Submit to our newsletter to receive exclusive stories delivered to you inbox!
Энджелл
Что будет происходить, если плотность Метагалактики будет меньше 10 в минус 26 кг/м3?
Лучший ответ:
Зачетный Опарыш
Расширение метагалактики сменится сжатием.
Например, если плотность материи меньше, чем величина, порядок которой 10-26 кг/м3, то мы живем в «открытом» мире, т. е. в бесконечной Вселенной, в которой галактики всегда будут удаляться друг от друга. Данные о средней плотности (≈ 10-28 кг/м3) как будто бы указывают на этот случай. Но если, например, будет показано, что в галактиках и скоплениях галактик существуют какие-либо скрытые массы вещества (а не исключено, что «невидимое вещество» составляет более 90% массы вещества, из которого состоит наша Вселенная), то иной окажется средняя плотность. Тогда в отдаленном будущем расширение Метагалактики сменится сжатием. Однако даже в случае «закрытого» мира Вселенная не имеет никаких границ — она конечна, но и безгранична. Дело в том, что гигантские массы вещества искривляют пространство, оно перестает быть евклидовым, в нем лучи света не распространяются прямолинейно, а прямая линия уже не будет кратчайшим расстоянием между двумя точками. В евклидовом пространстве бесконечность и безграничность совпадают, например плоскость (двухмерное евклидово пространство) бесконечна и безгранична. Пример двухмерного неевклидова, искривленного пространства — сфера. Сфера не имеет границ, она безгранична, но конечна, и ее площадь мы умеем вычислять. Трудно наглядно представить себе искривленное трехмерное пространство, но и оно, подобно двухмерному неевклидову пространству, может быть безграничным и конечным.
Что будет происходить если плотность метагалактики будет меньше 10 26 кг м3
Рис. 102. Центральная часть скопления галактик в созвездии Волосы Вероники.
Ближайшеек нам скопление галактик находится в созвездии Девы и насчитывает сотни крупных галактик. Расстояние до него порядка 20 Мпк, это система диаметром более 6 Мпк. Крупные скопления галактик находятся в созвездиях Волосы Вероники, Северная Корона, Геркулес и др. (рис. 102).
Не входят ли скопления в состав еще больших систем? Данные внегалактической астрономии указывают на то, что, возможно, существует Местное сверхскопление галактик, насчитывающее примерно 10 тыс. галактик и имеющее диаметр около 50 Мпк. В его центре расположено скопление галактик в созвездии Девы. Открыто несколько десятков других сверхскоплений (два ближайших находятся от нас на расстоянии 100 Мпк). Таким образом, Вселенной на самых разных уровнях присуща структурность: от ядер атомов до гигантских сверхскоплений галактик.
Рис. 103. Крупномасштабная структура Вселенной.
Вообразимсебе достаточно большую «сеть», содержащую множество ячеек. Если не обращать внимания на индивидуальные особенности каждой отдельно взятой ячейки, то в больших масштабах ее различные части выглядят сходным образом.
Мы рассматривали картину распределений сверхскоплений галактик в проекции на небесную сферу. А каково их пространственное распределение? Оказывается, «пустоты» существуют не только внутри ячеек. Недавно они обнаружены (и названы «черными областями») при исследовании распределения галактик в пространстве: найдены огромные объемы пространства (порядка миллиона кубических мегапарсек), в которых галактик пока не обнаружено.
В свете этих открытий пространственной моделью структуры Вселенной может служить кусок пемзы. В целом она однородна, хотя в небольших выделенных объемах пемза неоднородна (в ней есть вещество и пузырьки воздуха). Так и во Вселенной: в небольших масштабах, например в масштабах Солнечной системы или Галактики, вещество распределено явно неравномерно, но в масштабах сверхскоплений галактик вещество распределено практически равномерно. Итак, в крупномасштабной структуре Вселенной не существует каких-либо особых, чем-то выделяющихся мест или направлений, поэтому в больших масштабах (более 100—200 Мпк) Вселенную можно считать не только однородной, но и изотропной.
2. Метагалактика и ее расширение. Вся охваченная современными методами астрономических наблюдений часть Вселенной называется Метагалактикой (или нашей Вселенной). В Метагалактике пространство между галактиками заполнено чрезвычайно разреженным межгалактическим газом, пронизывается космическими лучами, в нем существуют гравитационные и электромагнитные поля, а возможно, и невидимые массы вещества (не только «обычного», но и, например, состоящего из нейтрино).
От наиболее удаленных метагалактических объектов свет идет до нас миллиарды лет. И все-таки нет оснований отождествлять Метагалактику со «всей Вселенной». В принципе возможно существование других, пока неизвестных нам метагалактик.
Объяснив красное смещение эффектом Доплера, ученые пришли к выводу о том, что расстояние между нашей и другими галактиками непрерывно увеличивается. Конечно, галактики не разлетаются во все стороны от нашей Галактики, которая не занимает никакого особого положения в Метагалактике, а происходит взаимное удаление всех галактик. Это означает, что наблюдатель, находящийся в любой галактике, мог бы, подобно нам, обнаружить красное смещение, ему казалось бы, что от него удаляются все галактики.
Таким образом, Метагалактика нестационарна.
Открытие расширения Метагалактики свидетельствует о том, что Метагалактика в прошлом была не такой, как сейчас, и иной станет в будущем, т. е. Метагалактика эволюционирует.
По красному смещению определены скорости удаления галактик. У многих галактик они очень велики, соизмеримы со скоростью света. Самыми большими скоростями, иногда превышающими 250 000 км/с, обладают некоторые квазары, считающиеся самыми удаленными от нас объектами Метагалактики.
Закон, согласно которому красное смещение (а значит, и скорость удаления галактик!) возрастает пропорционально расстоянию от галактик ( закон Хаббла ), можно записать в виде:
где v — лучевая скорость галактики; r — расстояние до нее; Н — постоянная Хаббл a ( Hubble ), точнее параметр Хаббла.
По современным оценкам, значение Н заключено в пределах 50 км (с·Мпк) 100 км (с·Мпк).Следовательно, наблюдаемый темп расширения Метагалактики таков, что галактики, разделенные расстоянием 1 Мпк (3,08 · 10 19 км ), удаляются друг от друга со скоростью от 50 до 100 км/с. Если скорость удаления галактики определена по формуле (44), то формула (53) дает возможность вычислить расстояние до далеких галактик. Наиболее вероятное значение параметра Хаббла Н = 70 км/(с·Мпк).
Пример 12. На каком расстоянии от нас находится галактика, имеющая скорость удаления 1,5 • 10 4 км/с?
Закон Хаббла наиболее точно выполняется для далеких галактик (и их скоплений), разделенных расстояниями 100—300 Мпк. Отклонения от этого закона наблюдаются прежде всего у относительно близких к нам галактик, у которых, как и у наиболее близких к нам звезд, весьма ощутимы индивидуальные движения внутри скоплений галактик. Кроме того, закон Хаббла нельзя считать точным для очень далеких внегалактических объектов, например квазаров, у которых v> 100 000 км/с.
Рис. 104. «Разбегание» галактик.
Итак,мы живем в расширяющейся Метагалактике (рис. 104). Это явление имеет свои особенности. Например, системы, подобные нашей Солнечной системе, кратным системам звезд или даже отдельным галактикам, в расширении Метагалактики не участвуют (этому препятствуют силы тяготения, действующие между Солнцем и планетами, звездами в кратных системах или между звездами, входящими в состав галактик). Следовательно, расширение Метагалактики проявляется только на уровне скоплений и сверхскоплений галактик, т. е. систем, элементами которых являются галактики. Галактики в скоплениях иногда сравнивают с атомами нагреваемого вещества. При нагревании объем вещества увеличивается, возрастает расстояние между атомами, что, конечно, не отражается на размерах самих атомов.
О другой особенности расширения Метагалактики вы уже знаете. Она заключается в том, что не существует центра, от которого разбегаются галактики.
Альберт Эйнштейн (1879—1955)
Если допустить, что в прошлом расширение Метагалактики происходило таким же темпом, что и сейчас, то можно рассчитать, когда началось расширение. Так как любые две галактики, отстоящие друг от друга на 1 Мпк, удаляются со скоростью 50—100 км/с, то — величина, обратная постоянной Хаббла, — дает нам представление о промежутке времени от начала расширения Метагалактики. Этот промежуток времени, по разным оценкам, составляет 20— 13 млрд. лет.
Выполненные расчеты основаны на законах физики (механики, термодинамики, ядерной физики). Оказывается, что знание этих законов и некоторые предположения о распределении вещества в пространстве позволяют получить представление о процессах, которые происходили миллиарды лет тому назад.
Исследование Вселенной основывается на открытых в земных условиях законах физики. Эти законы позволили создать современные методы исследования Вселенной и объяснить подавляющее большинство известных в настоящее время космических явлений. Однако не исключено, что в процессе познания Вселенной будут открыты пока неизвестные нам новые явления и типы космических объектов. Важно узнать природу невидимой («темной») материи, составляющей основную часть (!) массы нашей Вселенной.
Что будет происходить, если плотность Метагалактики будет меньше 10 в минус
Что будет происходить, если плотность Метагалактики будет меньше 10 в минус 26 кг/м3?
Ответ:
Расширение метагалактики сменится сжатием.
Объяснение:
К примеру, если плотность материи меньше, чем величина, порядок которой 10-26 кг/м3, то мы живем в открытом мире, т. е. в нескончаемой Вселенной, в которой галактики всегда будут удаляться друг от друга. Данные о средней плотности ( 10-28 кг/м3) как будто бы указывают на этот случай. Но если, к примеру, будет показано, что в галактиках и скоплениях галактик есть какие-либо скрытые массы вещества (а не исключено, что невидимое вещество сочиняет более 90% массы вещества, из которого состоит наша Вселенная), то другой окажется средняя плотность. Тогда в отдаленном будущем расширение Метагалактики сменится сжатием. Но даже в случае закрытого мира Вселенная не имеет никаких границ она окончательна, но и безмерна. Дело в том, что громадные массы вещества искривляют место, оно перестает быть евклидовым, в нем лучи света не распространяются прямолинейно, а прямая линия теснее не будет кратчайшим расстоянием меж 2-мя точками. В евклидовом пространстве бесконечность и безграничность совпадают, например плоскость (двухмерное евклидово место) неисчерпаема и безмерна. Пример двухмерного неевклидова, искривленного пространства сфера. Сфера не имеет границ, она безгранична, но окончательна, и ее площадь мы умеем вычислять. Трудно наглядно передставить для себя искривленное трехмерное место, но и оно, сходственно двухмерному неевклидову месту, может быть безмерным и окончательным.
Что будет происходить если плотность метагалактики будет меньше 10 26 кг м3
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.
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.
— величина, обратная постоянной Хаббла, — дает нам представление о промежутке времени от начала расширения Метагалактики. Этот промежуток времени, по разным оценкам, составляет 20— 13 млрд. лет.
Структура метагалактики