Размеры нашей земли к масштабам вселенной. Самые массивные объекты во вселенной Самые большие небесные тела во вселенной
Знаете ли вы о том, что наблюдаемая нами Вселенная имеет довольно определённые границы? Мы привыкли ассоциировать Вселенную с чем-то бесконечным и непостижимым. Однако современная наука на вопрос о «бесконечности» Вселенной предлагает совсем другой ответ на столь «очевидный» вопрос.
Согласно современным представлениям, размер наблюдаемой Вселенной составляет примерно 45,7 миллиардов световых лет (или 14,6 гигапарсек). Но что означают эти цифры?
Первый вопрос, который приходит в голову обычному человеку – как Вселенная вообще не может быть бесконечной? Казалось бы, бесспорным является то, что вместилище всего сущего вокруг нас не должно иметь границ. Если эти границы и существуют, то что они вообще собой представляют?
Допустим, какой-нибудь астронавт долетел до границ Вселенной. Что он увидит перед собой? Твёрдую стену? Огненный барьер? А что за ней – пустота? Другая Вселенная? Но разве пустота или другая Вселенная могут означать, что мы на границе мироздания? Ведь это не означает, что там находится «ничего». Пустота и другая Вселенная – это тоже «что-то». А ведь Вселенная – это то, что содержит абсолютно всё «что-то».
Мы приходим к абсолютному противоречию. Получается, граница Вселенной должна скрывать от нас что-то, чего не должно быть. Или граница Вселенной должна отгораживать «всё» от «чего-то», но ведь это «что-то» должно быть также частью «всего». В общем, полный абсурд. Тогда как учёные могут заявлять о граничном размере, массе и даже возрасте нашей Вселенной? Эти значения хоть и невообразимо велики, но всё же конечны. Наука спорит с очевидным? Чтобы разобраться с этим, давайте для начала проследим, как люди пришли к современному понимаю Вселенной.
Расширяя границы
Человек с незапамятных времён интересовался тем, что представляет собой окружающий их мир. Можно не приводить примеры о трёх китах и прочие попытки древних объяснить мироздание. Как правило, в конечном итоге все сводилось к тому, что основой всего сущего является земная твердь. Даже во времена античности и средневековья, когда астрономы имели обширные познания в закономерностях движения планет по «неподвижной» небесной сфере, Земля оставалась центром Вселенной.
Естественно, ещё в Древней Греции существовали те, кто считал то, что Земля вращается вокруг Солнца. Были те, кто говорил о множестве миров и бесконечности Вселенной. Но конструктивные обоснования этим теориям возникли только на рубеже научной революции.
В 16 веке польский астроном Николай Коперник совершил первый серьёзный прорыв в познании Вселенной. Он твёрдо доказал, что Земля является лишь одной из планет, обращающихся вокруг Солнца. Такая система значительно упрощала объяснение столь сложного и запутанного движения планет по небесной сфере. В случае неподвижной Земли астрономам приходилось выдумывать всевозможные хитроумные теории, объясняющие такое поведение планет. С другой стороны, если Землю принять подвижной, то объяснение столь замысловатым движениям приходит, само собой. Так в астрономии укрепилась новая парадигма под названием «гелиоцентризм».
Множество Солнц
Однако даже после этого астрономы продолжали ограничивать Вселенную «сферой неподвижных звёзд». Вплоть до 19 века им не удавалось оценить расстояние до светил. Несколько веков астрономы безрезультатно пытались обнаружить отклонения положения звёзд относительно движения Земли по орбите (годичные параллаксы). Инструменты тех времён не позволяли проводить столь точные измерения.
Наконец, в 1837 году русско-немецкий астроном Василий Струве измерил параллакс . Это ознаменовало новый шаг в понимании масштабов космоса. Теперь учёные могли смело говорить о том, что звезды являют собой далекие подобия Солнца. И наше светило отныне не центр всего, а равноправный «житель» бескрайнего звёздного скопления.
Астрономы ещё больше приблизились к пониманию масштабов Вселенной, ведь расстояния до звёзд оказались воистину чудовищными. Даже размеры орбит планет казались по сравнению с этим чем-то ничтожным. Дальше нужно было понять, каким образом звёзды сосредоточены во .
Множество Млечных Путей
Известный философ Иммануил Кант ещё в 1755 предвосхитил основы современного понимания крупномасштабной структуры Вселенной. Он выдвинул гипотезу о том, что Млечный Путь является огромным вращающимся звёздным скоплением. В свою очередь, многие наблюдаемые туманности также являются более удалёнными «млечными путями» — галактиками. Не смотря на это, вплоть до 20 века астрономы придерживались того, что все туманности являются источниками звёздообразования и входят в состав Млечного Пути.
Ситуация изменилась, когда астрономы научились измерять расстояния между галактиками с помощью . Абсолютная светимость звёзд такого типа лежит в строгой зависимости от периода их переменности. Сравнивая их абсолютную светимость с видимой, можно с высокой точностью определить расстояние до них. Этот метод был разработан в начале 20 века Эйнаром Герцшрунгом и Харлоу Шелпи. Благодаря ему советский астроном Эрнст Эпик в 1922 году определил расстояние до Андромеды, которое оказалось на порядок больше размера Млечного Пути.
Эдвин Хаббл продолжил начинание Эпика. Измеряя яркости цефеид в других галактиках, он измерил расстояние до них и сопоставил его с красным смещением в их спектрах. Так в 1929 году он разработал свой знаменитый закон. Его работа окончательно опровергла укрепившееся мнение о том, что Млечный Путь является краем Вселенной. Теперь он был одной из множества галактик, которые ещё когда-то считали его составной частью. Гипотеза Канта подтвердилась почти через два столетия после её разработки.
В дальнейшем, открытая Хабблом связь расстояния галактики от наблюдателя относительно скорости её удаления от него, позволило составить полноценную картину крупномасштабной структуры Вселенной. Оказалось, галактики были лишь её ничтожной частью. Они связывались в скопления, скопления в сверхскопления. В свою очередь, сверхскопления складываются в самые большие из известных структур во Вселенной – нити и стены. Эти структуры, соседствуя с огромными сверхпустотами () и составляют крупномасштабную структуру, известной на данный момент, Вселенной.
Очевидная бесконечность
Из вышесказанного следует то, что всего за несколько веков наука поэтапно перепорхнула от геоцентризма к современному пониманию Вселенной. Однако это не даёт ответа, почему мы ограничиваем Вселенную в наши дни. Ведь до сих пор речь шла лишь о масштабах космоса, а не о самой его природе.
Первым, кто решился обосновать бесконечность Вселенной, был Исаак Ньютон. Открыв закон всемирного тяготения, он полагал, что будь пространство конечно, все её тела рано или поздно сольются в единое целое. До него мысль о бесконечности Вселенной если кто-то и высказывал, то исключительно в философском ключе. Без всяких на то научных обоснований. Примером тому является Джордано Бруно. К слову, он подобно Канту, на много столетий опередил науку. Он первым заявил о том, что звёзды являются далёкими солнцами, и вокруг них тоже вращаются планеты.
Казалось бы, сам факт бесконечности довольно обоснован и очевиден, но переломные тенденции науки 20 века пошатнули эту «истину».
Стационарная Вселенная
Первый существенный шаг на пути к разработке современной модели Вселенной совершил Альберт Эйнштейн. Свою модель стационарной Вселенной знаменитый физик ввёл в 1917 году. Эта модель была основана на общей теории относительности, разработанной им же годом ранее. Согласно его модели, Вселенная является бесконечной во времени и конечной в пространстве. Но ведь, как отмечалось ранее, согласно Ньютону Вселенная с конечным размером должна сколлапсироваться. Для этого Эйнштейн ввёл космологическую постоянную, которая компенсировала гравитационное притяжение далёких объектов.
Как бы это парадоксально не звучало, саму конечность Вселенной Эйнштейн ничем не ограничивал. По его мнению, Вселенная представляет собой замкнутую оболочку гиперсферы. Аналогией служит поверхность обычной трёхмерной сферы, к примеру – глобуса или Земли. Сколько бы путешественник ни путешествовал по Земле, он никогда не достигнет её края. Однако это вовсе не означает, что Земля бесконечна. Путешественник просто-напросто будет возвращаться к тому месту, откуда начал свой путь.
На поверхности гиперсферы
Точно также космический странник, преодолевая Вселенную Эйнштейна на звездолёте, может вернуться обратно на Землю. Только на этот раз странник будет двигаться не по двумерной поверхности сферы, а по трёхмерной поверхности гиперсферы. Это означает, что Вселенная имеет конечный объём, а значит и конечное число звёзд и массу. Однако ни границ, ни какого-либо центра у Вселенной не существует.
К таким выводам Эйнштейн пришёл, связав в своей знаменитой теории пространство, время и гравитацию. До него эти понятия считались обособленными, отчего и пространство Вселенной было сугубо евклидовым. Эйнштейн доказал, что само тяготение является искривлением пространства-времени. Это в корне меняло ранние представления о природе Вселенной, основанной на классической ньютоновской механике и евклидовой геометрии.
Расширяющаяся Вселенная
Даже сам первооткрыватель «новой Вселенной» не был чужд заблуждений. Эйнштейн хоть и ограничил Вселенную в пространстве, он продолжал считать её статичной. Согласно его модели, Вселенная была и остаётся вечной, и её размер всегда остаётся неизменным. В 1922 году советский физик Александр Фридман существенно дополнил эту модель. Согласно его расчётам, Вселенная вовсе не статична. Она может расширяться или сжиматься со временем. Примечательно то, Фридман пришёл к такой модели, основываясь на всё той же теории относительности. Он сумел более корректно применить эту теорию, минуя космологическую постоянную.
Альберт Эйнштейн не сразу принял такую «поправку». На помощь этой новой модели пришло, упомянутое ранее открытие Хаббла. Разбегание галактик бесспорно доказывало факт расширения Вселенной. Так Эйнштейну пришлось признать свою ошибку. Теперь Вселенная имела определённый возраст, который строго зависит от постоянной Хаббла, характеризующей скорость её расширения.
Дальнейшее развитие космологии
По мере того, как учёные пытались решить этот вопрос, были открыты многие другие важнейшие составляющие Вселенной и разработаны различные её модели. Так в 1948 году Георгий Гамов ввёл гипотезу «о горячей Вселенной», которая в последствие превратится в теорию большого взрыва. Открытие в 1965 году подтвердило его догадки. Теперь астрономы могли наблюдать свет, дошедший с того момента, когда Вселенная стала прозрачна.
Тёмная материя, предсказанная в 1932 году Фрицом Цвикки, получила своё подтверждение в 1975 году. Тёмная материя фактически объясняет само существование галактик, галактических скоплений и самой Вселенской структуры в целом. Так учёные узнали, что большая часть массы Вселенной и вовсе невидима.
Наконец, в 1998 в ходе исследования расстояния до было открыто, что Вселенная расширяется с ускорением. Этот очередной поворотный момент в науке породил современное понимание о природе Вселенной. Введённый Эйнштейном и опровергнутый Фридманом космологический коэффициент снова нашёл своё место в модели Вселенной. Наличие космологического коэффициента (космологической постоянной) объясняет её ускоренное расширение. Для объяснения наличия космологической постоянной было введено понятия – гипотетическое поле, содержащее большую часть массы Вселенной.
Современное представление о размере наблюдаемой Вселенной
Современная модель Вселенной также называется ΛCDM-моделью. Буква «Λ» означает присутствие космологической постоянной, объясняющей ускоренное расширение Вселенной. «CDM» означает то, что Вселенная заполнена холодной тёмной материей. Последние исследования говорят о том, что постоянная Хаббла составляет около 71 (км/с)/Мпк, что соответствует возрасту Вселенной 13,75 млрд. лет. Зная возраст Вселенной, можно оценить размер её наблюдаемой области.
Согласно теории относительности информация о каком-либо объекте не может достигнуть наблюдателя со скоростью большей, чем скорость света (299792458 м/c). Получается, наблюдатель видит не просто объект, а его прошлое. Чем дальше находится от него объект, тем в более далёкое прошлое он смотрит. К примеру, глядя на Луну, мы видим такой, какой он была чуть более секунды назад, Солнце – более восьми минут назад, ближайшие звёзды – годы, галактики – миллионы лет назад и т.д. В стационарной модели Эйнштейна Вселенная не имеет ограничения по возрасту, а значит и её наблюдаемая область также ничем не ограничена. Наблюдатель, вооружаясь всё более совершенными астрономическими приборами, будет наблюдать всё более далёкие и древние объекты.
Другую картину мы имеем с современной моделью Вселенной. Согласно ей Вселенная имеет возраст, а значит и предел наблюдения. То есть, с момента рождения Вселенной никакой фотон не успел бы пройти расстояние большее, чем 13,75 млрд световых лет. Получается, можно заявить о том, что наблюдаемая Вселенная ограничена от наблюдателя шарообразной областью радиусом 13,75 млрд. световых лет. Однако, это не совсем так. Не стоит забывать и о расширении пространства Вселенной. Пока фотон достигнет наблюдателя, объект, который его испустил, будет от нас уже в 45,7 миллиардах св. лет. Этот размер является горизонтом частиц, он и является границей наблюдаемой Вселенной.
За горизонтом
Итак, размер наблюдаемой Вселенной делится на два типа. Видимый размер, называемый также радиусом Хаббла (13,75 млрд. световых лет). И реальный размер, называемый горизонтом частиц (45,7 млрд. св. лет). Принципиально то, что оба эти горизонта совсем не характеризуют реальный размер Вселенной. Во-первых, они зависят от положения наблюдателя в пространстве. Во-вторых, они изменяются со временем. В случае ΛCDM-модели горизонт частиц расширяется со скоростью большей, чем горизонт Хаббла. Вопрос на то, сменится ли такая тенденция в дальнейшем, современная наука ответа не даёт. Но если предположить, что Вселенная продолжит расширяться с ускорением, то все те объекты, которые мы видим сейчас рано или поздно исчезнут из нашего «поля зрения».
На данный момент самым далёким светом, наблюдаемым астрономами, является реликтовое излучение. Вглядываясь в него, учёные видят Вселенную такой, какой она была через 380 тысяч лет после Большого Взрыва. В этот момент Вселенная остыла настолько, что смогла испускать свободные фотоны, которые и улавливают в наши дни с помощью радиотелескопов. В те времена во Вселенной не было ни звёзд, ни галактик, а лишь сплошное облако из водорода, гелия и ничтожного количества других элементов. Из неоднородностей, наблюдаемых в этом облаке, в последствие сформируются галактические скопления. Получается, именно те объекты, которые сформируются из неоднородностей реликтового излучения, расположены ближе всего к горизонту частиц.
Истинные границы
То, имеет ли Вселенная истинные, не наблюдаемые границы, до сих пор остаётся предметом псевдонаучных догадок. Так или иначе, все сходятся на бесконечности Вселенной, но интерпретируют эту бесконечность совсем по-разному. Одни считают Вселенную многомерной, где наша «местная» трёхмерная Вселенная является лишь одним из её слоёв. Другие говорят, что Вселенная фрактальна – а это означает, что наша местная Вселенная может оказаться частицей другой. Не стоит забывать и о различных моделях Мультивселенной с её закрытыми, открытыми, параллельными Вселенными, червоточинами. И ещё много-много различных версий, число которых ограничено лишь человеческой фантазией.
Но если включить холодный реализм или просто отстраниться от всех этих гипотез, то можно предположить, что наша Вселенная является бесконечным однородным вместилищем всех звёзд и галактик. Причем, в любой очень далёкой точке, будь она в миллиардах гигапарсек от нас, всё условия будут точно такими же. В этой точке будут точно такими же горизонт частиц и сфера Хаббла с таким же реликтовым излучением у их кромки. Вокруг будут такие же звёзды и галактики. Что интересно, это не противоречит расширению Вселенной. Ведь расширяется не просто Вселенная, а само её пространство. То, что в момент большого взрыва Вселенная возникла из одной точки говорит только о том, что бесконечно мелкие (практические нулевые) размеры, что были тогда, сейчас превратились в невообразимо большие. В дальнейшем будем пользоваться именно этой гипотезой для того, что наглядно осознать масштабы наблюдаемой Вселенной.
Наглядное представление
В различных источниках приводятся всевозможные наглядные модели, позволяющие людям осознать масштабы Вселенной. Однако нам мало осознать, насколько велик космос. Важно представлять, каким образом проявляют такие понятия, как горизонт Хаббла и горизонт частиц на самом деле. Для этого давайте поэтапно вообразим свою модель.
Забудем о том, что современная наука не знает о «заграничной» области Вселенной. Отбросив версии о мультивселенных, фрактальной Вселенной и прочих её «разновидностях», представим, что она просто бесконечна. Как отмечалось ранее, это не противоречит расширению её пространства. Разумеется, учтём то, что её сфера Хаббла и сфера частиц соответственно равны 13,75 и 45,7 млрд световых лет.
Масштабы Вселенной
Нажмите кнопку СТАРТ и откройте для себя новый, неизведанный мир!
Для начала попробуем осознать, насколько велики Вселенские масштабы. Если вы путешествовали по нашей планете, то вполне можете представить, насколько для нас велика Земля. Теперь представим нашу планету как гречневую крупицу, которая движется по орбите вокруг арбуза-Солнца размером с половину футбольного поля. В таком случае орбита Нептуна будет соответствовать размеру небольшого города, область – Луне, область границы воздействия Солнца – Марсу. Получается, наша Солнечная Система настолько же больше Земли, насколько Марс больше гречневой крупы! Но это только начало.
Теперь представим, что этой гречневой крупой будет наша система, размер которой примерно равен одному парсеку. Тогда Млечный Путь будет размером с два футбольных стадиона. Однако и этого нам будет не достаточно. Придётся и Млечный Путь уменьшить до сантиметрового размера. Она чем-то будет напоминать завёрнутую в водовороте кофейную пенку посреди кофейно-чёрного межгалактическое пространства. В двадцати сантиметрах от неё расположиться такая же спиральная «кроха» — Туманность Андромеды. Вокруг них будет рой малых галактик нашего Местного Скопления. Видимый же размер нашей Вселенной будет составлять 9,2 километра. Мы подошли к понимаю Вселенских размеров.
Внутри вселенского пузыря
Однако нам мало понять сам масштаб. Важно осознать Вселенную в динамике. Представим себя гигантами, для которых Млечный Путь имеет сантиметровым диаметр. Как отмечалось только что, мы окажемся внутри шара радиусом 4,57 и диаметром 9,24 километров. Представим, что мы способны парить внутри этого шара, путешествовать, преодолевая за секунду целые мегапарсеки. Что мы увидим в том случае, если наша Вселенная будет бесконечна?
Разумеется, пред нами предстанет бесчисленное множество всевозможных галактик. Эллиптические, спиральные, иррегулярные. Некоторые области будут кишить ими, другие – пустовать. Главная особенность будет в том, что визуально все они будут неподвижны, пока неподвижными будем мы. Но стоит нам сделать шаг, как и сами галактики придут в движение. К примеру, если мы будем способны разглядеть в сантиметровом Млечном Пути микроскопическую Солнечную Систему, то сможем пронаблюдать её развитие. Отдалившись от нашей галактики на 600 метров, мы увидим протозвезду Солнце и протопланетный диск в момент формирования. Приближаясь к ней, мы увидим, как появляется Земля, зарождается жизнь и появляется человек. Точно также мы будем видеть, как видоизменяются и перемещаются галактики по мере того, как мы будем удаляться или приближаться к ним.
Следовательно, чем в более далёкие галактики мы будем вглядываться, тем более древними они будут для нас. Так самые далёкие галактики будут расположены от нас дальше 1300 метров, а на рубеже 1380 метров мы будем видеть уже реликтовое излучение. Правда, это расстояние для нас будет мнимым. Однако, по мере того, как будем приближаться к реликтовому излучению, мы будем видеть интересную картину. Естественно, мы будем наблюдать то, как из первоначального облака водорода будут образовываться и развиваться галактики. Когда же мы достигнем одну из этих образовавшихся галактик, то поймем, что преодолели вовсе не 1,375 километров, а все 4,57.
Уменьшая масштабы
В качестве итога мы ещё больше увеличимся в размерах. Теперь мы можем разместить в кулаке целые войды и стены. Так мы окажемся в довольно небольшом пузыре, из которого невозможно выбраться. Мало того, что расстояние до объектов на краю пузыря будет увеличиваться по мере их приближения, так ещё и сам край будет бесконечно смещаться. В этом и заключается вся суть размера наблюдаемой Вселенной.
Какой бы Вселенная не была большой, для наблюдателя она всегда останется ограниченным пузырём. Наблюдатель всегда будет в центре этого пузыря, фактически он и есть его центр. Пытаясь добраться до какого-либо объекта на краю пузыря, наблюдатель будет смещать его центр. По мере приближения к объекту, этот объект всё дальше будет отходить от края пузыря и в тоже время видоизменяться. К примеру – от бесформенного водородного облачка он превратится в полноценную галактику или дальше галактическое скопление. Ко всему прочему, путь до этого объекта будет увеличиваться по мере приближения к нему, так как будет меняться само окружающее пространство. Добравшись до этого объекта, мы лишь сместим его с края пузыря в его центр. На краю Вселенной всё также будет мерцать реликтовое излучение.
Если предположить, что Вселенная и дальше будет расширяться ускоренно, то находясь в центре пузыря и мотая время на миллиарды, триллионы и даже более высокие порядки лет вперёд, мы заметим ещё более интересную картину. Хотя наш пузырь будет также увеличиваться в размерах, его видоизменяющиеся составляющие будут отдаляться от нас ещё быстрее, покидая край этого пузыря, пока каждая частица Вселенной не будет разрозненно блуждать в своём одиноком пузыре без возможности взаимодействовать с другими частицами.
Итак, современная наука не располагает сведениями о том, каковы реальные размеры Вселенной и имеет ли она границы. Но мы точно знаем о том, что наблюдаемая Вселенная имеет видимую и истинную границу, называемую соответственно радиусом Хаббла (13,75 млрд св. лет) и радиусом частиц (45,7 млрд. световых лет). Эти границы полностью зависят от положения наблюдателя в пространстве и расширяются со временем. Если радиус Хаббла расширяется строго со скоростью света, то расширение горизонта частиц носит ускоренный характер. Вопрос о том, будет ли его ускорение горизонта частиц продолжаться дальше и не сменится ли на сжатие, остаётся открытым.
Древние пирамиды, самый высокий в мире небоскреб в Дубае почти в полкилометра высотой, грандиозный Эверест – при одном взгляде на эти огромные объекты захватывает дух. И одновременно по сравнению с некоторыми объектами во вселенной они отличаются микроскопическими размерами.
Самый большой астероид
На сегодняшний день самым большим астероидом во вселенной считается Церера: его масса составляет почти треть всей массы пояса астероидов, а диаметр – свыше 1000 километров. Астероид настолько большой, что иногда его называют «карликовой планетой».
Самая большая планета
Самая большая планета во Вселенной – это TrES-4. Ее обнаружили в 2006 году, и располагается она в созвездии Геркулес. Планета под названием TrES-4 вращается вокруг звезды, которая находится на расстоянии около 1400 световых лет от планеты Земля.
Сама планета TrES-4 – шар, который состоит преимущественно из водорода. Ее размеры в 20 раз превосходят размеры Земли. Исследователи утверждают, что диаметр обнаруженной планеты практически в 2 раза (точнее в 1,7) больше диаметра Юпитера (это самая большая планета Солнечной системы). Температура TrES-4 около 1260 градусов по Цельсию.
Самая большая черная дыра
С точки зрения площади черные дыры не такие уж большие. Однако, если учитывать их массу, эти объекты – самые большие во вселенной. А самая большая черная дыра в космосе – квазар, масса которого в 17 миллиардов раз (!) больше массы Солнца. Это огромная черная дыра в самом центре галактики NGC 1277, объект, который больше, чем вся Солнечная система – его масса составляет 14% от совокупной массы целой галактики.
Самая большая галактика
Так называемые «супер галактики» - это несколько галактик, слитых воедино и расположенных в галактических «кластерах», скоплениях галактик. Самая большая из таких «супер галактик» - IC1101, которая в 60 раз больше галактики, где находится наша Солнечная система. Протяженность IC1101 – 6 миллионов световых лет. Для сравнения, протяженность Млечного пути – всего лишь 100 тысяч световых лет.
Cамая крупная звезда во Вселенной
VY Большого Пса – самая крупная из известных звезда и одна из самых ярких звезд на небе. Это красный гипергигант, который располагается в созвездии Большого Пса. Радиус этой звезды больше радиуса нашего Солнца примерно в 1800-2200 раз, ее диаметр составляет примерно 3 миллиарда километров.
Огромные залежи воды
Астрономы обнаружили самые крупные и массивные запасы воды, которые когда-либо были найдены во Вселенной. Гигантское облако, которому около 12 миллиардов лет, содержит в 140 триллионов раз больше воды, чем содержат все океаны Земли вместе взятые.
Облако газообразной воды окружает супермассивную черную дыру, которая расположена на расстоянии 12 миллиардов световых лет от Земли. Это открытие показывает, что вода преобладала во Вселенной практически все время ее существования, сказали исследователи.
Самое большое скопление галактик
Эль-Гордо расположено на расстоянии более 7 миллиардов световых лет от Земли, поэтому то, что мы сегодня наблюдаем, это всего лишь ранняя ее стадия. Согласно исследователям, которые занимались этим галактическим скоплением, оно является самым крупным, самым горячим и выделяет больше всего излучения, чем любое другое известное скопление на этом же расстоянии, либо дальше.
Центральная галактика в центре Эль-Гордо невероятно яркая и имеет необычное голубое свечение. Авторы исследований предполагают, что эта экстремальная галактика является результатом столкновения и слияния двух галактик.
С помощью космического телескопа "Спитцер" и оптических изображений ученые оценили, что 1 процент общей массы скопления составляют звезды, а остальное - это горячий газ, который наполняет космическое пространство между звездами. Такое соотношение звезд к газу подобно соотношению и в других массивных скоплениях.
Супервойд
Совсем недавно ученые обнаружили самое большое холодное пятно во Вселенной (по крайней мере известной науке Вселенной). Оно расположено в южной части созвездия Эридан. Своей протяженностью в 1,8 миллиарда световых лет это пятно ставит ученых в тупик, потому что они даже предположить не могли, что такой объект может действительно существовать.
Несмотря на наличие слова «войд» в названии (с английского «void» означает «пустота») пространство здесь не совсем пустое. В этом регионе космоса расположено примерно на 30 процентов меньше скопления галактик, чем в окружающем их пространстве. По мнению ученых, войды составляют до 50 процентов объема Вселенной, и этот процент, по их же мнению, будет продолжать расти благодаря сверхсильной гравитации, которая притягивает к себе всю окружающую их материю. Интересным этот войд делают две вещи: его невообразимый размер и его отношение к загадочному холодному реликтовому пятну WMAP.
Суперблоб
В 2006 году титул самого большого объекта во Вселенной получил обнаруженный загадочный космический «пузырь» (или блоб, как их обычно называют ученые). Правда, титул этот он сохранил ненадолго. Этот пузырь протяженностью 200 миллионов световых лет представляет собой гигантское скоплением газа, пыли и галактик.
Каждая из трех «щупалец» этого пузыря содержит галактики, которые располагаются между собой в четыре раза плотнее между собой, чем обычно во Вселенной. Скопление галактик и газовых шаров внутри этого пузыря носят название пузыри Лиман-Альфа. Считается, что эти объекты образовались примерно через 2 миллиарда лет после Большого взрыва и являются настоящими реликтами древней Вселенной.
Сверхскопление Шепли
Многие годы ученые считают, что наша галактика Млечный Путь со скоростью 2,2 миллиона километра в час притягивается через Вселенную к созвездию Центавра. Астрономы теоретизируют, что причиной этому является Великий аттрактор (Great Attractor), объект с такой силой гравитации, которой достаточно аж для того, чтобы притягивать к себе целые галактики. Правда, выяснить, что же это за объект, ученые долгое время не могли, так как объект этот расположен за так называемой «зоной избегания» (ZOA), области неба около плоскости Млечного Пути, где поглощение света межзвездной пылью настолько велико, что невозможно разглядеть, что за ней находится.
Как только ученые решили заглянуть поглубже в космос, они вскоре обнаружили, что «великим космическим магнитом» является куда больший объект, чем ранее считалось. Этим объектом является сверхкластер Шепли.
Сверхкластер Шепли, является сверхмассивным скоплением галактик. Он настолько огромен и обладает настолько мощным притяжением, что нашу собственную галактику. Состоит сверхскопление из более 8000 галактик с массой более 10 миллионов Солнц. Каждая галактика в нашем регионе космоса в настоящий момент притягивается этим сверхкластером.
Сверхскопление Laniakea
Галактики, как правило, объединены в группы. Эти группы называются скоплениями. Регионы космоса, где эти скопления более плотно расположены между собой, носят название сверхскоплений. Ранее астрономы проводили картографирование этих объектов путем определения их физического нахождения во Вселенной, однако недавно был придуман новый способ картографирования локального пространства, проливший свет на ранее неизвестные астрономии данные.
Новый принцип картографирования локального пространства и находящихся в нем галактик основан не столько на вычислении физического расположения объекта, сколько на измерении оказываемого им гравитационного воздействия.
Первые результаты исследования наших местных галактик с использованием нового метода исследования уже получены. Ученые, на основе границ гравитационного потока, отмечают новое сверхскопление. Важность этого исследования заключается в том, что оно позволит нам лучше понять, где же наше место во Вселенной. Ранее считалось, что Млечный Путь находится внутри сверхскопления Девы, однако новый метод исследования показывает, что этот регион является лишь рукавом еще более крупного сверхскопления Laniakea - одного из самых больших объектов во Вселенной. Он простирается на 520 миллионов световых лет, и где-то внутри него находимся мы.
Великая стена Слоуна
Впервые Великая стена Слоуна была обнаружена в 2003 году в рамках проекта Слоановского цифрового небесного обзора - научного картографирования сотен миллионов галактик, для определения наличия самых крупных объектов во Вселенной. Великая стена Слоуна является гигантским галактическим филаментом, состоящим из нескольких сверхскоплений, распределяющихся по Вселенной, как щупальца гигантского осьминога. Благодаря своей длине в 1,4 миллиарда световых лет, «стена» когда-то считалась самым большим объектом во Вселенной.
Сама Великая стена Слоуна не так изучена, как сверхскполения, которые находится внутри нее. Некоторые из этих сверхскоплений интересны сами по себе и заслуживают отдельного упоминания. Одно, например, имеет ядро из галактик, которые вместе со стороны выглядят как гигантские усики. Другое сверхскопление имеет очень высокий уровень взаимодействия галактик, многие из которых сейчас проходят период слияния.
Группа квазаров Huge-LQG7
Квазары - это высокоэнергетические астрономические объекты, расположенные в центре галактик. Считается, что центром квазаров являются сверхмассивные черные дыры, которые вытягивают на себя окружающую материю. Это приводит к огромному излучению, мощность которого в 1000 раз больше всех звезд внутри галактики. В настоящий момент третьим самым крупным объектом во Вселенной считается группа квазаров Huge-LQG, состоящая из 73 квазаров, разбросанных на более 4 миллиардов световых лет. Ученые считают, что эта столь массивная группа квазаров, а также аналогичные ей, являются одними из основных предшественников и источников самых крупных объектов во Вселенной, таких как, например, Великая стена Слоуна.
Гигантское гамма-кольцо
Растянувшееся на 5 миллиардов световых лет Гигантское галактическое гамма-кольцо (Giant GRB Ring) является вторым самым крупным объектом во Вселенной. Помимо невероятного размера, этот объект привлекает к себе внимание благодаря своей необычной форме. Астрономы, изучая всплески гамма-лучей (огромные всплески энергии, которые образуются в результате гибели массивных звезд), обнаружили серию из девяти всплесков, источники которых находились на одинаковом расстоянии до Земли. Эти всплески образовали на небосводе кольцо, в 70 раз превышающий диаметр полной Луны.
Великая стена Геркулес - Северная Корона
Самый большой объект во Вселенной тоже был обнаружен астрономами в рамках наблюдения за гамма-излучением. Этот объект, получивший название Великая стена Геркулес - Северная Корона, простирается на 10 миллиардов световых лет, что делает его в два раза больше Гигантского галактического гамма-кольца. Так как самые яркие всплески гамма-излучения производят более крупные звезды, обычно расположенные в областях космоса, где содержится больше материи, астрономы каждый раз метафорически рассматривают каждый такой всплеск как укол иголки в нечто более крупное. Когда ученые обнаружили, что в области космоса в направлении созвездий Геркулеса и Северной Короны слишком часто происходят всплески гамма-излучения, они определили, что здесь имеется астрономический объект, представляющий собой, вероятнее всего, плотную концентрацию галактических скоплений и другой материи.
Космическая паутина
Ученые считают, что расширение Вселенной происходит не случайным образом. Есть теории, согласно которым все галактики космоса организованы в одну невероятных размеров структуру, напоминающую нитевидные соединения, объединяющие между собой плотные области. Эти нити рассеяны между менее плотными войдами. Эту структуру ученые называют Космической паутиной.
По мнению ученых, паутина сформировалась на очень ранних этапах истории Вселенной. Ранний этап формирования паутины происходил нестабильно и неоднородно, что впоследствии помогло образованию всего того, что сейчас имеется во Вселенной. Считается, что «нити» этой паутины сыграли большую роль в эволюции Вселенной, благодаря которым эта эволюция ускорилась. Галактики, находящиеся внутри этих нитей, имеют существенно более высокий показатель звездообразования. Кроме того, эти нити являются своего рода мостиком для гравитационного взаимодействия между галактиками. После своего формирования в этих нитях, галактики направляются к галактическим скоплениям, где в итоге со временем умирают.
Только недавно ученые начали понимать, чем же на самом деле является эта Космическая паутина. Более того, они даже обнаружили ее присутствие в излучении исследуемого ими далекого квазара. Квазары, как известно, являются самыми яркими объектами Вселенной. Свет одного из них направился прямиком к одной из нитей, что разогрело находящиеся в ней газы и заставило их светиться. На основе этих наблюдений ученые провели нити между другими галактиками, составив тем самым картинку «скелета космоса».
Далёкие предки современных жителей планеты Земля верили, что именно она является самым огромным в мироздании объектом, а небольшие по размерам Солнце и Луна день за днём крутятся вокруг неё по небосклону. Самыми маленькими образованиями в космосе им казались звёзды, которые сравнивались с крошечными светящимися точками, прикреплёнными к небесной тверди. Прошли века, и взгляды человека на строение Вселенной изменились кардинальным образом. Так что ответят теперь современные учёные на вопрос, какой самый большой космический объект?
Возраст и строение Вселенной
Согласно последним данным науки, наша Вселенная существует около 14 миллиардов лет, именно этим периодом исчисляется её возраст. Начав своё существование в точке космической сингулярности, где плотность материи была невероятно велика, она, постоянно расширяясь, достигла теперешнего состояния. На сегодняшний день считается, что Вселенная строится из обычного и привычного нам вещества, из которого состоят все видимые и воспринимаемые приборами астрономические объекты, всего лишь на 4,9%.
Раньше, исследуя космос и движение небесных тел, древние астрономы имели возможность основываться только на собственных наблюдениях, используя при этом лишь нехитрые измерительные приборы. У современных учёных, чтобы осознать строение и размеры разнообразных образований во Вселенной, есть искусственные спутники, обсерватории, лазеры и радиотелескопы, самые хитрые по устройству датчики. На первый взгляд кажется, что с помощью достижений науки ответить на вопрос о том, какой самый большой космический объект, совсем не сложно. Однако это совсем не так легко, как представляется.
Где много воды?
По каким параметрам судить: по размерам, массе или количеству? К примеру, самое крупное облако воды в космосе обнаружено от нас на расстоянии, которое свет проходит за 12 миллиардов лет. Общее количество этого вещества в виде пара в данной области Вселенной превышает все запасы земных океанов в 140 триллионов раз. Водяных испарений там в 4 тысячи раз больше, чем содержится во всей нашей галактике, называемой Млечный Путь. Учёные считают, что это древнейшее скопление, образовавшееся задолго до тех времён, когда наша Земля как планета явилась миру из солнечной туманности. Этот объект, по праву относимый к гигантам Вселенной, появился почти сразу после её рождения, всего по прошествии какого-то миллиарда лет или, может, чуть более.
Где сконцентрирована самая большая масса?
Вода, как предполагается, является старейшим и самым распространённым элементом не только на планете Земля, но и в глубинах космоса. Выходит, какой самый большой космический объект? Там, где больше всего воды и прочего вещества? Но это не совсем так. Упомянутое облако пара существует лишь потому, что сконцентрировано вокруг наделённой огромной массой чёрной дыры и удерживается силой её притяжения. Гравитационное поле рядом с подобными телами оказывается настолько сильным, что никакие объекты не способны покинуть их пределы, даже если они движутся со световой скоростью. Подобные «дыры» Вселенной именно потому и называются чёрными, что кванты света не в состоянии преодолеть гипотетическую линию, именуемую горизонтом событий. Поэтому их невозможно увидеть, но огромная масса данных образований постоянно даёт о себе знать. Размеры чёрных дыр чисто теоретически могут быть не очень большими ввиду их фантастической плотности. При этом в небольшой точке пространства концентрируется невероятная масса, отсюда, согласно законам физики, возникает и гравитация.
Ближайшие к нам чёрные дыры
Наш родной Млечный путь относится учёными к спиралевидным галактикам. Ещё древние римляне именовали её «молочной дорогой», так как с нашей планеты она имеет соответствующий вид белой туманности, распростёртой на небе в черноте ночи. А греки придумали целую легенду о появлении данного скопления звёзд, где оно представляет собой брызнувшие из грудей богини Геры молоко.
Как и у многих других галактик, существующая в центре Млечного пути чёрная дыра является сверхмассивным образованием. Называют её «Стрелец А-звезда». Это настоящее чудовище, которое буквально пожирает собственным гравитационным полем всё вокруг себя, скапливая в своих пределах огромные массы вещества, количество которого постоянно прибывает. Однако, близлежащая область именно по причине существования в ней указанной втягивающей воронки оказывается очень удачным местом для появления новых звёздных образований.
В местную группу вместе с нашей входит и галактика Андромеды, которая является ближайшей к Млечному Пути. Она тоже относится к спиральным, но в несколько раз больше и включает в себя около триллиона звёзд. Впервые в письменных источниках древних астрономов о ней упоминалось в трудах персидского учёного Ас-Суфи, жившего более тысячелетия тому назад. Это огромнейшее образование представилось упомянутому астроному как маленькое облачко. Именно за свой вид с Земли галактику также часто именуют Туманностью Андромеды.
Даже гораздо позднее учёные не могли себе представить масштабов и величины данного скопления звёзд. Они долго наделяли это космическое образование сравнительно небольшими размерами. Значительно приуменьшалось также расстояние до галактики Андромеды, хотя на самом деле неблизкий путь до неё составляет, по данным современной науки, дистанцию, которую даже свет преодолевает за период более двух тысяч лет.
Сверхгалактика и скопления галактик
Самым большим объектом в космосе можно было бы считать гипотетическую сверхгалактику. О существовании её выдвигались теории, но физическая космология современности считает неправдоподобным образование подобного астрономического скопления из-за невозможности гравитационных и прочих сил удержать её как единое целое. Однако сверхскопление галактик существует, и на сегодняшний день подобные объекты считаются вполне реальными.
Яркая точка на небе, но не звезда
Продолжая поиски примечательного в космосе, зададим теперь вопрос по-другому: какая самая большая звезда на небе? И снова не сразу найдём подходящий ответ. Приметных объектов, которые можно выделить невооружённым глазом в прекрасную погожую ночь, множество. Один - из них Венера. Эта точка на небосводе, пожалуй, ярче всех прочих. По интенсивности свечения она в несколько раз превосходит близкие к нам планеты Марс и Юпитер. Она уступает по яркости только Луне.
Однако Венера - совсем не звезда. Но древним подобную разницу заметить было очень сложно. Невооружённым глазом отличить горящие сами по себе звёзды и светящиеся отражёнными лучами планеты трудновато. Но даже в античные времена, например, греческие астрономы понимали разницу между этими объектами. Они называли планеты «блуждающими звёздами», так как перемещались те с течением времени по петлеобразным траекториям, в отличие от большинства ночных небесных красавиц.
Нечего удивительного, что Венера выделяется среди прочих объектов, ведь это вторая планета от Солнца, причём ближайшая к Земле. Теперь учёные выяснили, что небо самой Венеры сплошь покрыто густыми облаками и имеет агрессивную атмосферу. Всё это прекрасно отражает солнечные лучи, чем и объясняется яркость данного объекта.
Звёздный гигант
Самое крупное светило, обнаруженное на сегодняшний день астрономами, превышает по размерам Солнце в 2100 раз. Оно испускает малиновое свечение и находится в Этот объект расположен от нас на расстоянии четырёх тысяч световых лет. Специалисты называют её VY Большого Пса.
Но крупной звезда является только по размерам. Исследования показывают, что плотность её на самом деле ничтожно мала, а масса всего в 17 раз превышает вес нашего светила. Зато свойства этого объекта вызывают в научных кругах ожесточённые споры. Предполагается, что звезда расширяется, но со временем теряет яркость. Многие из специалистов высказывают также мнение, что огромные размеры объекта на самом деле в некотором роде лишь только кажутся таковыми. Оптическая иллюзия возникает за счёт туманности, обволакивающей истинные формы звезды.
Загадочные объекты космоса
Что такое квазар в космосе? Подобные астрономические объекты оказались для учёных прошлого века большой головоломкой. Это очень яркие источники света и радиоизлучения с относительно небольшими угловыми размерами. Но, несмотря на это, своим свечением они затмевают целые галактики. Но в чём причина? Предполагается, что в данных объектах располагаются сверхмассивные чёрные дыры, окружённые грандиозными газовыми облаками. Гигантские воронки поглощают в себя материю из космоса, за счёт чего постоянно увеличивают свою массу. Подобное втягивание и приводит к мощному свечению и, как следствие, к огромной яркости, возникающей в результате торможения и последующего нагревания газового облака. Считается, что масса подобных объектов превышает солнечную в миллиарды раз.
Гипотез об этих удивительных объектах высказывается множество. Некоторые считают, что это ядра молодых галактик. Но самым интригующим кажется предположение о том, что квазаров во Вселенной уже не существует. Дело в том, что свечение, которое земные астрономы могут наблюдать на сегодняшний день, достигало нашей планеты слишком длительный период. Считается, что ближайший к нам квазар располагается на расстоянии, которое свету пришлось преодолевать за тысячу миллионов лет. А это значит, что на Земле есть возможноть видеть лишь только «призраки» тех объектов, которые существовали в глубоком космосе в невероятно отдалённые времена. А тогда наша Вселенная была значительно моложе.
Тёмная материя
Но это далеко не все из тайн, которые хранит необъятный космос. Ещё более загадочной является «тёмная» его сторона. Обычного вещества, называемого барионной материей, как уже упоминалось, во Вселенной совсем немного. Большая часть её массы состоит, как на сегодняшний день высказываются предположения, из тёмной энергии. А 26,8% занимает тёмная материя. Подобные частицы неподвластны физическим законам, поэтому обнаружить их слишком сложно.
Данная гипотеза ещё до конца не подтверждена строгими научными данными, но возникла при попытке дать объяснение чрезвычайно странным астрономическим явлениям, связанным со звёздной гравитацией и эволюцией Вселенной. Всё это предстоит выяснить лишь в будущем.
Невероятные факты
Задумывались ли вы когда-нибудь, насколько большой является Вселенная?
8. Однако это ничто по сравнению с Солнцем.
Фото Земли из космоса
9. А это вид нашей планеты с Луны .
10. Это мы с поверхности Марса .
11. А это вид Земли за кольцами Сатурна .
12. А это знаменитая фотография "Бледно-голубая точка ", где Земля сфотографирована с Нептуна, с расстояния почти 6 миллиардов километров.
13. Вот размер Земли в сравнении с Солнцем , которое даже не помещается полностью на фотографии.
Самая большая звезда
14. А это Солнце с поверхности Марса .
15. Как однажды сказал известный астроном Карл Саган, в космосе больше звезд, чем песчинок на всех пляжах Земли.
16. Существует множество звезд, которые гораздо больше нашего Солнца . Только посмотрите, насколько крошечным является Солнце.
Фото галактики Млечный путь
18. Но ничто не может сравниться с размерами галактики. Если уменьшить Солнце до размеров лейкоцита (белой кровяной клетки), и уменьшить Галактику Млечный путь, используя тот же масштаб, Млечный путь был бы размером с США.
19. Это потому, что Млечный путь просто огромен. Вот, где находится Солнечная система внутри него.
20. Но мы видим лишь очень малую часть нашей галактики .
21. Но даже наша галактика крошечная по сравнению с другими. Вот Млечный путь в сравнении с галактикой IC 1011 , которая находится на расстоянии 350 миллионов световых лет от Земли.
22. Задумайтесь, на этой фотографии, сделанной телескопом Хаббл, тысячи галактик , каждая из которых содержит миллионы звезд, каждая со своими планетами.
23. Вот одна из галактик UDF 423, находящаяся на расстоянии 10 миллиардов световых лет . Когда вы смотрите на эту фотографию, вы глядите на миллиарды лет в прошлое. Некоторые из этих галактик сформировались через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва.
24. Но помните, что эта фотография является очень, очень маленькой частью Вселенной . Это просто незначительная частица ночного неба.
25. Можно вполне уверенно предположить, что где-то есть черные дыры . Вот размер черной дыры в сравнении с орбитой Земли.
Загрузка...
