Разбегание галактик

Разбегание галактик

При этом разбегаются не звезды и даже не отдельные галактики, а скопления галактик. Ближайшие от нас звезды и галактики связаны друг с другом гравитационными силами и образуют устойчивые структуры.

Причем в каком направлении ни посмотри, скопления галактик разбегаются от Земли с одинаковой скоростью, и может показаться, что наша Галактика является центром Вселенной, однако это не так. Где бы ни находился наблюдатель, он будет везде видеть все ту же картину - все галактики разбегаются от него.
Но такой разлет вещества обязан иметь начало. Значит, все галактики должны были родиться в одной точке. Расчеты показывают, что произошло это примерно 15 млрд. лет назад.

В момент такого взрыва температура была очень большой, и должно было появиться очень много квантов света. Конечно, со временем все остывает, а кванты разлетаются по возникающему пространству, но отзвуки Большого взрыва должны были сохраниться до наших дней.
Первое подтверждение факта взрыва пришло в 1964 году, когда американские радиоастрономы Р. Вильсон и А. Пензиас обнаружили реликтовое электромагнитное излучение с температурой около 3° по шкале Кельвина (-270°С).

Именно это открытие, неожиданное для ученых, убедило их в том, что Большой взрыв действительно имел место и поначалу Вселенная была очень горячей.
Теория Большого взрыва позволила объяснить множество проблем, стоявших перед космологией.

Четверть века назад благодаря работам российских физиков Э. Глинера и А. Старобинского, а также американца А. Гуса было описано новое явление - сверхбыстрое инфляционное расширение Вселенной.

Описание этого явления основывается на хорошо изученных разделах теоретической физики - общей теории относительности Эйнштейна и квантовой теории поля.

Сегодня считается общепринятым, что именно такой период, получивший название «инфляция», предшествовал Большому взрыву.
Размеры Вселенной астрономы оценивают, как 10²⁸ см, в то время как начался инфляционный процесс с флуктуации размером 10^-33 см. Величина протона, то есть атомного ядра атома водорода, - 10^-13 см. Таким образом, получается, что Вселенная вначале была во столько же раз меньше протона, во сколько протон меньше Луны. Кстати, Луна по отношению к современной Вселенной имеет примерно тот же размер, что и начальная флуктуация в сравнении с ядром атома водорода.
Что же такое инфляция?
При попытке дать представление о сущности начального периода жизни Вселенной приходится оперировать такими сверхмалыми и сверхбольшими числами, что наше воображение с трудом их воспринимает.

Ничего существенного не происходило, пока случайно не образовалась однородная конфигурация размером более 10^-33 см.

Что же касается наблюдаемой нами Вселенной, то она в первые мгновения своей жизни, по-видимому, имела размер 10^-27 см.

Предполагается, что на таких масштабах уже справедливы основные законы физики, известные нам сегодня, поэтому можно предсказать дальнейшее поведение системы.

Оказывается, что сразу после этого пространственная область, занятая этой флуктуацией, начинает очень быстро увеличиваться в размерах под действием инфлатонного поля.

Инфлатонное поле – это гипотетическое поле, которое заполняло собой пространство в момент Большого Взрыва.

Такое расширение продолжается всего 10^-35 секунды, но этого времени оказывается достаточно для того, чтобы диаметр Вселенной возрос как минимум в 10²⁷ раз и к окончанию инфляционного периода наша Вселенная приобрела размер примерно 1 см. Инфляция заканчивается, когда инфлатонное поле достигает минимума энергии - дальше падать некуда.

Накопившаяся кинетическая энергия переходит в энергию рождающихся и разлетающихся частиц, иначе говоря, происходит нагрев Вселенной. Как раз этот момент и называется сегодня Большим взрывом.
Будущие вселенные непрерывно рождаются за счет флуктуаций поля. В любой из моментов в разных точках может произойти свой Большой Взрыв, породив при этом свою вселенную со специфическими параметрами.

Причем вселенные могут существенно отличаться друг от друга. Свойства нашей Вселенной удивительнейшим образом приспособлены к тому, чтобы: ней возникла разумная жизнь. Другим вселенным, возможно, повезло меньше.

Описанный процесс рождения Вселенной «практически из ничего» опирается на строго научные расчеты.

Тем не менее у всякого человека, впервые знакомящегося с инфляционным механизмом, описанным выше, возникает немало вопросов.
Сегодня наша Вселенная состоит из большого числа звезд, не говоря уж о скрытой массе. И может показаться, что полная энергия и масса Вселенной огромны. И совершенно непонятно, как это все могло поместиться в первоначальном объеме 10^-99 см³.

Суммарная энергия и масса нашей Вселенной практически равны нулю. Именно это обстоятельство отчасти объясняет, почему зарождающаяся Вселенная тут же после появления не превратилась в огромную черную дыру.

Ее суммарная масса была совершенно микроскопична, и вначале просто нечему было коллапсировать.

И только на более поздних стадиях развития появились локальные сгустки материи, способные создавать вблизи себя такие гравитационные поля, из которых не может вырваться даже свет (чёрные дыры).

Соответственно, и частиц, из которых «сделаны» звезды, на начальной стадии развития просто не существовало.

Элементарные частицы начали рождаться в тот период развития Вселенной, когда инфлатонное поле достигло минимума потенциальной энергии и начался Большой взрыв.

Тёмная энергия в космологии — гипотетический вид энергии, введённый в математическую модель Вселенной для объяснения наблюдаемого её расширения с ускорением.

Всемирное антитяготение — новый физичeский феномен, открытый в астрономических наблюдениях на расстояниях в 5–8 млрд световых лет.

Антитяготение проявляет себя, как космическое отталкивание, испытываемое далекими галактиками, причем отталкивание сильнее гравитационного притяжения галактик друг к другу. По этой причине общее космологическое расширение происходит с ускорением.

Антитяготение создается не галактиками или какими-либо другими телами природы, а не известной ранее формой энергии/массы, получившей название темной энергии.

На долю темной энергии приходится 70–80% всей энергии/массы наблюдаемой Вселенной. На макроскопическом уровне темная энергия описывается как особого рода непрерывная среда, которая заполняет все пространство мира; эта среда обладает положительной плотностью и отрицательным давлением.

Физическая природа темной энергии и ее микроскопическая структура неизвестны — это одна из самых острых проблем фундаментальной науки наших дней.

Домашнее задание: § 28

Критерии оценивания:

Оценка «отлично» - выставляется обучающемуся, если ответ на вопрос полный, логичный, грамотно изложен.

Оценка «хорошо» - выставляется обучающемуся, если допущены незначительные погрешности в ответе на вопрос.

Оценка «удовлетворительно» - выставляется обучающемуся, если ответ на вопрос нелогичный, не полный.

Оценка «неудовлетворительно» - выставляется обучающемуся, если нет ответа на поставленный вопрос

ВНИМАНИЕ!!!

Уважаемые студенты, практическое задание необходимо выполнить в рабочей тетради (сфотографировать) или в формате Документа Word. Отправлять для проверки в личные сообщения на страницу ВКонтакте: https://vk.com/id492455515

Преподаватель: Михайлова Татьяна Борисовна

⇐ Предыдущая 12