מה נמצא מעבר לגבולות היקום. האם אנו רואים את היקום

דוקטור למדעי הפדגוגיה E. LEVITAN, חבר מן המניין האקדמיה הרוסיתמדעי הטבע

מדע וחיים // איורים

אחד ממצפי הכוכבים האסטרופיזיים המודרניים הטובים ביותר הוא מצפה הכוכבים האירופי הדרומי (צ'ילה). בתמונה: מכשיר ייחודי של מצפה כוכבים זה - טלסקופ הטכנולוגיות החדשות (NTT).

תמונה צד הפוךמראה ראשית של 3.6 מטר של הטלסקופ של טכנולוגיות חדשות.

הגלקסיה הספירלית NGC 1232 בקבוצת הכוכבים ארידאני (במרחק של כ-100 מיליון שנות אור). גודל - 200 שנות אור.

לפניכם דיסקית גז ענקית, אולי מחוממת למאות מיליוני מעלות קלווין (קוטרה הוא כ-300 שנות אור).

שאלה מוזרה לכאורה. כמובן, אנו רואים גם את שביל החלב וכוכבים אחרים של היקום הקרובים אלינו יותר. אבל השאלה שמוצגת בכותרת המאמר היא בעצם לא כל כך פשוטה, ולכן ננסה להבין אותה.

השמש הבהירה במהלך היום, הירח ופיזור הכוכבים בשמי הלילה תמיד משכו את תשומת ליבו של אדם. אם לשפוט לפי ציורי הסלע, שבהם הציירים העתיקים ביותר לכדו את הדמויות של קבוצות הכוכבים הבולטות ביותר, כבר אז אנשים, לפחות הסקרנים שבהם, הציצו אל היופי המסתורי של השמים זרועי הכוכבים. וכמובן, הם גילו עניין בזריחת השמש ושקיעתה, בשינויים המסתוריים במראה הירח... כנראה, כך נולדה האסטרונומיה ה"פרימיטיבית-מהורהרת". זה קרה אלפי שנים לפני עליית הכתיבה, שהאנדרטאות שלה כבר הפכו עבורנו למסמכים המעידים על מקורה והתפתחותה של האסטרונומיה.

בהתחלה, הגופים השמימיים, אולי, היו רק מושא לסקרנות, אחר כך הם הודלו, ולבסוף, הם החלו לעזור לאנשים, שפעלו כמצפן, לוח שנה ושעון. סיבה רציניתשכן התפלספות על המבנה האפשרי של היקום יכולה להיות גילוי של "כוכבים נודדים" (כוכבי לכת). ניסיונות לפרום את הלולאות הבלתי מובנות המתארות את כוכבי הלכת על רקע כוכבים קבועים כביכול, הובילו לבניית התמונות או הדגמים האסטרונומיים הראשונים של העולם. האפתיאוזה שלהם נחשבת בצדק למערכת הגיאוצנטרית של עולמו של קלאודיוס תלמי (המאה השנייה לספירה). אסטרונומים קדומים ניסו (בעיקר ללא הצלחה) לקבוע (אך עדיין לא להוכיח!) מהו המקום שבו תופס כדור הארץ ביחס לשבעת כוכבי הלכת הידועים אז (אלה נחשבו לשמש, הירח, מרקורי, נוגה, מאדים, צדק ושבתאי). ורק ניקולס קופרניקוס (1473-1543) הצליח לבסוף.

תלמי נקרא יוצר הגיאוצנטרי, וקופרניקוס - המערכת ההליוצנטרית של העולם. אבל ביסודו של דבר, מערכות אלו נבדלו רק ברעיונות שלהן לגבי מיקומם של השמש וכדור הארץ ביחס לכוכבי הלכת האמיתיים (מרקורי, נוגה, מאדים, צדק, שבתאי) ולירח.

קופרניקוס, בעצם, גילה את כדור הארץ ככוכב לכת, הירח תפס את מקומו הראוי כלוויין של כדור הארץ, והשמש התבררה כמרכז המחזור של כל כוכבי הלכת. השמש ושישה כוכבי לכת נעים סביבה (כולל כדור הארץ) - זו הייתה מערכת השמש כפי שהיא הייתה מיוצגת במאה ה-16.

המערכת, כפי שאנו יודעים כעת, רחוקה מלהיות שלמה. ואכן, בנוסף לששת כוכבי הלכת המוכרים לקופרניקוס, הוא כולל גם את אורנוס, נפטון, פלוטו. האחרון התגלה בשנת 1930 והתברר שהוא לא רק הכוכב הרחוק ביותר, אלא גם הקטן ביותר. בנוסף, מערכת השמש כוללת כמאה לוויינים של כוכבי הלכת, שתי חגורות אסטרואידים (האחת - בין מסלולי מאדים וצדק, השנייה, שהתגלתה לאחרונה - חגורת קויפר - במסלולי נפטון ופלוטו) ושביטים רבים. עם תקופות שונותערעורים. "ענן השביטים" ההיפותטי (משהו כמו בית הגידול שלהם) נמצא, לפי הערכות שונות, במרחק של כ-100-150 אלף יחידות אסטרונומיות מהשמש. בהתאם לכך, גבולות מערכת השמש התרחבו פי כמה.

בתחילת 2002 "דיברו" מדענים אמריקאים עם התחנה הבין-כוכבית האוטומטית שלהם Pioneer-10, ששוגרה לפני 30 שנה והצליחה לעוף מהשמש במרחק של 12 מיליארד קילומטרים. התשובה לאות הרדיו שנשלח מכדור הארץ הגיעה תוך 22 שעות 06 דקות (במהירות התפשטות גלי רדיו של כ-300,000 ק"מ לשנייה). בהתחשב באמור לעיל, פיוניר-10 יצטרך לטוס ל"גבולות" מערכת השמש במשך זמן רב (כמובן, די מותנה!). ואז הוא יטוס לכוכב הקרוב ביותר בדרכו, אלדבראן (הכוכב הבהיר ביותר בקבוצת הכוכבים מזל שור). פיוניר-10 כנראה ימהר לשם ויעביר את המסרים של בני האדמה המשובצים בו רק לאחר 2 מיליון שנה...

לפחות 70 שנות אור מפרידות בינינו לבין אלדברן. והמרחק לכוכב הקרוב אלינו (במערכת הקנטאורי) הוא 4.75 שנות אור בלבד. היום, אפילו תלמידי בית ספר צריכים לדעת מהי "שנת אור", "פארסק" או "מגפארסק". אלה כבר שאלות ומונחים של אסטרונומיה כוכבית, שלא רק בתקופת קופרניקוס, אלא הרבה יותר מאוחר, פשוט לא היו קיימות.

ההנחה הייתה שהכוכבים הם מאורות רחוקים, אך טבעם לא היה ידוע. נכון, ג'ורדנו ברונו, שפיתח את הרעיונות של קופרניקוס, הציע בצורה גאונית שהכוכבים הם שמשות רחוקות, ואולי, עם מערכות פלנטריות משלהם. נכונות החלק הראשון של השערה זו התבהרה למדי רק במאה ה-19. ועשרות כוכבי הלכת הראשונים סביב כוכבים אחרים התגלו רק ברובם השנים האחרונותהסתיים לאחרונה במאה ה-20. לפני הולדת האסטרופיזיקה ולפני יישום הניתוח הספקטרלי באסטרונומיה, פשוט אי אפשר היה לגשת לפתרון המדעי לטבעם של כוכבים. אז התברר שהכוכבים במערכות הקודמות של העולם כמעט ולא מילאו תפקיד. השמים זרועי הכוכבים היו מעין במה שבה "הופיעו" כוכבי הלכת, אך הם לא חשבו במיוחד על טבעם של הכוכבים עצמם (לעיתים הם הוזכרו כ... על "ציפורני כסף" הננעצים ברקיע השמים) . "כדור הכוכבים" היה גבול מיוחד של היקום הן במערכות הגיאוצנטריות והן במערכות ההליוצנטריות של העולם. היקום כולו, כמובן, נחשב גלוי, ומה שמעבר לו הוא "מלכות השמים" ...

היום אנו יודעים שרק חלק זעיר מהכוכבים גלויים לעין בלתי מזוינת. הלהקה הלבנבנה המשתרעת על פני כל השמים (שביל החלב) התבררה כהרבה כוכבים, כפי שניחשו כמה פילוסופים יוונים עתיקים. גלילאו (בתחילת המאה ה-17) הבחין בבהירים שבהם אפילו בעזרת הטלסקופ המאוד לא מושלם שלו. ככל שגודלם של הטלסקופים גדל והם השתפרו, הצליחו האסטרונומים לחדור בהדרגה אל מעמקי היקום, כאילו חיטוטו בו. אבל לא התברר מיד שלכוכבים שנצפו בכיוונים שונים של השמים יש קשר לכוכבי שביל החלב. אחד הראשונים שהצליחו להוכיח זאת היה האסטרונום והאופטיקאי האנגלי W. Herschel. לכן, גילוי הגלקסיה שלנו קשור בשמו (הוא נקרא לפעמים שביל החלב). עם זאת, כנראה לא ניתן לבן תמותה לראות את הגלקסיה שלנו בשלמותה. כמובן, מספיק להסתכל בספר לימוד אסטרונומיה כדי למצוא שם דיאגרמות ברורות: מבט על הגלקסיה "מלמעלה" (עם מבנה ספירלי מובהק, עם זרועות המורכבות מכוכבים וחומר גז-אבק) ומבט "מ הצד" (בפרספקטיבה זו, האי הכוכבי שלנו דומה לעדשה דו קמורה, אם לא תיכנס לפרטים מסוימים של המבנה של החלק המרכזי של עדשה זו). תוכניות, תוכניות... ואיפה לפחות תמונה אחת של הגלקסיה שלנו?

גגארין היה בן האדמה הראשון שראה את כוכב הלכת שלנו מהחלל החיצון. כעת, כנראה, כולם ראו תצלומים של כדור הארץ מהחלל, משודרים מלוח לוויינים מלאכותיים של כדור הארץ, מתחנות בין-כוכביות אוטומטיות. ארבעים ואחת שנים חלפו מאז הטיסה של גגרין, ו-45 שנים מאז שיגור הלוויין הראשון - תחילת עידן החלל. אבל עד היום איש אינו יודע אם אדם יוכל אי פעם לראות את הגלקסיה, מעבר לגבולותיה... עבורנו זו שאלה מתחום הפנטזיה. אז בואו נחזור למציאות. אבל רק באותו הזמן, אנא חשבו על העובדה שרק לפני מאה שנים, המציאות הנוכחית יכולה להיראות כמו הפנטזיה המדהימה ביותר.

אז התגלו מערכת השמש והגלקסיה שלנו, שבה השמש היא אחד מטריליוני הכוכבים (כ-6,000 כוכבים נראים בעין בלתי מזוינת בכל הכדור השמימי), ושביל החלב הוא השלכה של חלק הגלקסיה אל הכדור השמימי. אבל בדיוק כמו במאה ה-16, בני כדור הארץ הבינו שהשמש שלנו היא הכוכב הכי רגיל, אנחנו יודעים כעת שהגלקסיה שלנו היא אחת מגלקסיות רבות אחרות שהתגלו כעת. ביניהן, כמו בעולם הכוכבים, יש ענקים וגמדים, גלקסיות "רגילות" ו"יוצאות דופן", רגועות יחסית ופעילות ביותר. הם נמצאים במרחק גדול מאיתנו. אור מהקרובים שבהם ממהר אלינו במשך כמעט שני מיליון ושלוש מאות אלף שנה. אבל אנחנו יכולים לראות את הגלקסיה הזו אפילו בעין בלתי מזוינת, היא נמצאת בקבוצת הכוכבים אנדרומדה. זוהי גלקסיה ספירלית גדולה מאוד, הדומה לגלקסיה שלנו, ולכן הצילומים שלה "מפצים" במידה מסוימת על המחסור בתצלומים של הגלקסיה שלנו.

ניתן לראות כמעט את כל הגלקסיות שהתגלו רק בתצלומים שצולמו בטלסקופי ענק קרקעיים או בטלסקופי חלל. השימוש בטלסקופים רדיו ואינטרפרומטרים רדיו עזר להשלים משמעותית את הנתונים האופטיים. אסטרונומיה רדיו ואסטרונומיה חוץ-אטמוספרית של קרני רנטגן הרימו את המסך בפני סוד התהליכים המתרחשים בגרעיני הגלקסיות ובקוואזרים (העצמים הרחוקים ביותר של היקום שלנו הידועים כיום, כמעט בלתי ניתנים להבדלה מכוכבים בתצלומים שצולמו בטלסקופים אופטיים ).

במגה-עולם הענק ביותר והנסתר מעשית (או במטאגלקסיה), ניתן היה לגלות את הקביעות והתכונות החשובות שלו: התרחבות, מבנה בקנה מידה גדול. כל זה מזכיר קצת מיקרוקוסמוס אחר, פתוח כבר ובעיקר פרוע. הם לומדים קרוב מאוד אלינו, אבל גם אבני בניין בלתי נראים של היקום (אטומים, הדרונים, פרוטונים, נויטרונים, מזוונים, קווארקים). לאחר שלמדו את מבנה האטומים ודפוסי האינטראקציה של קונכיות האלקטרונים שלהם, מדענים ממש "התחדשו" מערכת תקופתיתאלמנטים של D. I. Mendeleev.

הדבר החשוב ביותר הוא שהתברר שאדם מסוגל לגלות ולהכיר עולמות בקנה מידה שונים (מגה עולם ומיקרו עולם) שאינם נתפסים על ידו באופן ישיר.

בהקשר זה, נראה שהאסטרופיזיקה והקוסמולוגיה אינן מקוריות. אבל כאן אנחנו מתקרבים למעניין ביותר.

ה"מסך" של קבוצות כוכבים ידועות זה מכבר נפתח, ולקח עמו את הניסיונות האחרונים של ה"צנטריות" שלנו: גיאוצנטריות, הליוצנטריות, צנטריות גלקסיות. אנחנו עצמנו, כמו כדור הארץ שלנו, כמו מערכת השמש, כמו הגלקסיה, הם רק "חלקיקים" של הבלתי נתפס במונחים של קנה מידה יומיומי ומורכבות מבנה היקום, הנקרא "מגלקסיה". הוא כולל מערכות רבות של גלקסיות בעלות מורכבות משתנה (מ"כפול" ועד צבירים וצבירי-על). מסכים שבמקביל, המודעות לקנה המידה של גודלו הבלתי משמעותי של האדם בעולם המגה העצום אינה משפילה אדם, אלא להיפך, מעלה את כוח המוח שלו, המסוגל לגלות את כל זה ולהבין מה היה. התגלה קודם לכן.

נראה שהגיע הזמן להירגע, שכן התמונה המודרנית של המבנה וההתפתחות של המטגלקסיה ב במונחים כללייםנוצר. עם זאת, ראשית, הוא מכיל הרבה דברים חדשים ביסודו, שלא היו ידועים לנו בעבר, ושנית, ייתכן שבנוסף למטאגלקסיה שלנו, ישנם מיני-יקומים אחרים שיוצרים את היקום הגדול עדיין ההיפותטי...

אולי כדאי לעצור את זה לעת עתה. כי עכשיו היינו, כמו שאומרים, מתמודדים עם היקום שלנו. העובדה היא שבסוף המאה ה-20 היא הציגה את האסטרונומיה הפתעה גדולה.

מי שמתעניין בהיסטוריה של הפיזיקה יודע שבתחילת המאה ה-20 נדמה היה לכמה פיזיקאים גדולים שהעבודה הטיטאנית שלהם הסתיימה, כי כל מה שחשוב במדע הזה כבר התגלה ונחקר. נכון, כמה "עננים" מוזרים נותרו באופק, אבל מעטים אנשים העלו על דעתם שהם בקרוב "יהפכו לתורת היחסות ומכניקת הקוונטים... האם משהו כזה צפוי לאסטרונומיה?

זה די סביר, מכיוון שהיקום שלנו, שנצפה בעזרת כל הכוח של מכשירים אסטרונומיים מודרניים ולכאורה כבר נחקר די ביסודיות, עשוי להתברר כקצה הקרחון האוניברסלי. איפה השאר? איך יכולה הנחה כל כך נועזת לגבי קיומו של משהו אחר ענק, חומרי ולחלוטין לא ידוע עד כה?

הבה נפנה שוב להיסטוריה של האסטרונומיה. אחד מדפי הניצחון שלה היה גילוי כוכב הלכת נפטון "בקצה העט". ההשפעה הגרביטציונית של מסה כלשהי על תנועתו של אורנוס גרמה למדענים לחשוב על קיומו של כוכב לכת שעדיין לא ידוע, אפשרה למתמטיקאים מוכשרים לקבוע את מיקומו ב מערכת השמש, ולאחר מכן תגיד לאסטרונומים היכן בדיוק לחפש אותו בכדור השמימי. ובעתיד, כוח הכבידה סיפק לאסטרונומים שירותים דומים: הוא עזר לגלות עצמים "מוזרים" שונים - גמדים לבנים, חורים שחורים. אז עכשיו, חקר תנועת הכוכבים בגלקסיות ובגלקסיות בצביריהם הוביל את המדענים למסקנה שישנו חומר מסתורי בלתי נראה ("אפל") (או אולי צורה כלשהי של חומר שלא ידוע לנו), והשמורות של ה"חומר" הזה חייב להיות אדיר.

לפי ההערכות השאפתניות ביותר, כל מה שאנו צופים ולוקחים בחשבון ביקום (כוכבים, מתחמי גז-אבק, גלקסיות וכו') הוא רק 5 אחוז מהמסה ש"צריכה להיות" לפי חישובים המבוססים על החוקים של כוח המשיכה. 5 האחוזים הללו כוללים את כל המגה-עולם המוכר לנו, מגרגרי אבק ואטומי מימן הנפוצים בחלל ועד צבירי-על של גלקסיות. חלק מהאסטרופיזיקאים כוללים כאן אפילו ניטרינו חודר-כל, מאמינים שלמרות מסת המנוחה הקטנה שלהם, הניטרינו, לפי מספרם האינספור, תורמים תרומה מסוימת לאותם 5 אחוזים.

אבל, אולי, "חומר בלתי נראה" (או לפחות חלק ממנו, בחלוקה לא אחידה בחלל) הוא מסה של כוכבים או גלקסיות שנכחדו, או עצמים בלתי נראים בחלל כמו חורים שחורים? במידה מסוימת, הנחה כזו הגיונית, אם כי לא ניתן להשלים את 95 האחוזים החסרים (או, לפי הערכות אחרות, 60-70 אחוזים). אסטרופיזיקאים וקוסמולוגים נאלצים למיין אפשרויות שונות אחרות, בעיקר היפותטיות. הרעיונות היסודיים ביותר מסתכמים בעובדה שחלק משמעותי מה"מסה הנסתרת" הוא "חומר אפל" המורכב מחלקיקים יסודיים שאינם ידועים לנו.

מחקר נוסף בתחום הפיזיקה יראה אילו חלקיקים אלמנטריים, מלבד אלו המורכבים מקווארקים (בריונים, מזוונים וכו') או חסרי מבנה (למשל, מיואונים), יכולים להתקיים בטבע. פתירת החידה הזו כנראה תהיה קלה יותר אם נשלב את הכוחות של פיזיקאים, אסטרונומים, אסטרופיזיקאים וקוסמולוגים. תקווה רבה נתונה לנתונים שניתן להשיג בשנים הקרובות במקרה של שיגורים מוצלחים של חלליות מיוחדות. כך למשל, מתוכנן לשגר טלסקופ חלל (קוטר 8.4 מטר). היא תוכל לרשום מספר עצום של גלקסיות (עד גודל 28; אנו זוכרים שהמאורות עד גודל 6 נראים לעין בלתי מזוינת), וזה יאפשר לנו לבנות מפה של התפלגות " מסה נסתרת" בכל השמים. ניתן להפיק מידע מסוים גם מתצפיות קרקעיות, שכן "החומר הנסתר", בעל כוח משיכה גדול, אמור לכופף את קרני האור המגיעות אלינו מגלקסיות ומקוואזרים רחוקים. על ידי עיבוד תמונות של מקורות אור כאלה במחשבים, ניתן לרשום ולהעריך את מסת הכבידה הבלתי נראית. סקרים של סוג זה של חלקים בודדים בשמים כבר נעשו. (ראה מאמרו של האקדמאי N. Kardashev "Cosmology and problems of SETI", שפורסם לאחרונה בכתב העת המדעי הפופולרי של הנשיאות של האקדמיה הרוסית למדעים "כדור הארץ והיקום", 2002, מס' 4.)

לסיכום, נחזור לשאלה שנוסחה בכותרת מאמר זה. נראה שאחרי כל מה שנאמר, בקושי ניתן לתת לזה תשובה חיובית בביטחון... העתיק שבמדעים העתיקים ביותר - האסטרונומיה רק ​​מתחילה.

כשמסתכלים בשמיים זרועי הכוכבים בלילה, שואלים בלי רצון את השאלה: כמה כוכבים יש בשמים? האם יש חיים דומם איפשהו, איך כל זה נוצר, והאם יש סוף לכל זה?

רוֹב אסטרונומיםבטוחים שהיקום נולד כתוצאה מהפיצוץ החזק ביותר, לפני כ-15 מיליארד שנה. הפיצוץ העצום הזה, המכונה בדרך כלל "המפץ הגדול" או "ההשפעה הגדולה", הוא נוצר מדחיסה חזקה של חומר, פיזר גזים חמים לכיוונים שונים, והוליד גלקסיות, כוכבים וכוכבי לכת. אפילו המכשירים האסטרונומיים המודרניים והחדשים ביותר אינם מסוגלים לכסות את כל החלל. אבל טכנולוגיה מודרניתיכול לקלוט אור מכוכבים שנמצאים במרחק של 15 מיליארד שנות אור מכדור הארץ! אולי הכוכבים האלה כבר לא שם, הם נולדו, הזדקנו ומתו, אבל האור מהם נסע לכדור הארץ במשך 15 מיליארד שנה והטלסקופ עדיין רואה אותו.

מדענים בני דורות ומדינות רבות מנסים לנחש, לחשב את גודל היקום שלנו, לקבוע את מרכזו. פעם האמינו שמרכז היקום הוא כדור הארץ שלנו. קופרניקוס הוכיח שזו השמש, אבל עם התפתחות הידע וגילויה של גלקסיית שביל החלב שלנו, התברר שלא כוכב הלכת שלנו ואפילו השמש אינם מרכז היקום. הרבה זמן חשבו שחוץ מזה שביל החלבאין יותר גלקסיות, אבל זה הופרך.

מפורסם עובדה מדעיתאומר שהיקום מתרחב כל הזמן והשמיים זרועי הכוכבים שאנו צופים בהם, מבנה כוכבי הלכת שאנו רואים כעת, שונה לחלוטין מלפני מיליוני שנים. אם היקום גדל, זה אומר שיש קצוות. תיאוריה אחרת אומרת שישנם יקומים ועולמות אחרים מעבר לגבולות הקוסמוס שלנו.

אייזק ניוטון היה הראשון שהחליט להצדיק את האינסוף של היקום. חושף את החוק כוח משיכה, הוא האמין שאם החלל היה סופי, כל גופה במוקדם או במאוחר יימשך ויתמזג למכלול אחד. ואם זה לא יקרה, אז ליקום אין גבולות.

נראה שכל זה הגיוני ומובן מאליו, אבל עדיין אלברט איינשטיין הצליח לשבור את הסטריאוטיפים האלה. הוא יצר את מודל היקום שלו על בסיס תורת היחסות שלו, לפיה היקום הוא אינסופי בזמן, אך סופי במרחב. הוא השווה את זה לכדור תלת מימדי או, שפה פשוטה, עם הגלובוס שלנו. לא משנה כמה הנוסע נוסע על פני כדור הארץ, הוא לעולם לא יגיע לקצה שלו. עם זאת, זה לא אומר שכדור הארץ הוא אינסופי. הנוסע פשוט יחזור למקום בו התחיל את דרכו.

באותו אופן, נודד בחלל, שמתחיל מכוכב הלכת שלנו ומתגבר על היקום על ספינת כוכבים, יכול לחזור בחזרה לכדור הארץ. רק שהפעם המשוטט לא ינוע על פני השטח הדו-ממדיים של הכדור, אלא על פני השטח התלת-ממדיים של ההיפרספרה. המשמעות היא שליקום יש נפח סופי, ומכאן מספר סופי של כוכבים ומסה. עם זאת, ליקום אין גבולות או מרכז כלשהו. איינשטיין האמין שהיקום הוא סטטי ולעולם אינו משתנה בגודלו.

עם זאת, המוחות הגדולים ביותר אינם חסינים מפני טעויות. בשנת 1927, הפיזיקאי הסובייטי שלנו אלכסנדר פרידמן השלים באופן משמעותי את המודל הזה. לפי החישובים שלו, היקום אינו סטטי כלל. זה יכול להתרחב או להתכווץ עם הזמן. איינשטיין לא קיבל מיד תיקון כזה, אבל עם פתיחת טלסקופ האבל, עובדת התפשטות היקום הוכחה, שכן. גלקסיות מפוזרות, כלומר. התרחקו אחד מהשני.

כבר הוכח שהיקום מתרחב בתאוצה, שהוא מלא בחומר אפל קר וגילו הוא 13.75 מיליארד שנים. בידיעה של גיל היקום, נוכל לקבוע את גודל האזור הנצפה בו. אבל אל תשכח את ההתרחבות המתמדת.

אז, גודל היקום הנצפה מחולק לשני סוגים. גודל גלוי, הנקרא גם רדיוס האבל (13.75 מיליארד שנות אור), עליו דיברנו למעלה. והגודל האמיתי, הנקרא אופק החלקיקים (45.7 מיליארד שנות אור). עכשיו אסביר: בוודאי שמעת שכאשר אנו מסתכלים על השמים, אנו רואים את העבר של כוכבים אחרים, כוכבי לכת, ולא את מה שקורה עכשיו. לדוגמה, בהסתכלות על הירח, אנו רואים איך זה היה לפני קצת יותר משנייה, את השמש - לפני יותר משמונה דקות, את הכוכבים הקרובים ביותר - שנים, גלקסיות - לפני מיליוני שנים וכו'. כלומר, מאז הולדת היקום, אין פוטון, כלומר. לאור לא היה זמן לנוע יותר מ-13.75 מיליארד שנות אור. אבל! אל תשכח את עובדת התפשטות היקום. אז בזמן שהוא מגיע למתבונן, האובייקט של היקום המתהווה שפלט את האור הזה כבר יהיה במרחק של 45.7 מיליארד שנות אור מאיתנו. שנים. גודל זה הוא אופק החלקיקים, והוא הגבול של היקום הנצפה.

עם זאת, שני האופקים הללו כלל אינם מאפיינים את גודלו האמיתי של היקום. היא מתרחבת ואם המגמה הזו תימשך, אז כל אותם אובייקטים שאנו יכולים לצפות בהם עתה ייעלמו במוקדם או במאוחר משדה הראייה שלנו.

עַל הרגע הזההאור הרחוק ביותר שנצפה על ידי אסטרונומים הוא CMB. אלו הם גלים אלקטרומגנטיים עתיקים שהתעוררו עם הולדת היקום. גלים אלו מזוהים באמצעות אנטנות רגישות במיוחד ובאופן ישיר בחלל. בהסתכלות לתוך ה-CMB, מדענים רואים את היקום כפי שהיה 380,000 שנים לאחר המפץ הגדול. באותו רגע היקום התקרר עד כדי כך שהוא הצליח לפלוט פוטונים חופשיים, הנלכדים היום בעזרת טלסקופים רדיו. באותה תקופה לא היו כוכבים או גלקסיות ביקום, אלא רק ענן רציף של מימן, הליום וכמות זניחה של יסודות אחרים. מהאי-הומוגניות שנצפו בענן זה, יווצרו לאחר מכן צבירים גלקטיים.

מדענים עדיין מתלבטים אם יש גבולות אמיתיים, בלתי ניתנים לצפייה ביקום. כך או אחרת, כולם מתכנסים אל האינסוף של היקום, אבל הם מפרשים את האינסוף הזה בדרכים שונות לחלוטין. יש הרואים את היקום כרב מימדי, כאשר היקום התלת מימדי ה"מקומי" שלנו הוא רק אחד מהשכבות שלו. אחרים אומרים שהיקום הוא פרקטל, מה שאומר שהיקום המקומי שלנו עשוי להיות חלקיק של אחר. אל תשכח מהדגמים השונים של ה-Multiverse, כלומר. קיומם של אינסוף יקומים אחרים מעבר לזה שלנו. ועוד הרבה הרבה גרסאות שונות, שמספרן מוגבל רק על ידי הדמיון האנושי.

אתר הפורטל הוא משאב מידע, שבו אתה יכול לקבל הרבה ידע שימושי ומעניין הקשור לקוסמוס. קודם כל, נדבר על היקומים שלנו ואחרים, על גרמי שמים, חורים שחורים ותופעות במעמקי החלל החיצון.

המכלול של כל מה שקיים, חומר, חלקיקים בודדים והמרווח בין החלקיקים הללו נקרא היקום. לפי מדענים ואסטרולוגים, גיל היקום הוא כ-14 מיליארד שנים. גודלו של החלק הגלוי של היקום הוא כ-14 מיליארד שנות אור. ויש הטוענים שהיקום משתרע על פני 90 מיליארד שנות אור. לנוחות רבה יותר, בחישוב מרחקים כאלה, נהוג להשתמש בערך parsec. פרסק אחד שווה ל-3.2616 שנות אור, כלומר, פרסק הוא המרחק שבו רואים את הרדיוס הממוצע של מסלול כדור הארץ בזווית של שנית קשת אחת.

חמוש עם מחוונים אלה, אתה יכול לחשב את המרחק הקוסמי מאובייקט אחד למשנהו. לדוגמה, המרחק מכוכב הלכת שלנו לירח הוא 300,000 ק"מ, או שנייה אור אחת. כתוצאה מכך, המרחק הזה לשמש גדל ל-8.31 דקות אור.

לאורך ההיסטוריה שלה, אנשים ניסו לפתור את התעלומות הקשורות לקוסמוס וליקום. במאמרים של אתר הפורטל אתה יכול ללמוד לא רק על היקום, אלא גם על מודרני גישות מדעיותלמחקר שלה. כל החומר מבוסס על התיאוריות והעובדות המתקדמות ביותר.

יש לציין כי היקום כולל מספר גדול ידוע לאנשיםחפצים שונים. הידועים ביותר ביניהם הם כוכבי לכת, כוכבים, לוויינים, חורים שחורים, אסטרואידים ושביטים. כוכבי הלכת הם המובנים ביותר כרגע, מכיוון שאנו חיים על אחד מהם. לכוכבי לכת מסוימים יש ירחים משלהם. אז, לכדור הארץ יש לוויין משלו - הירח. בנוסף לכוכב הלכת שלנו, יש עוד 8 שמסתובבים סביב השמש.

ישנם כוכבים רבים בקוסמוס, אך כל אחד מהם אינו דומה זה לזה. יש להם טמפרטורות שונות, גודל ובהירות. מכיוון שכל הכוכבים שונים, הם מסווגים כדלקמן:

גמדים לבנים;

ענקים;

Supergiants;

כוכבי נויטרונים;

קוואזרים;

פולסרים.

החומר הצפוף ביותר המוכר לנו הוא עופרת. בכוכבי לכת מסוימים, צפיפות החומר שלהם יכולה להיות גדולה פי אלפי מונים מצפיפות העופרת, מה שמציב שאלות רבות למדענים.

כל כוכבי הלכת מסתובבים סביב השמש, אבל היא גם לא עומדת במקום. כוכבים יכולים להתאסף לאשכולות, שבתורם מסתובבים גם סביב מרכז שעדיין לא מוכר לנו. צבירים אלו נקראים גלקסיות. הגלקסיה שלנו נקראת שביל החלב. כל המחקרים שנערכו עד כה אומרים שרוב החומר שגלקסיות יוצרות עדיין בלתי נראה לבני אדם. בגלל זה, זה נקרא חומר אפל.

מרכזי הגלקסיות נחשבים למעניינים ביותר. כמה אסטרונומים מאמינים שחור שחור הוא המרכז האפשרי של הגלקסיה. זוהי תופעה ייחודית שנוצרה כתוצאה מהתפתחות של כוכב. אבל לעת עתה, אלו רק תיאוריות. עדיין לא ניתן לערוך ניסויים או לחקור תופעות כאלה.

בנוסף לגלקסיות, היקום מכיל ערפיליות (עננים בין-כוכביים המורכבים מגז, אבק ופלזמה), קרינת שריד החודרת לכל חלל היקום ועוד הרבה עצמים שאינם ידועים ואף לא ידועים בדרך כלל.

מחזור האתר של היקום

סימטריה ואיזון תופעות חומריותהוא העיקרון העיקרי ארגון מבניואינטראקציות בטבע. יתרה מכך, בכל הצורות: פלזמה וחומר כוכבים, אתרים עולמיים ושוחררים. כל המהות של תופעות כאלה מורכבת מהאינטראקציות והטרנספורמציות שלהן, שרובן מיוצגות על ידי האתר הבלתי נראה. זה נקרא גם קרינת שריד. זוהי קרינת רקע קוסמית מיקרוגל בטמפרטורה של 2.7 K. ישנה דעה שהאתר המתנודד הזה הוא הבסיס הבסיסי לכל מה שממלא את היקום. האניזוטרופיה של התפלגות האתר קשורה לכיווני ועוצמת תנועתו באזורים שונים של המרחב הבלתי נראה והנראה לעין. כל הקושי של לימוד ומחקר די דומה לקשיים של חקר תהליכים סוערים בגזים, פלזמות ונוזלי חומר.

מדוע מדענים רבים מאמינים שהיקום הוא רב מימדי?

לאחר עריכת ניסויים במעבדות ובקוסמוס עצמו, התקבלו נתונים שמהם ניתן לשער שאנו חיים ביקום בו ניתן לאפיין את מיקומו של כל עצם על ידי זמן ושלוש קואורדינטות מרחביות. בשל כך, עולה ההנחה שהיקום הוא ארבעה ממדי. עם זאת, מדענים מסוימים, המפתחים תיאוריות של חלקיקים אלמנטריים וכוח משיכה קוונטי, עשויים להגיע למסקנה כי הקיום מספר גדולמידות הן חיוניות. דגמים מסוימים של היקום אינם שוללים מספר כזה כמו 11 ממדים.

יש לקחת בחשבון שקיומו של יקום רב מימדי אפשרי עם תופעות באנרגיה גבוהה - חורים שחורים, מפץ גדול, פרצים. לפחות, זה אחד הרעיונות של קוסמולוגים מובילים.

המודל של היקום המתרחב מבוסס על תורת היחסות הכללית. הוצע להסביר בצורה מספקת את מבנה ההיסט לאדום. ההתרחבות החלה במקביל למפץ הגדול. מצבו מומחש על ידי פני השטח של כדור גומי מנופח, עליו הוחלו נקודות - עצמים חוץ-גלקטיים. כאשר מנפחים בלון כזה, כל הנקודות שלו מתרחקות זו מזו, ללא קשר למיקום. על פי התיאוריה, היקום יכול להתרחב ללא הגבלת זמן או להתכווץ.

אסימטריה בריונית של היקום

ניתן לצפייה ביקום עלייה משמעותיתמספר החלקיקים היסודיים על כל מספר האנטי-חלקיקים נקרא אסימטריה באריונית. בריונים כוללים נויטרונים, פרוטונים וכמה חלקיקים יסודיים קצרי חיים אחרים. חוסר הפרופורציה הזה קרה בעידן ההשמדה, כלומר שלוש שניות אחרי המפץ הגדול. עד לנקודה זו, מספר הבריון והאנטיבאריונים התאימו זה לזה. במהלך ההשמדה ההמונית של אנטי-חלקיקים וחלקיקים אלמנטריים, רובם התחברו ונעלמו, ובכך הולידו קרינה אלקטרומגנטית.

עידן היקום באתר הפורטל

מדענים מודרניים מאמינים שהיקום שלנו הוא כ-16 מיליארד שנים. לפי הערכות, הגיל המינימלי יכול להיות 12-15 מיליארד שנים. המינימום נדחה על ידי הכוכבים העתיקים ביותר בגלקסיה שלנו. ניתן לקבוע את גילו האמיתי רק בעזרת חוק האבל, אך אמיתי אינו אומר מדויק.

אופק נראות

כדור עם רדיוס השווה למרחק שעובר האור במהלך כל קיומו של היקום נקרא אופק הראות שלו. קיומו של האופק עומד ביחס ישר להתפשטות והתכווצות היקום. לפי המודל הקוסמולוגי של פרידמן, היקום החל להתרחב ממרחק יחיד לפני כ-15-20 מיליארד שנים. במשך כל הזמן, האור עובר מרחק שיורי ביקום המתפשט, כלומר 109 שנות אור. בשל כך, כל צופה ברגע t0 לאחר תחילת תהליך ההתרחבות יכול לראות רק חלק קטן, התחום על ידי כדור, אשר באותו רגע יש לו רדיוס I. אותם גופים ועצמים שנמצאים מעבר לגבול זה באותו רגע הם , באופן עקרוני, לא ניתן לצפייה. לאור המוחזר מהם פשוט אין זמן להגיע למתבונן. זה לא אפשרי גם אם האור יצא ברגע שהתחיל תהליך ההרחבה.

בשל הקליטה והפיזור ביקום המוקדם, לאור הצפיפות הגבוהה, פוטונים לא יכלו להתפשט בכיוון חופשי. לכן, הצופה מסוגל לתקן רק את הקרינה שהופיעה בעידן היקום השקוף לקרינה. תקופה זו נקבעת לפי הזמן t»300,000 שנים, צפיפות החומר r»10-20 גרם/סמ"ק ומומנט ריקומבינציה של מימן. מהאמור לעיל עולה שככל שהמקור קרוב יותר לגלקסיה, כך ההסטה לאדום תהיה גדולה יותר עבורו.

המפץ הגדול

הרגע שבו התחיל היקום נקרא המפץ הגדול. מושג זה מבוסס על העובדה שבתחילה הייתה נקודה (נקודת סינגולריות), שבה כל האנרגיה וכל החומר היו נוכחים. הבסיס של המאפיין נחשב לצפיפות גבוהה של חומר. לא ידוע מה קרה לפני הייחוד הזה.

לגבי האירועים והתנאים שהתרחשו לפני תחילת הרגע 5 * 10-44 שניות (רגע סיום קוונט הזמן הראשון), אין מידע מדויק. במובן הפיזי של אותה תקופה, אפשר רק להניח שאז הטמפרטורה הייתה בערך 1.3*1032 מעלות עם צפיפות חומר של כ-1096 ק"ג/מ"ק. ערכים אלה הם המגבלות עבור היישום. רעיונות קיימים. הם מופיעים עקב היחס בין קבוע הכבידה, מהירות האור, קבועי בולצמן ופלאנק והם מכונים "פלאנק".

אותם אירועים הקשורים ל-5*10-44 עד 10-36 שניות משקפים את מודל "היקום האינפלציוני". הרגע של 10-36 שניות מיוחס למודל "היקום החם".

בתקופה שבין 1-3 ל-100-120 שניות, נוצרו גרעיני הליום ומספר קטן של גרעינים של הריאות שנותרו יסודות כימיים. מאותו רגע החל להתבסס היחס בגז - מימן 78%, הליום 22%. לפני מיליון שנה, הטמפרטורה ביקום החלה לרדת ל-3000-45000 K, החל עידן הרקומבינציה. לפני כן, אלקטרונים חופשיים החלו להשתלב עם פרוטונים קלים וגרעיני אטום. החלו להופיע אטומי הליום, אטומי מימן ומספר קטן של אטומי ליתיום. החומר נעשה שקוף, והקרינה, שעדיין נצפית, ניתקה ממנו.

מיליארד השנים הבאות לקיומו של היקום היו מסומנות בירידה בטמפרטורה מ-3000-45000 K ל-300 K. מדענים כינו תקופה זו עבור היקום "העידן האפל" בשל העובדה שעדיין לא היו מקורות לקרינה אלקטרומגנטית הופיע. באותה תקופה, חוסר ההומוגניות של תערובות הגזים המקוריות נדחסו עקב פעולת כוחות הכבידה. לאחר שדימו תהליכים אלה במחשב, אסטרונומים ראו שהדבר הוביל באופן בלתי הפיך להופעת כוכבי ענק, העולים על מסת השמש במיליוני פעמים. בשל מסה כה גדולה, הכוכבים הללו התחממו עד בלתי נתפס טמפרטורה גבוההוהתפתחו במשך תקופה של עשרות מיליוני שנים, ולאחר מכן הם התפוצצו כסופרנובות. התחממות לטמפרטורות גבוהות, פני השטח של כוכבים כאלה יצרו זרימות חזקות קרינה אולטרא - סגולה. כך החלה תקופה של יינון מחדש. הפלזמה שנוצרה כתוצאה מתופעות כאלה החלה לפזר חזק קרינה אלקטרומגנטית בטווחי אורכי הגל הקצרים שלה. במובן מסוים, היקום החל לשקוע בערפל צפוף.

כוכבים ענקיים אלה הפכו למקורות הראשונים ביקום של יסודות כימיים שכבדים בהרבה מליתיום. החלו להיווצר חפצי חלל מהדור השני, שהכילו את גרעיני האטומים הללו. כוכבים אלו החלו להיווצר מתערובות של אטומים כבדים. סוג חוזר של ריקומבינציה של רוב האטומים של גזים בין-גלקטיים ובין-כוכביים התרחש, אשר, בתורו, הוביל לשקיפות חדשה של החלל לקרינה אלקטרומגנטית. היקום הפך בדיוק למה שאנחנו יכולים לצפות בו עכשיו.

המבנה הנצפה של היקום באתר הפורטל

החלק הנצפה אינו הומוגני מבחינה מרחבית. רוב צבירי הגלקסיות והגלקסיות הבודדות יוצרים את המבנה התאי או חלת הדבש שלה. הם בונים קירות תאים בעובי של כמה מגה-פארסקים. תאים אלו נקראים "חללים". הם מאופיינים מידה גדולה, בעשרות מגה-פרסקים, ובמקביל הם לא מכילים חומר עם קרינה אלקטרומגנטית. כ-50% מהנפח הכולל של היקום נופל לחלק ה"חללים".

סולם מרחק היקום

כשהיקום מתרחב, קשה לענות על שאלת המרחקים לגלקסיות רחוקות מאוד. הכל תלוי בנקודת המבט שלך.

ערפילית אומגה

ערפילית נשר

אשכול אנטליה

הנה הבעיה בקביעת מרחקים ביקום מתרחב: שתי גלקסיות נמצאות זו ליד זו כשהיקום בן 1 מיליארד שנים בלבד. הגלקסיה הראשונה פולטת דופק אור. הגלקסיה השנייה לא קולטת את הדחף הזה עד שהיקום הוא בן 14 מיליארד שנים.

בשלב זה, הגלקסיות הללו מופרדות בכ-26 מיליארד שנות אור; דופק אור כבר 13 מיליארד שנים; והתמונה שאנשים מקבלים בגלקסיה השנייה היא תמונה של הגלקסיה הראשונה בזמן שהיא הייתה רק בת מיליארד שנה וכשהיא הייתה במרחק של 2 מיליארד שנות אור בלבד.

בקוסמולוגיה, מקובל בדרך כלל ארבעה סולמות מרחק שונים:

(1) מרחק פוטומטרי - DL

ביקום מתרחב, הרבה יותר קשה לראות גלקסיות רחוקות ממה שניתן לצפות, שכן פוטונים של אור נמתחים ומתפרסים על פני שטח רחב. זו הסיבה שטלסקופים ענקיים נדרשים לראות גלקסיות רחוקות מאוד. הגלקסיות המרוחקות ביותר שנראו דרך טלסקופ החלל האבל הן כה חלשות עד שנראה שהן נמצאות במרחק של כ-350 מיליארד שנות אור, למרות שהן קרובות הרבה יותר.

הסולם הפוטומטרי אינו מייצג את המרחק האמיתי, אך הוא משמש כדי לקבוע עד כמה אנו רואים גלקסיות מרוחקות מאוד.

(2) מרחק קוטר זוויתי-DA

ביקום המתרחב, אנו רואים גלקסיות בקצה יקום גלויכשהם היו צעירים מאוד, לפני כ-14 מיליארד שנים, כי לקח כ-14 מיליארד שנים עד שהאור הגיע אלינו.

עם זאת, הגלקסיות באותה תקופה לא היו רק צעירות, אלא גם ממוקמות הרבה יותר קרוב אלינו.

הגלקסיות הקלושות ביותר שנראו על ידי טלסקופ החלל האבל היו רחוקות מאיתנו רק כמה מיליארדי שנות אור כאשר האור נפלט.

המשמעות היא שגלקסיות רחוקות מאוד נראות הרבה יותר גדולות ממה שאפשר לצפות, כאילו הן נמצאות בסדר גודל של 2 או 3 מיליארד שנות אור מאיתנו (למרות שהן גם נראות מאוד מאוד עמומות - ראה "מרחק פוטומטרי").

מרחק קוטר זוויתי הוא אינדיקטור טוב (במיוחד בגלקסיה שטוחה כמו שלנו) לכמה גלקסיה מסוימת הייתה קרובה אלינו כשהיא פלטה את האור שאנו רואים כעת.

(3) עקוב אחר מרחק - DC

סולם המרחקים הנעים מתרחב עם היקום. זה נותן לנו מושג איפה הגלקסיות ממוקמות כרגע, למרות העובדה שאנחנו צופים בגלקסיה רחוקה כפי שהייתה כשהיא הייתה צעירה וקטנה הרבה יותר. בקנה מידה זה, הקצה החיצוני ביותר של היקום הנראה נמצא כעת במרחק של 47 מיליארד שנות אור מאיתנו, אם כי הגלקסיות הרחוקות ביותר שנראו דרך טלסקופ החלל האבל יהיו במרחק של כ-32 מיליארד שנות אור.

מרחק הנסיעה הוא הפוך ממרחק הקוטר הזוויתי.

המרחק הזה מראה היכן נמצאות הגלקסיות כרגע, לא היכן הן היו כשהן פולטו את האור שאנו רואים כעת.

(4) מרחק סטייה - DT

מרחק סטייה מתייחס לפרק הזמן שלוקח לאור מגלקסיות רחוקות להגיע אלינו. זה בדיוק הכוונה כשאומרים שליקום הנראה יש רדיוס של 14 מיליארד שנות אור.

משמעות האמירה הזו: גיל היקום הוא כ-14 מיליארד שנים, אבל לאור מגלקסיות רחוקות יותר לא היה מספיק זמן להגיע אלינו.

מרחק אבררציונלי הוא מדד לזמן באותה מידה שהוא מדד למרחק. השימוש העיקרי בסולם הזה הוא שהוא נותן לנו מושג לגבי הגיל של התמונה של גלקסיה נתונה שאנחנו רואים כרגע.

למרחקים קטנים (מסדר גודל של 2 מיליארד שנות אור או פחות), כל ארבעת סולמות המרחק משולבים וחוזרים זה על זה, כך שקל הרבה יותר לקבוע את המרחקים לגלקסיות ביקום המקומי המקיף אותנו.

להלן כל ארבעת סולמות המרחק המשולבים על ההיסט לאדום. הסטה לאדום היא מדד למתיחה של האור הנגרמת מהתפשטות היקום: גלקסיה עם רמה גבוההההיסט לאדום רחוק יותר מגלקסיה נמוכה לאדום. לגלקסיות הרחוקות ביותר שנראו דרך טלסקופ החלל האבל יש הסחה לאדום של 10, בעוד שלפרוטוגלקסיות הרחוקות ביותר ביקום יש כנראה הסטה לאדום של 15. לגבול היקום הנראה יש הסטה לאדום של אינסוף. לשם השוואה: טלסקופ נייד טיפוסי אינו מאפשר צפייה בעצמים עם היסט לאדום גבוה בהרבה מ-0.1 (כ-1.3 מיליארד שנות אור).

המרחק הפוטומטרי (DL ) מראה מדוע כל כך קשה לראות גלקסיות רחוקות: גלקסיה צעירה ומרוחקת מאוד עם הסטה לאדום של 15 נראית במרחק של 560 מיליארד שנות אור, אם כי המרחק בקוטר הזוויתי (DA) מראה שבאותה עת הגלקסיה פולטת אור, שאנו רואים כעת, היא הייתה למעשה כ-2.2 מיליארד שנות אור. מרחק הסטייה (DT) מראה שהאור מגלקסיה נתונה עבר 13.6 מיליארד שנים מפליטתו ועד היום. המרחק העובר (DC) מראה שאותה גלקסיה היום, אם היינו יכולים לראות אותה, הייתה רחוקה מאיתנו 35 מיליארד שנות אור.

בעבודה המוצעת, על בסיס נתונים מקובלים, ניתנת קביעה ישירה ומספרית של הרדיוס הנראה של היקום, השונה מהמקובל. מודלי האינפלציה המוכרים כיום של המפץ הגדול צופים משמעויות שונותהגודל הראשוני של היקום לאחר השלמת שלב האינפלציה:

"... תקופת ה"אינפלציה" ... נקראת התקופה האינפלציונית. במהלך הזמן הזה, גודל היקום גדל פי 10^50, ממיליארדית מגודלו של פרוטון לגודל של קופסת גפרורים.

"בסוף תקופת האינפלציה, היקום שלנו רכש גודל של כ-1 ס"מ בקוטר...".

"היקום התרחב ב-50 סדרי גודל - הוא היה פחות מפרוטון, אבל הוא הפך לגודל של אשכולית".

"עד סוף תקופת האינפלציה, היקום קיבל גודל של כ-1 ס"מ".

"חיידק היקום גדל מאפס לגודל של כדור פינג פונג".

תהליך האינפלציה האינפלציוני עצמו נמשך שבריר השניה הקטן ביותר, ולאחר מכן מתחיל תהליך התפשטות האבל של היקום, מיליארדי שנים. עד כה, היקום, לפי ההערכות שלהלן, התרחב מ-10^8 ל-10^30 מטר. כיום מקובל שאחרי ההתרחבות האינפלציונית עברו כ-10^17 שניות או 13.8 מיליארד שנים.

לפי המודל הסטנדרטי של המפץ הגדול, הרדיוס ההתחלתי של היקום יצטרך להיות בסדר גודל של סנטימטרים בודדים, והתרחבות נוספת הייתה לינארית. האינפלציה ביטלה חלק מהבעיות בדגם המפץ הגדול הסטנדרטי. עם זאת, גם התרחישים האינפלציוניים הראשונים לא היו חפים מחסרונות, מה שהוביל להמשך התפתחותם ולהופעתם של מודלים אינפלציוניים חדשים, שבהם היקום התרחב הרבה יותר בשלב האינפלציה.

לדוגמה, בערך של הרחבת החלל ב-10 בחזקת 10^5 - פי 10^12, כלומר למעשה גודל היקום עם אותם ערכים מספריים בדיוק: 10 בחזקת 10^5 - 10^12 ס"מ. המספר 10^12 הוא 10 בחזקת טריליון. הגודל הגדול ביותרבסוף שלב האינפלציה, התיאוריה האינפלציונית החדשה של A. Linde חוזה את היקום מטווח זה:

"ההבדל העיקרי בין התיאוריה האינפלציונית לקוסמולוגיה הישנה מתגלה אם מחשבים את גודלו של אזור אינפלציוני טיפוסי בסוף האינפלציה. גם אם הגודל הראשוני של היקום האינפלציוני היה קטן מאוד (בסדר גודל של אורך פלאנק lp~10^ 33 ס"מ), לאחר 10^-35 שניות של ניפוח, היקום מגיע לגודל עצום - l~10^1` 000`000`000`000 ס"מ".

"לפי כמה מודלים של אינפלציה, קנה המידה של היקום (בס"מ) יגיע ל-10 בחזקת 10^12".

פיזור כזה בממדי היקום, מן הסתם, אמור להוביל לפרמטרים סופיים שונים של היקום.

רדיוס היקום הנצפה

"היקום הנצפה הוא מושג בקוסמולוגיה של המפץ הגדול שמתאר את החלק ביקום שהוא העבר המוחלט ביחס למתבונן. מנקודת המבט של החלל, זה האזור שממנו לחומר (בפרט, קרינה, וכתוצאה מכך, כל אותות) יהיה זמן להגיע למיקום הנוכחי (במקרה של האנושות, כדור הארץ המודרני) במהלך הקיום של היקום, כלומר להיות ניתן לצפייה.

לפי הנתונים המקובלים, גיל היקום הוא T=13.8 מיליארד שנים. מכאן נובע, כפי שמאמינים, שפוטונים שנולדו ברגע מוצאו של היקום צריכים כבר להגיע לכדור הארץ. במילים אחרות, כל פוטון CMB בילה T שנים בדרך. עם זאת, בקשר להתפשטות היקום, ברור גם שפוטונים הנפלטים ממרחק קצר מ-T שנות אור חייבים להגיע גם לכדור הארץ. ואכן, במהלך תקופה זו, כדור הארץ התרחק ללא הרף ממקור הקרינה. לכן, הפוטונים שהגיעו לכדור הארץ, בעלי גיל T שנים, נולדו במרחק מכדור הארץ פחות מ-T שנות אור.

חישובים מראים שברגע הזמן הראשוני (לאחר היווצרות הגלקסיות), המקור הרחוק ביותר מכדור הארץ, שפוטונים מהם הגיעו לכדור הארץ בזמן הנוכחי, היה במרחק של כ-5x10^9 sv מכדור הארץ. . שנים.

בחישובים יצאנו מההנחות הבאות די מקובלות. ההנחה העיקרית היא קבלת חוק האבל כנכון.

ההנחה השנייה היא שבמשך כל זמן ההתפשטות שלאחר האינפלציה של היקום, קבוע האבל היה לא פחות מהערך המקובל כיום. יתרה מכך, ככל שהערך הממוצע של קבוע האבל גדול יותר, כך הרדיוס האמיתי של היקום הנצפה יהיה קטן יותר. לכן, בהקשר לגילוי ההתפשטות המואצת של היקום, התוצאה שהתקבלה צריכה להיחשב מעט מוגזמת, שכן מוקדם יותר קבוע האבל, ככל הנראה, היה פחות. כלומר, פוטונים הגיעו לכדור הארץ ממקורות במרחק של קצת יותר מ-5 מיליארד שנות אור.

ההנחה השלישית היא הקביעות המשוערת של קבוע האבל, עצמאותו בזמן. זו הנחה מקובלת, אפשר לומר, המקובלת בדרך כלל, שכן זו נובעת מגרפים של התפשטות היקום על ידי כמעט כל החוקרים והתיאורטיקנים הסמכותיים.

מהטיעונים לעיל, יש להסיק שבתצפיות אסטרונומיות אי אפשר "לראות" גלקסיות במרחק של יותר מ-5 מיליארד שנות אור. פוטונים מכל גלקסיה קרובה לגיל היקום שהגיעו לכדור הארץ נפלטו כאשר הגלקסיה הייתה במרחק של לא יותר מ-5 מיליארד שנות אור.

יתרה מכך, יש להסיק מכך ששום הסטה לאדום אינה יכולה להתאים למרחק של יותר ממרחק זה, והמידע שניתן בספרות הקוסמולוגית לפיו התגלתה גלקסיה או קוואזר, שהוסרה ב-10-12 מיליארד שנות אור, אינו אמון.

למען האמת, זו נסיבות די ברורות. מכיוון שגילו של היקום הוא 14 מיליארד שנים, כל פוטון לא יכול היה לנוע יותר מהזמן הזה. אם פוטון נע לכיוון כדור הארץ מנקודה עם מרחק של 12-14 מיליארד שנים, אז במהירות האור הוא היה עובר את המרחק הזה ומגיע לכדור הארץ במהלך חיי היקום רק אם כדור הארץ לא היה מתרחק. אבל כדור הארץ התרחק, ועם מספיק מהירות גבוהה, כפי שמוצג באנימציה הנלווית למאמר.

ניתן לראות אנימציה והחישובים שהוזכרו לעיל באינטרנט בכתובת האתר: http://samlib.ru/p/putenihin_p_w/rw99.shtml

מכיוון שכדור הארץ מתרחק מהכוכב, הפוטון במהלך חיי היקום יגיע רק לנקודה שבה היה כדור הארץ ברגע פליטתו (עיגול כחול בהיר) - במרחק של 13.7 מיליארד שנות אור. זה ברור, שכן במהלך תקופה זו של 13.7 מיליארד שנים כדור הארץ יתרחק מנקודה זו. רק פוטונים שנמצאים במרחק של לא יותר מ-5 מיליארד שנות אור (בערך) ממנו ברגע הפליטה יכולים להגיע לכדור הארץ. המרחק הזה, ככל הנראה, צריך להיחשב כגבול הנצפה של היקום.

אף על פי כן, בספרות הקוסמולוגית מצוין רדיוס היקום הנצפה, שקרוב בגודלו לגילו - כ-14 מיליארד שנות אור. כפי שמוצג בחישובים לעיל, במשך יותר מ-13 מיליארד שנות אור, האור מגלקסיות כאלה, ככל הנראה, לא יכול היה להגיע לכדור הארץ. כלומר, מסתבר שכמעט ולא ניתן לצפות בגלקסיות במרחק כזה מכדור הארץ.

המשמעות היא שהשיטות הקוסמולוגיות לחישוב המרחקים לגלקסיות מעלות ספקות מסוימים. יתרה מכך, ברור שבעוד 14 מיליארד שנים, פוטונים מגלקסיות במרחק 14 מיליארד שנות אור יוכלו להגיע לכדור הארץ רק במקרה של יקום נייח (לא מתרחב).

ככל הנראה, המסקנה המתקבלת לגבי רדיוס היקום הגלוי של 5 מיליארד שנות אור היא פרדוקס קוסמולוגי נוסף, שכן תיאוריות ומסקנות מקובלות רבות מוטלות בספק: תיאוריה כלליתתורת היחסות, חוק האבל, תיאוריית המפץ הגדול...

סִפְרוּת

1. המפץ הגדול: המודל האינפלציוני, Studiopedia, 2014, כתובת אתר:
(נגישה 11.12.2015)
2. Gusev A., How did the Universe origin?, 2008, URL:
http://shkolazhizni.ru/archive/0/n-14628/ (נגישה ב-12/11/2015)
3. שלב אינפלציוני של התפשטות היקום. אלמנטים, כתובת אתר:
http://elementy.ru/trefil/21082?context=20444 (נגישה ב-12/11/2015)
4. Kazyutinsky V.V., Inflationary Cosmology: Theory and scientific picture of the world, URL: http://maxpark.com/community/5654/content/2561589 (נגישה ב-11.12.2015)
5. קוקין א.וו. דגם סטנדרטי של היקום. דגם המפץ הגדול, 2011, כתובת אתר: http://www.avkokin.ru/documents/584 (נגישה ב-12/11/2015)
6. Levin A., Almighty Inflation, Popular Mechanics No. 7, 2012, URL:
http://www.sibai.ru/vsemogushhaya-inflyacziya.html (נגישה ב-12/11/2015)
7. Levin A., Inflanton Theory, 2012, כתובת URL:
8. Linde A.D., Inflation, Quantum Cosmology and the Anthropic Principle, 2002, URL:
http://www.astronet.ru/db/msg/1181084 (נגישה ב-12/11/2015)
9. Linde A.D., The Many Faces of the Universe (מצגת), 2007, כתובת אתר:
http://elementy.ru/lib/430484 (נגישה ב-12/11/2015)
http://www.myshared.ru/slide/380143/
10. מטאגלקסי, ויקיפדיה, 2015, כתובת אתר:
https://ru.wikipedia.org/wiki/Metagalaxy (נגישה ב-12/11/2015)
11. מודל של היקום האינפלציוני, Reftrend.ru Document Base, URL:
http://reftrend.ru/685191.html (נגישה ב-12/11/2015)
12. Inflating Universe, Encyclopedia of Physics, URL:
http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_physics/4465/INFLATED (נגישה ב-12/11/2015)
13. עמוס ג'יי, המפץ הגדול הכבידה התגלה, 2014, כתובת אתר:
(נגישה 11.12.2015)