Radio del universo observable. Universo visible
El sitio del portal es un recurso de información donde puede obtener muchos conocimientos útiles e interesantes relacionados con el espacio. En primer lugar, hablaremos de nuestro y otros Universos, de cuerpos celestiales, agujeros negros y fenómenos en las profundidades del espacio exterior.
La totalidad de todo lo que existe, la materia, las partículas individuales y el espacio entre estas partículas se llama Universo. Según científicos y astrólogos, la edad del Universo es de aproximadamente 14 mil millones de años. El tamaño de la parte visible del Universo es de unos 14 mil millones de años luz. Y algunos afirman que el Universo se extiende a lo largo de 90 mil millones de años luz. Para mayor comodidad, se acostumbra utilizar el valor del pársec al calcular dichas distancias. Un pársec equivale a 3,2616 años luz, es decir, un pársec es la distancia sobre la cual se ve el radio promedio de la órbita de la Tierra en un ángulo de un segundo de arco.
Armado con estos indicadores, puedes calcular la distancia cósmica de un objeto a otro. Por ejemplo, la distancia de nuestro planeta a la Luna es de 300.000 km, o 1 segundo luz. En consecuencia, esta distancia al Sol aumenta a 8,31 minutos luz.
A lo largo de la historia, la gente ha intentado resolver misterios relacionados con el Espacio y el Universo. En los artículos del portal podrá aprender no sólo sobre el Universo, sino también sobre los enfoques científicos modernos para su estudio. Todo el material se basa en las teorías y hechos más avanzados.
Cabe señalar que el Universo incluye Número grande conocido por la gente varios objetos. Los más conocidos son los planetas, las estrellas, los satélites, los agujeros negros, los asteroides y los cometas. Por el momento, lo que más se sabe es sobre los planetas, ya que vivimos en uno de ellos. Algunos planetas tienen sus propios satélites. Entonces, la Tierra tiene su propio satélite: la Luna. Además de nuestro planeta, hay 8 más que giran alrededor del Sol.
Hay muchas estrellas en el espacio, pero cada una de ellas es diferente entre sí. Tienen diferentes temperaturas, tamaños y brillo. Como todas las estrellas son diferentes, se clasifican de la siguiente manera:
Enanas blancas;
Gigantes;
Supergigantes;
Estrellas de neutrones;
Cuásares;
Púlsares.
La sustancia más densa que conocemos es el plomo. En algunos planetas, la densidad de su sustancia puede ser miles de veces mayor que la densidad del plomo, lo que plantea muchas preguntas a los científicos.
Todos los planetas giran alrededor del Sol, pero éste tampoco se detiene. Las estrellas pueden agruparse en cúmulos que, a su vez, también giran alrededor de un centro aún desconocido para nosotros. Estos cúmulos se llaman galaxias. Nuestra galaxia se llama Vía Láctea. Todos los estudios realizados hasta ahora indican que la mayor parte de la materia que crean las galaxias es hasta ahora invisible para los humanos. Por eso se le llamó materia oscura.
Los centros de galaxias se consideran los más interesantes. Algunos astrónomos creen que el posible centro de la galaxia es un agujero negro. Se trata de un fenómeno único que se forma como resultado de la evolución de una estrella. Pero por ahora, todo esto son sólo teorías. Todavía no es posible realizar experimentos o estudiar tales fenómenos.
Además de las galaxias, el Universo contiene nebulosas (nubes interestelares compuestas de gas, polvo y plasma), radiación cósmica de fondo de microondas que impregna todo el espacio del Universo y muchos otros objetos poco conocidos e incluso completamente desconocidos.
Circulación del éter del Universo.
La simetría y el equilibrio de los fenómenos materiales son principio fundamental organización estructural e interacciones en la naturaleza. Además, en todas sus formas: plasma y materia estelares, mundo y éteres liberados. Toda la esencia de tales fenómenos radica en sus interacciones y transformaciones, la mayoría de las cuales están representadas por el éter invisible. También se le llama radiación relicta. Se trata de una radiación cósmica de fondo de microondas con una temperatura de 2,7 K. Existe la opinión de que es este éter vibrante la base fundamental de todo lo que llena el Universo. La anisotropía de la distribución del éter está asociada con las direcciones y la intensidad de su movimiento en diferentes áreas del espacio invisible y visible. Toda la dificultad de estudiar e investigar es bastante comparable con las dificultades de estudiar procesos turbulentos en gases, plasmas y líquidos de materia.
¿Por qué muchos científicos creen que el Universo es multidimensional?
Después de realizar experimentos en laboratorios y en el propio espacio, se obtuvieron datos que permiten suponer que vivimos en un Universo en el que la ubicación de cualquier objeto se puede caracterizar por el tiempo y tres coordenadas espaciales. Debido a esto, surge la suposición de que el Universo es de cuatro dimensiones. Sin embargo, algunos científicos, al desarrollar teorías sobre las partículas elementales y la gravedad cuántica, pueden llegar a la conclusión de que la existencia de un gran número de dimensiones es simplemente necesaria. Algunos modelos del Universo no excluyen hasta 11 dimensiones.
Hay que tener en cuenta que la existencia de un universo multidimensional es posible con fenómenos de alta energía: agujeros negros, big bang, explosiones. Al menos ésta es una de las ideas de los principales cosmólogos.
El modelo del Universo en expansión se basa en la teoría general de la relatividad. Se propuso explicar adecuadamente la estructura del corrimiento al rojo. La expansión comenzó al mismo tiempo que el Big Bang. Su estado se ilustra con la superficie de una pelota de goma inflada, sobre la cual se aplicaron puntos, objetos extragalácticos. Cuando se infla una pelota de este tipo, todas sus puntas se alejan unas de otras, independientemente de su posición. Según la teoría, el Universo puede expandirse indefinidamente o contraerse.
Asimetría bariónica del Universo
El aumento significativo del número de partículas elementales respecto del número total de antipartículas observado en el Universo se denomina asimetría bariónica. Los bariones incluyen neutrones, protones y algunas otras partículas elementales de vida corta. Esta desproporción se produjo durante la era de la aniquilación, es decir, tres segundos después del Big Bang. Hasta ese momento, el número de bariones y antibariones se correspondía entre sí. Durante la aniquilación masiva de antipartículas y partículas elementales, la mayoría de ellas se combinaron en pares y desaparecieron, generando así radiación electromagnética.
Age of the Universe en el sitio web del portal
Los científicos modernos creen que nuestro Universo tiene aproximadamente 16 mil millones de años. Según estimaciones, la edad mínima puede ser de 12 a 15 mil millones de años. El mínimo es repelido por las estrellas más antiguas de nuestra galaxia. Su edad real sólo puede determinarse utilizando la ley de Hubble, pero real no significa exacta.
Horizonte de visibilidad
Una esfera con un radio igual a la distancia que recorre la luz durante toda la existencia del Universo se llama horizonte de visibilidad. La existencia de un horizonte es directamente proporcional a la expansión y contracción del Universo. Según el modelo cosmológico de Friedman, el Universo comenzó a expandirse desde una distancia singular hace aproximadamente 15 a 20 mil millones de años. Durante todo el tiempo, la luz recorre una distancia residual en el Universo en expansión, concretamente 109 años luz. Debido a esto, cada observador en el momento t0 después del inicio del proceso de expansión puede observar solo una pequeña parte, limitada por una esfera, que en ese momento tiene radio I. Aquellos cuerpos y objetos que en ese momento se encuentran más allá de este límite son, en principio, no observable. La luz reflejada en ellos simplemente no tiene tiempo de llegar al observador. Esto no es posible incluso si la luz se apagó cuando comenzó el proceso de expansión.
Debido a la absorción y dispersión en el Universo temprano, dada la alta densidad, los fotones no podían propagarse en una dirección libre. Por tanto, un observador sólo puede detectar la radiación que apareció en la era del Universo transparente a la radiación. Esta época está determinada por el tiempo t»300.000 años, la densidad de la sustancia r»10-20 g/cm3 y el momento de la recombinación del hidrógeno. De todo lo anterior se deduce que cuanto más cerca esté la fuente en la galaxia, mayor será su valor de corrimiento al rojo.
Big Bang
El momento en que comenzó el Universo se llama Big Bang. Este concepto se basa en que inicialmente existía un punto (punto de singularidad) en el que estaba presente toda la energía y toda la materia. Se considera que la base de la característica es la alta densidad de la materia. Se desconoce qué ocurrió antes de esta singularidad.
No hay información precisa sobre los eventos y condiciones que ocurrieron en el momento de 5*10-44 segundos (el momento del final del primer cuanto de tiempo). En términos físicos de esa época, sólo se puede suponer que entonces la temperatura era de aproximadamente 1,3 * 1032 grados con una densidad de materia de aproximadamente 1096 kg/m 3. Estos valores son los límites para la aplicación de las ideas existentes. Aparecen por la relación entre la constante gravitacional, la velocidad de la luz, las constantes de Boltzmann y Planck y se denominan “constantes de Planck”.
Aquellos eventos asociados con 5*10-44 a 10-36 segundos reflejan el modelo del “Universo inflacionario”. El momento de 10 a 36 segundos se conoce como modelo del “Universo caliente”.
En el período de 1-3 a 100-120 segundos, se formaron núcleos de helio y una pequeña cantidad de núcleos de los pulmones restantes. elementos químicos. A partir de ese momento se empezó a establecer una proporción en el gas: hidrógeno 78%, helio 22%. Antes de un millón de años, la temperatura en el Universo comenzó a descender a 3000-45000 K y comenzó la era de la recombinación. Anteriormente, los electrones libres comenzaron a combinarse con protones ligeros y núcleos atómicos. Comenzaron a aparecer átomos de helio e hidrógeno y un pequeño número de átomos de litio. La sustancia se volvió transparente y la radiación que todavía se observa hoy en día se eliminó de ella.
Los siguientes mil millones de años de existencia del Universo estuvieron marcados por una disminución de la temperatura de 3000-45000 K a 300 K. Los científicos llamaron a este período del Universo la "Edad Oscura" debido a que aún no había fuentes de radiación electromagnética. apareció. Durante el mismo período, la heterogeneidad de la mezcla de gases iniciales se volvió más densa debido a la influencia de las fuerzas gravitacionales. Después de simular estos procesos en una computadora, los astrónomos vieron que esto conducía irreversiblemente a la aparición de estrellas gigantes que excedían la masa del Sol en millones de veces. Debido a que eran tan masivas, estas estrellas se calentaron a temperaturas increíblemente altas y evolucionaron durante un período de decenas de millones de años, después del cual explotaron como supernovas. Al calentarse a altas temperaturas, las superficies de estas estrellas crearon fuertes corrientes de radiación ultravioleta. Se inició así un período de reionización. El plasma que se formó como resultado de tales fenómenos comenzó a dispersar fuertemente la radiación electromagnética en sus rangos espectrales de onda corta. En cierto sentido, el Universo comenzó a hundirse en una espesa niebla.
Estas enormes estrellas se convirtieron en las primeras fuentes en el Universo de elementos químicos mucho más pesados que el litio. comenzó a formarse objetos espaciales 2da generación, que contenía los núcleos de estos átomos. Estas estrellas comenzaron a crearse a partir de mezclas de átomos pesados. Se produjo un tipo repetido de recombinación de la mayoría de los átomos de los gases intergalácticos e interestelares, lo que, a su vez, condujo a una nueva transparencia del espacio para la radiación electromagnética. El Universo se ha convertido exactamente en lo que podemos observar ahora.
Estructura observable del Universo en el portal del sitio web.
La parte observada es espacialmente no homogénea. La mayoría de los cúmulos de galaxias y las galaxias individuales forman su estructura celular o de panal. Construyen paredes celulares de un par de megaparsecs de espesor. Estas células se llaman "huecos". Se caracterizan por un gran tamaño, decenas de megaparsecs, y al mismo tiempo no contienen sustancias con radiación electromagnética. El vacío representa aproximadamente el 50% del volumen total del Universo.
¿Sabías que el Universo que observamos tiene límites bastante definidos? Estamos acostumbrados a asociar el Universo con algo infinito e incomprensible. Sin embargo ciencia moderna a la pregunta sobre el “infinito” del Universo ofrece una respuesta completamente diferente a una pregunta tan “obvia”.
De acuerdo a ideas modernas, el tamaño del universo observable es de aproximadamente 45,7 mil millones de años luz (o 14,6 gigaparsecs). Pero ¿qué significan estos números?
La primera pregunta que le viene a la mente a una persona común y corriente es ¿cómo es posible que el Universo no sea infinito? Parecería indiscutible que el contenedor de todo lo que existe a nuestro alrededor no debería tener fronteras. Si estos límites existen, ¿cuáles son exactamente?
Digamos que algún astronauta llega a los límites del Universo. ¿Qué verá frente a él? ¿Una pared sólida? ¿Barrera de fuego? ¿Y qué hay detrás de esto: el vacío? ¿Otro universo? Pero, ¿puede el vacío u otro Universo significar que estamos en el borde del universo? Después de todo, esto no significa que no haya “nada” allí. El Vacío y otro Universo también son “algo”. Pero el Universo es algo que contiene absolutamente todo “algo”.
Llegamos a una contradicción absoluta. Resulta que la frontera del Universo debe ocultarnos algo que no debería existir. O la frontera del Universo debería separar "todo" de "algo", pero este "algo" también debería ser parte de "todo". En general, completo absurdo. Entonces, ¿cómo pueden los científicos declarar el tamaño, la masa e incluso la edad límite de nuestro Universo? Estos valores, aunque inimaginablemente grandes, siguen siendo finitos. ¿La ciencia discute con lo obvio? Para entender esto, primero rastreemos cómo las personas llegaron a nuestra comprensión moderna del Universo.
Ampliando los límites
Desde tiempos inmemoriales, la gente se ha interesado por cómo es el mundo que les rodea. No es necesario dar ejemplos de los tres pilares y otros intentos de los antiguos de explicar el universo. Como regla general, al final todo se redujo al hecho de que la base de todas las cosas es la superficie de la tierra. Incluso en la antigüedad y la Edad Media, cuando los astrónomos tenían un amplio conocimiento de las leyes del movimiento planetario a lo largo de la trayectoria "estacionaria". esfera celestial, La Tierra siguió siendo el centro del Universo.
Naturalmente, de vuelta en Antigua Grecia Había quienes creían que la Tierra gira alrededor del Sol. Hubo quienes hablaron de los muchos mundos y de la infinidad del Universo. Pero las justificaciones constructivas para estas teorías surgieron sólo en el momento de la revolución científica.
En el siglo XVI, el astrónomo polaco Nicolás Copérnico logró el primer gran avance en el conocimiento del Universo. Demostró firmemente que la Tierra es sólo uno de los planetas que giran alrededor del Sol. Un sistema así simplificó enormemente la explicación de un movimiento tan complejo e intrincado de planetas en la esfera celeste. En el caso de una Tierra estacionaria, los astrónomos tuvieron que idear todo tipo de teorías inteligentes para explicar este comportamiento de los planetas. Por otro lado, si se acepta que la Tierra se mueve, entonces resulta natural encontrar una explicación para movimientos tan intrincados. Así, se afianzó en la astronomía un nuevo paradigma llamado “heliocentrismo”.
Muchos soles
Sin embargo, incluso después de esto, los astrónomos continuaron limitando el Universo a la "esfera de estrellas fijas". Hasta el siglo XIX no pudieron estimar la distancia a las estrellas. Durante varios siglos, los astrónomos han intentado en vano detectar desviaciones en la posición de las estrellas con respecto al movimiento orbital de la Tierra (paralajes anuales). Los instrumentos de aquella época no permitían mediciones tan precisas.
Finalmente, en 1837, el astrónomo ruso-alemán Vasily Struve midió el paralaje. Esto marcó un nuevo paso en la comprensión de la escala del espacio. Ahora los científicos pueden decir con seguridad que las estrellas tienen similitudes lejanas con el Sol. Y nuestra luminaria ya no es el centro de todo, sino un "residente" igual de un cúmulo de estrellas sin fin.
Los astrónomos se han acercado aún más a comprender la escala del Universo, porque las distancias a las estrellas resultaron ser verdaderamente monstruosas. Incluso el tamaño de las órbitas de los planetas parecía insignificante en comparación. A continuación había que entender cómo se concentran las estrellas.
Muchas vías lácteas
El famoso filósofo Immanuel Kant ya en 1755 anticipó las bases de la comprensión moderna de la estructura a gran escala del Universo. Él planteó la hipótesis de que vía Láctea Es un enorme cúmulo de estrellas en rotación. A su vez, muchas de las nebulosas observadas son también "vías lácteas" más distantes: galaxias. A pesar de esto, hasta el siglo XX los astrónomos creían que todas las nebulosas son fuentes de formación estelar y forman parte de la Vía Láctea.
La situación cambió cuando los astrónomos aprendieron a medir distancias entre galaxias utilizando . La luminosidad absoluta de estrellas de este tipo depende estrictamente del período de su variabilidad. Comparando su luminosidad absoluta con la visible, es posible determinar la distancia a ellos con gran precisión. Este método fue desarrollado a principios del siglo XX por Einar Hertzschrung y Harlow Scelpi. Gracias a él, el astrónomo soviético Ernst Epic determinó en 1922 la distancia a Andrómeda, que resultó ser un orden de magnitud mayor que el tamaño de la Vía Láctea.
Edwin Hubble continuó la iniciativa de Epic. Midiendo el brillo de las cefeidas en otras galaxias, midió su distancia y la comparó con el corrimiento al rojo en sus espectros. Así, en 1929 desarrolló su famosa ley. Su trabajo refutó definitivamente la opinión establecida de que la Vía Láctea es el borde del Universo. Ahora él era una de las muchas galaxias que alguna vez lo habían considerado parte integral. La hipótesis de Kant fue confirmada casi dos siglos después de su desarrollo.
Posteriormente, la conexión descubierta por Hubble entre la distancia de una galaxia a un observador en relación con la velocidad de su alejamiento de él, permitió trazar una imagen completa de la estructura a gran escala del Universo. Resultó que las galaxias eran sólo una parte insignificante de él. Se conectaron en cúmulos, los cúmulos en supercúmulos. A su vez, los supercúmulos forman las estructuras más grandes conocidas en el Universo: filamentos y paredes. Estas estructuras, adyacentes a enormes supervacíos (), constituyen la estructura a gran escala del Universo actualmente conocido.
infinito aparente
De lo anterior se desprende que en tan solo unos pocos siglos la ciencia ha ido pasando gradualmente del geocentrismo a una comprensión moderna del Universo. Sin embargo, esto no responde por qué limitamos el Universo hoy. Después de todo, hasta ahora hablábamos sólo de la escala del espacio y no de su naturaleza misma.
El primero que decidió justificar la infinidad del Universo fue Isaac Newton. Habiendo descubierto la ley de la gravitación universal, creía que si el espacio fuera finito, todos sus cuerpos tarde o temprano se fusionarían en un solo todo. Antes de él, si alguien expresó la idea del infinito del Universo, fue exclusivamente en un tono filosófico. Sin ninguna base científica. Un ejemplo de ello es Giordano Bruno. Por cierto, al igual que Kant, estaba muchos siglos por delante de la ciencia. Fue el primero en declarar que las estrellas son soles distantes y que los planetas también giran a su alrededor.
Parecería que el hecho mismo del infinito está bastante justificado y es obvio, pero los puntos de inflexión de la ciencia del siglo XX sacudieron esta "verdad".
Universo estacionario
Albert Einstein dio el primer paso significativo hacia el desarrollo de un modelo moderno del Universo. El famoso físico presentó su modelo de universo estacionario en 1917. Este modelo se basó en la teoría general de la relatividad, que había desarrollado un año antes. Según su modelo, el Universo es infinito en el tiempo y finito en el espacio. Pero, como se señaló anteriormente, según Newton, un Universo de tamaño finito debe colapsar. Para ello, Einstein introdujo una constante cosmológica que compensaba la atracción gravitacional de los objetos distantes.
Por paradójico que pueda parecer, Einstein no limitó la finitud misma del Universo. En su opinión, el Universo es la capa cerrada de una hiperesfera. Una analogía es la superficie de una esfera tridimensional ordinaria, por ejemplo, un globo terráqueo o la Tierra. No importa cuánto viaje un viajero a través de la Tierra, nunca llegará a su borde. Sin embargo, esto no significa que la Tierra sea infinita. El viajero simplemente regresará al lugar desde donde inició su viaje.
En la superficie de la hiperesfera
De la misma manera, un viajero espacial que atraviese el Universo de Einstein en una nave espacial puede regresar a la Tierra. Sólo que esta vez el vagabundo no se moverá a lo largo de la superficie bidimensional de una esfera, sino a lo largo de la superficie tridimensional de una hiperesfera. Esto significa que el Universo tiene un volumen finito y, por tanto, un número finito de estrellas y masa. Sin embargo, el Universo no tiene fronteras ni centro.
Einstein llegó a estas conclusiones conectando el espacio, el tiempo y la gravedad en su famosa teoría. Antes de él, estos conceptos se consideraban separados, razón por la cual el espacio del Universo era puramente euclidiano. Einstein demostró que la gravedad misma es una curvatura del espacio-tiempo. Esto cambió radicalmente las primeras ideas sobre la naturaleza del Universo, basadas en la mecánica clásica newtoniana y la geometría euclidiana.
Universo en expansión
Incluso el propio descubridor del “nuevo Universo” no era ajeno a los engaños. Aunque Einstein limitó el Universo en el espacio, siguió considerándolo estático. Según su modelo, el Universo era y sigue siendo eterno, y su tamaño siempre es el mismo. En 1922, el físico soviético Alexander Friedman amplió significativamente este modelo. Según sus cálculos, el Universo no es en absoluto estático. Puede expandirse o contraerse con el tiempo. Es de destacar que Friedman llegó a tal modelo basándose en la misma teoría de la relatividad. Logró aplicar esta teoría de manera más correcta, sin pasar por la constante cosmológica.
Albert Einstein no aceptó de inmediato esta "enmienda". Este nuevo modelo ayudó al descubrimiento del Hubble mencionado anteriormente. La recesión de las galaxias demostró indiscutiblemente el hecho de la expansión del Universo. Entonces Einstein tuvo que admitir su error. Ahora el Universo tenía una cierta edad, que depende estrictamente de la constante de Hubble, que caracteriza la velocidad de su expansión.
Mayor desarrollo de la cosmología.
Mientras los científicos intentaban resolver esta cuestión, se descubrieron muchos otros componentes importantes del Universo y se desarrollaron varios modelos del mismo. Así, en 1948, George Gamow presentó la hipótesis del “Universo caliente”, que más tarde se convertiría en la teoría del Big Bang. El descubrimiento de 1965 confirmó sus sospechas. Ahora los astrónomos pudieron observar la luz que surgió desde el momento en que el Universo se volvió transparente.
La materia oscura, predicha en 1932 por Fritz Zwicky, fue confirmada en 1975. La materia oscura en realidad explica la existencia misma de galaxias, cúmulos de galaxias y la estructura universal en su conjunto. Así descubrieron los científicos que la mayor parte de la masa del Universo es completamente invisible.
Finalmente, en 1998, durante un estudio de la distancia a, se descubrió que el Universo se está expandiendo a un ritmo acelerado. Este último punto de inflexión en la ciencia dio origen a nuestra comprensión moderna de la naturaleza del universo. El coeficiente cosmológico, introducido por Einstein y refutado por Friedman, volvió a encontrar su lugar en el modelo del Universo. La presencia de un coeficiente cosmológico (constante cosmológica) explica su expansión acelerada. Para explicar la presencia de una constante cosmológica, se introdujo el concepto: un campo hipotético que contiene la mayor parte de la masa del Universo.
Comprensión moderna del tamaño del Universo observable.
El modelo moderno del Universo también se denomina modelo ΛCDM. La letra "Λ" significa la presencia de una constante cosmológica, que explica la expansión acelerada del Universo. "CDM" significa que el Universo está lleno de materia oscura fría. Estudios recientes indican que la constante de Hubble es de aproximadamente 71 (km/s)/Mpc, lo que corresponde a la edad del Universo de 13,75 mil millones de años. Conociendo la edad del Universo, podemos estimar el tamaño de su región observable.
Según la teoría de la relatividad, la información sobre cualquier objeto no puede llegar a un observador a una velocidad superior a la velocidad de la luz (299.792.458 m/s). Resulta que el observador no ve sólo un objeto, sino también su pasado. Cuanto más lejos está un objeto de él, más lejano parece el pasado. Por ejemplo, mirando la Luna, vemos cómo era hace poco más de un segundo, el Sol, hace más de ocho minutos, las estrellas más cercanas, hace años, las galaxias, hace millones de años, etc. En el modelo estacionario de Einstein, el Universo no tiene límite de edad, lo que significa que su región observable tampoco está limitada por nada. El observador, armado con instrumentos astronómicos cada vez más sofisticados, observará objetos cada vez más distantes y antiguos.
Tenemos una imagen diferente con el modelo moderno del Universo. Según él, el Universo tiene una edad y, por tanto, un límite de observación. Es decir, desde el nacimiento del Universo, ningún fotón podría haber recorrido una distancia mayor a 13.750 millones de años luz. Resulta que podemos decir que el Universo observable está limitado para el observador a una región esférica con un radio de 13,75 mil millones de años luz. Sin embargo, esto no es del todo cierto. No debemos olvidarnos de la expansión del espacio del Universo. Cuando el fotón llegue al observador, el objeto que lo emitió ya estará a 45,7 mil millones de años luz de nosotros. años. Este tamaño es el horizonte de partículas, es el límite del Universo observable.
Sobre el horizonte
Así, el tamaño del Universo observable se divide en dos tipos. Tamaño aparente, también llamado radio de Hubble (13,75 mil millones de años luz). Y el tamaño real, llamado horizonte de partículas (45,7 mil millones de años luz). Lo importante es que ambos horizontes no caracterizan en absoluto el tamaño real del Universo. En primer lugar, dependen de la posición del observador en el espacio. En segundo lugar, cambian con el tiempo. En el caso del modelo ΛCDM, el horizonte de partículas se expande a una velocidad mayor que el horizonte de Hubble. La ciencia moderna no responde a la pregunta de si esta tendencia cambiará en el futuro. Pero si asumimos que el Universo continúa expandiéndose con aceleración, entonces todos esos objetos que vemos ahora tarde o temprano desaparecerán de nuestro "campo de visión".
Actualmente, la luz más distante observada por los astrónomos es la radiación cósmica de fondo de microondas. Al observarlo, los científicos ven el Universo tal como era 380 mil años después del Big Bang. En ese momento, el Universo se enfrió lo suficiente como para poder emitir fotones libres, que hoy se detectan con la ayuda de radiotelescopios. En ese momento, no había estrellas ni galaxias en el Universo, sino sólo una nube continua de hidrógeno, helio y una cantidad insignificante de otros elementos. A partir de las heterogeneidades observadas en esta nube, posteriormente se formarán cúmulos de galaxias. Resulta que precisamente aquellos objetos que se formarán a partir de la falta de homogeneidad en la radiación cósmica de fondo de microondas se encuentran más cerca del horizonte de partículas.
Límites verdaderos
Si el Universo tiene límites verdaderos e inobservables sigue siendo una cuestión de especulación pseudocientífica. De una forma u otra, todo el mundo está de acuerdo en la infinitud del Universo, pero interpreta esta infinidad de formas completamente diferentes. Algunos consideran que el Universo es multidimensional, donde nuestro Universo tridimensional "local" es sólo una de sus capas. Otros dicen que el Universo es fractal, lo que significa que nuestro Universo local puede ser una partícula de otro. No debemos olvidarnos de los distintos modelos del Multiverso con sus lados cerrado, abierto, universos paralelos, agujeros de gusano. Y hay muchísimas versiones diferentes, cuyo número está limitado únicamente por la imaginación humana.
Pero si recurrimos al realismo frío o simplemente nos alejamos de todas estas hipótesis, entonces podemos suponer que nuestro Universo es un contenedor infinito y homogéneo de todas las estrellas y galaxias. Además, en cualquier punto muy distante, ya sea a miles de millones de gigaparsecs de nosotros, todas las condiciones serán exactamente las mismas. En este punto, el horizonte de partículas y la esfera de Hubble serán exactamente iguales, con la misma radiación relicta en sus bordes. Habrá las mismas estrellas y galaxias alrededor. Curiosamente, esto no contradice la expansión del Universo. Después de todo, no es sólo el Universo el que se está expandiendo, sino también su propio espacio. El hecho de que en el momento del Big Bang el Universo surgiera de un punto sólo significa que las dimensiones infinitamente pequeñas (prácticamente nulas) que existían entonces se han convertido en dimensiones inimaginablemente grandes. En el futuro utilizaremos precisamente esta hipótesis para comprender claramente la escala del Universo observable.
Representación visual
Varias fuentes proporcionan todo tipo de modelos visuales que permiten a las personas comprender la escala del Universo. Sin embargo, no basta con que nos demos cuenta de lo grande que es el cosmos. Es importante imaginar cómo se manifiestan realmente conceptos como el horizonte de Hubble y el horizonte de partículas. Para ello, imaginemos nuestro modelo paso a paso.
Olvidemos que la ciencia moderna no conoce la región "extranjera" del Universo. Descartando versiones de multiversos, el Universo fractal y sus otras “variedades”, imaginemos que es simplemente infinito. Como se señaló anteriormente, esto no contradice la expansión de su espacio. Eso sí, tenemos en cuenta que su esfera de Hubble y su esfera de partículas están respectivamente a 13,75 y 45,7 mil millones de años luz.
Escala del universo
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Primero, intentemos comprender qué tan grande es la escala Universal. Si has viajado por nuestro planeta, podrás imaginar lo grande que es la Tierra para nosotros. Ahora imaginemos nuestro planeta como un grano de trigo sarraceno que se mueve en órbita alrededor de un Sol tipo sandía del tamaño de medio campo de fútbol. En este caso, la órbita de Neptuno corresponderá al tamaño. pequeño pueblo, área - la Luna, área del límite de influencia del Sol - Marte. ¡Resulta que nuestro Sistema Solar es mucho más grande que la Tierra como Marte es más grande que el trigo sarraceno! Pero esto es solo el principio.
Ahora imaginemos que este trigo sarraceno será nuestro sistema, cuyo tamaño es aproximadamente igual a un parsec. Entonces la Vía Láctea tendrá el tamaño de dos estadios de fútbol. Sin embargo, esto no será suficiente para nosotros. La Vía Láctea también tendrá que reducirse a un tamaño de centímetros. Se parecerá un poco a la espuma de café envuelta en un remolino en medio del espacio intergaláctico de color negro café. A veinte centímetros de allí se encuentra la misma "migaja" en espiral: la Nebulosa de Andrómeda. A su alrededor habrá un enjambre de pequeñas galaxias de nuestro Cúmulo Local. El tamaño aparente de nuestro Universo será de 9,2 kilómetros. Hemos llegado a una comprensión de las dimensiones universales.
Dentro de la burbuja universal
Sin embargo, no nos basta con entender la escala en sí. Es importante realizar el Universo en dinámica. Imaginémonos como gigantes, para quienes la Vía Láctea tiene un diámetro de un centímetro. Como acabamos de señalar, nos encontraremos dentro de una bola con un radio de 4,57 y un diámetro de 9,24 kilómetros. Imaginemos que somos capaces de flotar dentro de esta bola, viajar, recorrer megapársecs enteros en un segundo. ¿Qué veremos si nuestro Universo es infinito?
Por supuesto, ante nosotros aparecerán innumerables galaxias de todo tipo. Elíptica, espiral, irregular. Algunas áreas estarán repletas de ellos, otras estarán vacías. caracteristica principal será que visualmente todos estarán inmóviles mientras nosotros estemos inmóviles. Pero en cuanto demos un paso, las propias galaxias empezarán a moverse. Por ejemplo, si somos capaces de discernir un Sistema Solar microscópico en la Vía Láctea, de un centímetro de largo, podremos observar su desarrollo. Alejándonos a 600 metros de nuestra galaxia, veremos la protoestrella Sol y el disco protoplanetario en el momento de su formación. Acercándonos a ella veremos cómo aparece la Tierra, surge la vida y aparece el hombre. Del mismo modo, veremos cómo las galaxias cambian y se mueven a medida que nos alejamos o nos acercamos a ellas.
En consecuencia, cuanto más distantes miremos las galaxias, más antiguas nos resultarán. Así, las galaxias más distantes estarán situadas a más de 1.300 metros de nosotros, y al llegar a los 1.380 metros ya veremos radiación relicta. Es cierto que esta distancia será imaginaria para nosotros. Sin embargo, a medida que nos acerquemos a la radiación cósmica de fondo de microondas, veremos una imagen interesante. Naturalmente, observaremos cómo se formarán y desarrollarán las galaxias a partir de la nube inicial de hidrógeno. Cuando lleguemos a una de estas galaxias formadas, entenderemos que no hemos recorrido 1,375 kilómetros, sino 4,57.
Alejar
Como resultado, aumentaremos aún más de tamaño. Ahora podemos colocar huecos y paredes enteras en el puño. Así que nos encontraremos en una burbuja bastante pequeña de la que será imposible salir. No sólo aumentará la distancia a los objetos en el borde de la burbuja a medida que se acerquen, sino que el propio borde se desplazará indefinidamente. Éste es el objetivo del tamaño del Universo observable.
No importa cuán grande sea el Universo, para un observador siempre será una burbuja limitada. El observador siempre estará en el centro de esta burbuja, de hecho es su centro. Al intentar llegar a cualquier objeto en el borde de la burbuja, el observador desplazará su centro. A medida que te acercas a un objeto, este objeto se alejará cada vez más del borde de la burbuja y al mismo tiempo cambiará. Por ejemplo, de una nube informe de hidrógeno se convertirá en una galaxia en toda regla o, más adelante, en un cúmulo galáctico. Además, el camino hacia este objeto aumentará a medida que te acerques a él, ya que el espacio circundante cambiará. Habiendo llegado a este objeto, solo lo moveremos desde el borde de la burbuja hasta su centro. En los confines del Universo, la radiación relicta seguirá parpadeando.
Si asumimos que el Universo continuará expandiéndose a un ritmo acelerado, estando en el centro de la burbuja y avanzando en el tiempo miles de millones, billones e incluso órdenes de años más altos, notaremos una imagen aún más interesante. Aunque nuestra burbuja también aumentará de tamaño, sus componentes cambiantes se alejarán de nosotros aún más rápido, dejando el borde de esta burbuja, hasta que cada partícula del Universo deambule por separado en su burbuja solitaria sin la oportunidad de interactuar con otras partículas.
Entonces, la ciencia moderna no tiene información sobre el tamaño real del Universo y si tiene límites. Pero sabemos con certeza que el Universo observable tiene un límite visible y verdadero, llamado respectivamente radio de Hubble (13,75 mil millones de años luz) y radio de partícula (45,7 mil millones de años luz). Estos límites dependen enteramente de la posición del observador en el espacio y se expanden con el tiempo. Si el radio de Hubble se expande estrictamente a la velocidad de la luz, entonces se acelera la expansión del horizonte de partículas. La cuestión de si su aceleración del horizonte de partículas continuará y si será reemplazada por una compresión permanece abierta.
El diámetro de la Luna es de 3000 km, el de la Tierra es de 12800 km, el del Sol es de 1,4 millones de kilómetros, mientras que la distancia del Sol a la Tierra es de 150 millones de km. El diámetro de Júpiter, el planeta más grande de nuestro sistema solar, es de 150 mil kilómetros. No en vano dicen que Júpiter podría ser una estrella en el vídeo, al lado de Júpiter se ubica; laboral estrella, su tamaño () es incluso más pequeño que el de Júpiter. Por cierto, desde que tocamos a Júpiter, es posible que no lo hayas oído, pero Júpiter no gira alrededor del Sol. El hecho es que la masa de Júpiter es tan grande que el centro de rotación de Júpiter y el Sol se encuentra fuera del Sol, por lo que tanto el Sol como Júpiter giran juntos alrededor de un centro de rotación común.
Según algunos cálculos, en nuestra galaxia, llamada Vía Láctea, hay 400 mil millones de estrellas. Esta está lejos de ser la galaxia más grande; la vecina Andrómeda tiene más de un billón de estrellas.
Como se indica en el vídeo del minuto 4:35, dentro de unos miles de millones de años nuestra Vía Láctea chocará con Andrómeda. Según algunos cálculos, utilizando cualquier tecnología que conozcamos, incluso mejorada en el futuro, no podremos llegar a otras galaxias, ya que se alejan constantemente de nosotros. Sólo la teletransportación puede ayudarnos.Éstas son malas noticias.
La buena noticia es que usted y yo nacimos en un momento afortunado en el que los científicos ven otras galaxias y pueden teorizar sobre el Big Bang y otros fenómenos. Si nacimos mucho más tarde, cuando todas las galaxias se habrían dispersado unas de otras, lo más probable es que no hubiéramos podido descubrir cómo surgió el universo, si hubo otras galaxias, si Big Bang etcétera. Creeríamos que nuestra Vía Láctea (unida en ese momento a Andrómeda) es la única en todo el cosmos. Pero tenemos suerte y sabemos algo. Tal vez.
Volvamos a los números. Nuestra pequeña Vía Láctea contiene hasta 400 mil millones de estrellas, la vecina Andrómeda tiene más de un billón y en total hay más de 100 mil millones de galaxias de este tipo en el universo observable y muchas de ellas contienen varios billones de estrellas. Puede parecer increíble que haya tantas estrellas en el espacio, pero de alguna manera los estadounidenses tomaron y apuntaron su poderoso telescopio Hubble hacia un espacio completamente vacío en nuestro cielo. Después de observarlo durante varios días, recibieron esta fotografía:
En un área completamente vacía de nuestro cielo, encontraron 10 mil galaxias (no estrellas), cada una de las cuales contiene miles de millones y billones de estrellas. Aquí está este cuadrado en nuestro cielo, a escala.
Y no sabemos qué está pasando fuera del universo observable. El tamaño del universo que vemos es de unos 91,5 mil millones de años luz. Se desconoce lo que sigue. Quizás todo nuestro universo sea sólo una burbuja en un océano arremolinado de multiversos. En las que incluso pueden aplicarse otras leyes de la física, por ejemplo, la ley de Arquímedes no funciona y la suma de los ángulos no es igual a 360 grados.
Disfrutar. Dimensiones del universo en vídeo:
Instrucciones
“El abismo se ha abierto y está lleno de estrellas; las estrellas no tienen número, el abismo tiene fondo”, escribió el brillante científico ruso Mijaíl Vasílievich Lomonósov en uno de sus poemas. Esta es una declaración poética de la infinidad del Universo.
La edad del “ser” del Universo observable es de unos 13,7 mil millones años terrenales. La luz que proviene de galaxias lejanas “desde el borde del mundo” tarda más de 14 mil millones de años en llegar a la Tierra. Resulta que las dimensiones diametrales del Universo se pueden calcular multiplicando aproximadamente 13,7 por dos, es decir, 27,4 mil millones de años luz. El tamaño radial del modelo esférico es de aproximadamente 78 mil millones de años luz y el diámetro es de 156 mil millones de años luz. Esta es una de las últimas versiones de los científicos estadounidenses, el resultado de muchos años de observaciones y cálculos astronómicos.
Hay 170 mil millones de galaxias como la nuestra en el universo observable. La nuestra parece estar en el centro de una bola gigante. Desde los objetos espaciales más distantes se ve una luz relicta, fantásticamente antigua desde el punto de vista de la humanidad. Si penetras muy profundamente en el sistema espacio-tiempo, podrás ver la juventud del planeta Tierra.
Existe un límite finito para la edad de los objetos espaciales luminosos observados desde la Tierra. Habiendo calculado la edad máxima, sabiendo el tiempo que tardó la luz en recorrer la distancia desde ellos hasta la superficie de la Tierra, y conociendo la constante, la velocidad de la luz, utilizando la fórmula S = Vxt (trayectoria = velocidad multiplicada por el tiempo) conocida Desde la escuela, los científicos determinaron las probables dimensiones del Universo observable.
Representar el Universo en forma de una bola tridimensional no es la única forma de construir un modelo del Universo. Hay hipótesis que sugieren que el Universo no tiene tres, sino un número infinito de dimensiones. Hay versiones de que, como una muñeca nido, consta de un número infinito de formaciones esféricas encajadas unas dentro de otras y espaciadas entre sí.
Se supone que el Universo es inagotable según diversos criterios y diferentes ejes de coordenadas. La gente consideraba que la partícula más pequeña de materia era un “corpúsculo”, luego una “molécula”, luego un “átomo”, luego “protones y electrones”, luego empezaron a hablar de partículas elementales, que resultó no ser nada elemental, sobre cuantos, neutrinos y quarks... Y nadie puede garantizar que no haya otro Universo dentro de la siguiente supermicrominipartícula de materia. Y viceversa: que el Universo visible no es simplemente una micropartícula de materia del Super-Mega-Universo, cuyas dimensiones nadie puede siquiera imaginar y calcular, son tan grandes.
Generalmente, cuando hablan del tamaño del Universo, se refieren fragmento local del Universo (Universo), que está disponible para nuestra observación.
Este es el llamado Universo observable, la región del espacio que podemos ver desde la Tierra.
Y dado que el Universo tiene aproximadamente 13.800.000.000 de años, no importa en qué dirección miremos, vemos luz que tardó 13,8 mil millones de años en llegar hasta nosotros.
Entonces, basándose en esto, es lógico pensar que el Universo observable debería tener 13,8 x 2 = 27.600.000.000 de años luz de diámetro.
¡Pero eso no es cierto! Porque con el tiempo el espacio se expande. Y aquellos objetos distantes que emitieron luz hace 13.800 millones de años han volado aún más durante este tiempo. Hoy ya se encuentran a más de 46.500 millones de años luz de nosotros. Duplicar esto nos da 93 mil millones de años luz.
Por tanto, el diámetro real del universo observable es de 93 mil millones de años luz. años.
Una representación visual (en forma de esfera) de la estructura tridimensional del Universo observable, visible desde nuestra posición (el centro del círculo).
líneas blancas Se indican los límites del Universo observable.
motas de luz- estos son cúmulos de cúmulos de galaxias - supercúmulos - los más grandes estructuras conocidas en el espacio.
Barra de escala: una división arriba son mil millones de años luz, abajo, mil millones de pársecs.
Nuestra casa (en el centro) Aquí denominado Supercúmulo de Virgo, se trata de un sistema que incluye decenas de miles de galaxias, incluida la nuestra, la Vía Láctea.
Una idea más visual de la escala del Universo observable la da la siguiente imagen:
Mapa de la ubicación de la Tierra en el Universo observable: una serie de ocho mapas
de izquierda a derecha fila superior: Tierra - sistema solar– Estrellas más cercanas – Vía Láctea, fila inferior: Grupo Local de Galaxias – Cúmulo de Virgo – Supercúmulo Local – Universo Observable.
Para sentir y comprender mejor qué escalas colosales, incomparables con nuestras ideas terrenales, estamos hablando acerca de, digno de una mirada imagen ampliada de este diagrama V visor de medios .
¿Qué puedes decir sobre el Universo entero? ¡El tamaño de todo el Universo (Universo, Metaverso), presumiblemente, es mucho mayor!
Pero cómo es todo este Universo y cómo está estructurado sigue siendo un misterio para nosotros...
¿Qué pasa con el centro del universo? El Universo observable tiene un centro: ¡somos nosotros! Estamos en el centro del Universo observable porque el Universo observable es simplemente una región del espacio visible para nosotros desde la Tierra.
Y así como desde una torre alta vemos un área circular con el centro en la propia torre, también vemos una región del espacio con el centro alejado del observador. De hecho, más precisamente, cada uno de nosotros es el centro de nuestro propio universo observable.
Pero esto no significa que estemos en el centro de todo el Universo, así como la torre no es de ninguna manera el centro del mundo, sino solo el centro de esa parte del mundo que se puede ver desde ella: hasta el horizonte. .
Lo mismo ocurre con el Universo observable.
Cuando miramos al cielo, vemos luz que ha viajado 13.800 millones de años hasta nosotros desde lugares que ya están a 46.500 millones de años luz de distancia.
No vemos lo que hay más allá de este horizonte.
