Рубрика «Вселенная»

Спросите Итана: как далеко край Вселенной отстоит от самой далёкой галактики? - 1
Изучение самых далёких галактик может показать нам объекты, расположенные в миллиардах световых лет от нас, но даже с идеальной технологией пространственный промежуток между самой далёкой галактикой и Большим взрывом будет оставаться огромным

Вглядываясь во Вселенную, мы видим свет везде, на всех расстояниях, на которые только способны заглянуть наши телескопы. Но в какой-то момент мы наткнёмся на ограничения. Одно из них накладывается космической структурой, формирующейся во Вселенной: мы можем видеть только звёзды, галактики и прочее, только если они излучают свет. Без этого наши телескопы ничего не способны разглядеть. Другое ограничение, при использовании видов астрономии, не ограничивающихся светом — это ограничение того, какая часть Вселенной доступна для нас с момента Большого взрыва. Две эти величины могут не быть связанными друг с другом, и именно по этой теме нам задаёт вопрос наш читатель:

Почему красное смещение реликтового излучения находится в пределах 1000, хотя самое большое красное смещение любой галактики из тех, что мы видели, равно 11?

Сначала мы должны разобраться с тем, что происходит в нашей Вселенной с момента Большого взрыва.
Читать полностью »

Космологическая константа и сотворение Вселенной

Вселенная началась не с Большого взрыва, а с Большого таяния - 1

По поводу Вселенной существуют две особенно мучительных нерешённых загадки, одна из которых связана с её конечной судьбой, а вторая — с началом, десятилетиями интригующие космологов. Учёное сообщество всегда считало, что две этих задачи не зависят друг от друга — но что, если это не так?

Первая задача связана с существованием чего-то под названием «тёмная энергия», которая сегодня ускоряет расширение Вселенной, и в итоге определит её конечную судьбу. Теоретики рассказывают о том, что действие тёмной энергии можно объяснить, введя в уравнения Эйнштейна новый член под названием «космологическая константа». Но чтобы это объяснение сработало, у космологической константы должно быть определённое, очень малое, значение. В естественных единицах измерения она определяется единицей, делённой на число, состоящее из 123 знаков! Объяснение значения этой константы — одна из самых трудных проблем теоретической физики.
Читать полностью »

Спросите Итана: если Вселенная расширяется, почему не расширяемся мы? - 1
Если Вселенная расширяется, можно понять, почему далёкие галактики удаляются от нас. Но почему не расширяются звёзды, планеты и атомы?

Одним из крупнейших научных сюрпризов XX века стало открытие расширения Вселенной. Удалённые галактики разбегаются от нас и друг от друга быстрее, чем ближе расположенные, будто бы растягивается сама ткань пространства. На крупнейших масштабах плотность материи и энергии Вселенной падали миллиарды лет, и продолжают это делать. А если мы заглянем достаточно далеко, мы увидим галактики, разлетающиеся так быстро, что ничто, что мы могли бы отправить к ним сегодня, не сможет их догнать – не хватит даже скорости света. Но нет ли в этом парадокса? Именно об этом спрашивает читатель:

Если вселенная расширяется быстрее скорости света, почему это не влияет на нашу солнечную систему и расстояния от Солнца до планет? И почему относительное расстояние между звёздами нашей галактики не увеличивается… или оно увеличивается?

Мысль читателя верна, и Солнечная система, расстояния между планетами и звёздами не увеличиваются при расширении Вселенной. Так что же расширяется в расширяющейся Вселенной? Давайте разбираться.
Читать полностью »

Спросите Итана: какие сюрпризы могут обнаружить будущие космические телескопы НАСА? - 1
Примеры телескопов (функционирующих на февраль 2013), работающих на длинах волн по всему электромагнитному спектру. Обсерватории расположены над или под той частью спектра, которую они обычно наблюдают.

Когда в 1990-м был запущен космический телескоп Хаббл, с его помощью мы собирались провести целый вагон измерений. Мы собирались увидеть отдельные звёзды в дальних галактиках, которых до этого не видели; измерить глубокую Вселенную так, как до этого не получалось; заглянуть в регионы звёздного формирования и увидеть туманности в беспрецедентном разрешении; поймать извержения на лунах Юпитера и Сатурна так подробно, как не получалось ранее. Но самыми крупными открытиями – тёмная энергия, сверхмассивные чёрные дыры, экзопланеты, протопланетные диски – стали непредвиденные. Продолжится ли эта тенденция с телескопами Джеймс Уэбб и WFIRST? Наш читатель спрашивает:

Без фантазий по поводу какой-то радикально новой физики, какие результаты от Уэбба и WFIRST смогут больше всего удивить вас?

Чтобы сделать подобное предсказание, нам необходимо знать, на какие измерения способны эти телескопы.
Читать полностью »

Спросите Итана: приводят ли эффекты тёмной энергии к потере информации о Вселенной? - 1
Различные варианты судьбы Вселенной, среди которых наш реальный вариант с ускорением показан справа

Возможно, крупнейший сюрприз, связанный с нашей Вселенной, ждал нас в конце XX века: тогда было сделано открытие тёмной энергии и ускоренного расширения. Самые удалённый от нас галактики Вселенной вовсе не притягиваются к нам из-за гравитации, а с ускорением удаляются от нас со всё возрастающими скоростями, и им суждено исчезнуть из поля нашего зрения. Но не создаёт ли это некую форму информационного парадокса? Один из наших читателей спрашивает:

Расширение вселенной означает, что наш горизонт видимости отступает – за ним постоянно исчезают из виду удалённые объекты. Из этого вроде бы следует, что мы теряем информацию о вселенной. Так почему идея о потере информации за горизонтом событий чёрной дыры вызывает столько споров, если мы постоянно теряем информацию за другим горизонтом?

Это довольно многогранный вопрос, так что начнём с ускоряющегося расширения Вселенной.
Читать полностью »

Спросите Итана: есть ли у Вселенной центр? - 1
Вселенная выглядит примерно одинаково по всем направлениям, но удалённые галактики выглядят болеем молодыми и менее эволюционировавшими, чем те, что находятся ближе

Мы знаем, что наша Вселенная началась с Большого Взрыва, но это не значит, что мы все правильно его себе представляем. Большая часть людей представляет себе его, как взрыв: когда всё началось с горячего и плотного состояния, а потом расширялось в стороны и остывало, в то время, как различные фрагменты-осколки удалялись друг от друга. Но, какой бы ни была эта картина притягательной, она неверная. Наш читатель задаёт связанный с этим вопрос?

Интересно, как получается, что у вселенной нет центра и реликтовое излучение отдалено в любую сторону на равное от нас расстояние. Мне кажется, что если вселенная расширяется, то всегда можно найти место, откуда она начала расширяться.

Давайте для начала подумаем о физике взрыва, и о том, какой бы была наша Вселенная, если бы она началась со взрыва.
Читать полностью »

image
Для «Большого Отскока» требуется фаза повторного коллапса, за которой следует фаза расширения

Благодаря прогрессу науки за последние сто лет мы смогли установить происхождение Вселенной, причины её сегодняшнего состояния и её судьбу в отдалённом будущем. Но и у наших знаний есть ограничения: как далеко в прошлое мы можем заглянуть, и насколько далёкое будущее эволюции Вселенной мы можем предсказывать с определённой долей уверенности. За пределами этих ограничений и лежат величайшие загадки. Наш читатель спрашивает об одной из таких загадок:

Я прочитала ваш пост о тепловой смерти Вселенной, и мне стало интересно, что вы думаете по поводу теории Большого Отскока?

Ответ на этот вопрос состоит из трёх частей: что нам известно, что считается возможным, и что мы считаем наиболее вероятным (по убедительным причинам).
Читать полностью »

image

Учёные исследуют Вселенную и видят удивительную структуру. В ней встречаются фантастически сложные объекты и процессы. Каждое событие во Вселенной следует точным законам природы, идеально выражаемым на языке математики. Эти законы кажутся нам точно подстроенными для того, чтобы смогла появиться жизнь, и, в частности, – разумная жизнь. Каковы эти законы природы и как нам их найти?

Вселенная так хорошо структурирована и упорядочена, что мы сравниваем её с самыми сложными и точными изобретениями своего времени. В XVIII и XIX веках Вселенную сравнивали с идеально работающими часами. Философы тогда обсуждали Часовщика. В XX и XXI веке самый сложный объект – компьютер. Вселенную сравнивают с идеально работающим суперкомпьютером. Исследователи задаются вопросом: как этот компьютер запрограммировали?

Как можно объяснить всю эту структуру? Почему законы кажутся идеально настроенными на появление жизни, и почему они выражаются таким точным математическим языком? На самом ли деле Вселенная так структурирована, как кажется?
Читать полностью »

image
Искажение пространства-времени гравитационными массами

С тех пор, как Ньютон впервые выдвинул свою теорию всемирной гравитации, было принято считать, что силы, управляющие гравитацией здесь, на Земле, также управляют движением и формированием планет, звёзд, галактик и крупномасштабных структур Вселенной. С улучшением научного знания ньютоновскую гравитацию заменили эйнштейновской Общей теорией относительности, и ожидается, что её в свою очередь заменит полная, квантовая теория гравитации. Пока что квантовать гравитацию никому не удавалось. Но что, если гравитация – это не фундаментальное взаимодействие, из-за чего её попытки квантования и провалились? Многие читатели сразу прислали вопросы о новой научной работе Эрика Верлинде: "Производная гравитация и Тёмная Вселенная". Давайте разбираться.
Читать полностью »

40 лет полёта «Вояджеров». Скоро они замолчат навсегда - 1

40 лет назад ученые Земли отправили в далекий полет две межпланетные станции, которые получили названия «Вояджер-1» и «Вояджер-2». Эти станции идентичны, различает их лишь название и время запуска.

Станцию «Вояджер-2» запустили 20 августа 1977 года, её близнеца — 5 сентября того же года. До сорокалетия «Вояджера-1» осталось подождать еще пару недель. Путаницы с нумерацией зондов нет, поскольку специалисты изначально запланировали, что «Вояджер-1» должен обогнать своего собрата. Так и получилось: зонд с номером один смог вырваться вперед между орбитой Марса и поясом астероидов.

Обе станции направились по разным маршрутам, что позволило им войти в историю. «Вояджер-1» на данный момент — самый удаленный от нашей планеты объект, созданный человеком. А «Вояджер-2» — первый и единственный пока зонд, который смог нанести визит сразу четырем планетам-газовым гигантам Солнечной системы: Юпитеру, Сатурну, Урану и Нептуну.
Читать полностью »