2 Cele mai multe chipuri ale universului Andrei Dmitrievich Linde, Universitatea Stanford (SUA), profesor . Preluat la 12 mai 2015. Arhivat din original la 10 mai 2015.
  17. ↑ Model cosmologic standard . Data accesului: 28 iulie 2015. Arhivat din original pe 29 iulie 2015.
  18. ↑ WolframAlpha . Consultat la 29 noiembrie 2011. Arhivat din original pe 4 iulie 2012.
  19. ↑ Davis Tamara M. , Lineweaver Charles H. Expanding Confusion: Common Misconceptions of Cosmological Horizons and the Superluminal Expansion of the Universe // Publications of the Astronomical Society of Australia. - 2004. - Vol. 21. - P. 97-109. — ISSN 1323-3580 . - doi : 10.1071/AS03040 . — arXiv : astro-ph/0310808 .
  20. ↑ Oesch PA, et al. O galaxie remarcabil de luminoasă la z=11,1 măsurată cu spectroscopie grismă a telescopului spațial Hubble  //  arXiv:1603.00461 [astro-ph] : journal. - 2016. - 1 martie. Arhivat din original pe 10 februarie 2017.
  21. ↑ Principiul cosmologic antropic M.K. Guseykhanov Principiul cosmologic antropic . Data accesului: 14 decembrie 2015. Arhivat din original pe 22 decembrie 2015.
  22. ↑ John Mather . De la Big Bang la telescopul spațial James Webb și noile premii Nobel . Elements.ru. Data accesului: 24 martie 2014. Arhivat din original pe 7 februarie 2014.
  23. ↑ Bahcall, Neta A. Structura la scară largă în univers indicată de clustere de galaxii  // Revizuire  anuală a astronomiei și astrofizicii : jurnal. - 1988. - Vol. 26 . - P. 631-686 . - doi : 10.1146/annurev.aa.26.090188.003215 .  (Engleză)
  24. ↑ MJ Geller & JP Huchra, Science 246 , 897 (1989). . Consultat la 18 septembrie 2009. Arhivat din original la 21 iunie 2008.

Literatură

Link -uri

  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii
 Locația Pământului în spațiul cosmic
Pământ → Sistem solar → Nor local interstelar → Bulă locală → Centura Gould → Brațul Orion → Calea Lactee → Subgrup Calea Lactee → Grup local → Frunză locală → Supercluster local de galaxii → Laniakea → Complexul superclusterului Pești-Cetus → Volum Hubble → Metagalaxie → Univers → ? multivers                             
Semnul „ → ” înseamnă „inclus în” sau „face parte din”
 Cosmologie
Concepte și obiecte de bază
Istoria Universului
Structura Universului
Concepte teoretice
Experimente
Portal: Astronomie