Wenn wir uns auf ein fernes Universum, wir sehen überall Galaxie — in alle Richtungen, auf die Millionen und sogar Milliarden von Lichtjahren. Da gibt es zwei Billionen Galaxien, die wir beobachten könnten, die Summe von allem, was hinter Ihnen, größer und steiler unseren kühnsten Vorstellungen. Eines der interessantesten Fakten besteht darin, dass alle Galaxien, die wir jemals beobachtet haben, unterliegen (im Durchschnitt) die gleichen Regeln: als Sie weiter Weg von uns, desto schneller werden Sie von uns gelöscht. Es ist eine Entdeckung von Edwin Hubble und seine Kollegen noch in den 1920er Jahren führte uns zum Bild eines expandierenden Universums. Aber was ist mit der Tatsache, dass es sich ausdehnt? Die Wissenschaft weiß, und jetzt werden Sie lernen.
Je weiter wir blicken, desto weiter zurück in der Zeit schauen wir sehen noch nicht ausgebautes Universum. Aber — nur wenn die Allgemeine Relativitätstheorie gilt für die Expansion des Universums
Was (wo) das Universum expandiert?
Auf den ersten Blick diese Frage mag gesundem. Weil alles, was sich ausdehnt, besteht in der Regel aus einer Substanz und existiert in Raum und Zeit des Universums. Aber das Universum ist der Raum und Zeit mit Materie und Energie in sich. Wenn wir sagen, dass «das Universum expandiert», meinen wir eine Erweiterung des Raumes selbst, in Folge dessen die einzelnen Galaxien und Galaxienhaufen voneinander entfernt. Am einfachsten wäre es, die Kugel den Teig mit den Rosinen im inneren, das im Ofen gebacken wird, glaubt Ethan Siegel.
Das Modell des expandierenden «Brötchen» Universum, in dem die relativen Entfernungen werden mit wachsender Expansion des Raumes
Dieser Teig — Gefüge von Raum und Rosinen — assoziierte Strukturen (wie Galaxien oder Galaxienhaufen). In Bezug auf alle Höhepunkte, alle anderen изюмы werden von Ihr fortzugehen, und als Sie weiter — desto schneller. Nur im Falle des Universums Ofen und der Luft außerhalb der Test nicht besteht, gibt es nur den Teig (der Raum) und Rosinen (Substanz).
Rotverschiebung schaffen nicht nur sich entfernende Galaxie, sondern der Raum zwischen uns
Woher wissen wir, dass dieser Raum sich ausdehnt und nicht die Galaxien entfernt?
Wenn Sie sehen, dass in alle Richtungen von Ihnen werden gelöscht, Objekte, es gibt nur einen Grund, die fähig ist, es zu erklären: dehnt sich der Raum zwischen Ihnen und diesen Objekten. Man könnte auch davon ausgehen, dass Sie in der Nähe des Zentrums der Explosion, und viele Objekte sind einfach weiter und werden schneller, weil Sie haben mehr Energie der Explosion. Wenn es so wäre, könnten wir beweisen dies auf zwei Arten:
- Bei großen Entfernungen und hohen Geschwindigkeiten wird weniger Galaxien, da Sie im Laufe der Zeit stark verbreiten würde im Raum
- Das Verhältnis der Rotverschiebung und Abstand nehmen konkrete Form an in großen Abständen, das wird sich unterscheiden von der Form, wenn die Gefüge von Raum erweitert
Wenn wir uns die große Entfernung, finden wir, dass weiter im Universum die Dichte der Galaxien höher, je näher zu uns. Dies steht im Einklang mit dem Bild, in dem der Raum expandiert, weil weiter suchen — das gleiche, was in die Vergangenheit sehen, wo es weniger Erweiterungen. Wir entdecken auch, dass entfernte Galaxien haben ein Verhältnis der Rotverschiebung und der Entfernung, die entsprechende Expansion des Raumes, und ganz und gar nicht — wenn die Galaxie nur schnell entsorgt von uns. Die Wissenschaft kann diese Frage auf zwei verschiedene Arten, und beide Antworten unterstützen die Expansion des Universums.
Immer das Universum mit der gleichen Geschwindigkeit?
Nennen wir es der Hubble-Konstante, sondern Sie ist eine Konstante nur im Raum und nicht in der Zeit. Das Universum im Moment expandiert langsamer als im letzten. Wenn wir über die Geschwindigkeit der Erweiterung, wir sprechen über die Geschwindigkeit pro Einheit Abstand: etwa 70 km/c/IPC heute. (MPC ist eine MPC, etwa 3 260 000 Lichtjahre). Aber expansionsgeschwindigkeit hängt von verschiedenen dichten aller Dinge im Universum, einschließlich Materie und Strahlung. Mit der Expansion des Universums die Materie und Strahlung in Ihr immer weniger dicht, und zusammen mit dem Rückgang der Dichte sinkt und die rate der Expansion. Das Universum in der Vergangenheit schneller und verlangsamt sich seit dem Urknall. Die Hubble-Konstante ist eine falsche Bezeichnung, es würde sich lohnen zu nennen Hubble-Parameter.
Fernen Schicksal des Universums bieten verschiedene Möglichkeiten, aber wenn die dunkle Energie wirklich konstant, wie die Daten zeigen, Folgen wir der roten Kurve
Ob das Universum ewig expandieren oder irgendwann Stoppt?
Mehrere Generationen Astrophysiker und Kosmologen verwirrt über diese Frage und beantworten können, nur indem Sie die expansionsgeschwindigkeit des Universums und alle Typen (und Menge) der Energie, die in Ihr. Wir haben bereits erfolgreich gemessen, wie viel ein gewöhnlicher Materie, Strahlung, Neutrinos, dunkle Materie und dunkle Energie, sowie die Geschwindigkeit der Expansion des Universums. Basierend auf den Gesetzen der Physik und einem Ereignis in der Vergangenheit den Eindruck, dass das Universum ewig expandieren wird. Obwohl die Wahrscheinlichkeit dafür ist nicht 100%; wenn so etwas wie dunkle Energie verhält sich anders in der Zukunft im Vergleich zu Vergangenheit und Gegenwart, alle unsere Schlussfolgerungen zu überdenken.
Galaxien bewegen sich schneller als das Licht? Ist das nicht verboten?
Aus unserer Sicht, dehnt sich der Raum zwischen uns und entfernten Punkt. Je weiter Sie von uns entfernt sind, desto schneller, wie es uns scheint, wird er gelöscht. Auch wenn die rate der Expansion wäre eine winzige, weit entfernte Objekt einmal gekreuzt würde jeder Schwelle zur Geschwindigkeitsbegrenzung, weil Expansionsrate (Geschwindigkeit pro Einheit Distanz) ein Vielfaches zunehme würde bei ausreichendem Abstand. OTO befürwortet ein solches Szenario. Das Gesetz, dass nichts schneller als das Licht bewegen, bezieht sich nur auf die Bewegung des Objekts durch den Raum, und nicht auf die Expansion des Raumes. In der Realität Galaxien sich selbst bei Geschwindigkeiten von nur wenigen tausend Kilometern pro Sekunde, was weit unterhalb der Grenze von 300 000 km/s, der eingestellten Geschwindigkeit des Lichts. Gerade die Expansion des Universums verursacht die Rezession und die Rotverschiebung, und nicht der wahren Bewegung der Galaxie.
Innerhalb des beobachtbaren Universums (gelber Kreis) befindet sich etwa 2 Billionen Galaxien. Galaxien, die näher sind, als ein Drittel des Weges bis zu dieser Grenze, die wir niemals in der Lage, aufzuholen wegen der Expansion des Universums. Für die Entwicklung der Kräfte der Menschen offen nur 3% des Volumens des Universums
Die Expansion des Universums ist eine notwendige Folge der Tatsache, dass Materie und Energie füllen den Raum-Zeit, die gehorcht den Gesetzen der Allgemeinen Relativitätstheorie. Solange es Materie gibt es auch die Anziehungskraft, so dass entweder die Schwerkraft gewinnt und alles wieder schrumpft, oder die Schwerkraft verlieren und gewinnen-Erweiterung. Es gibt kein Zentrum der Expansion und es gibt nichts außerhalb von Raum, die sich ausdehnt; eben das Gewebe des Universums expandiert. Was besonders interessant ist, auch wenn wir verlassen die Erde mit der Lichtgeschwindigkeit heute, konnten wir besuchen nur 3% der Galaxien im beobachtbaren Universum; 97% davon sind bereits außerhalb der Reichweite unserer Reichweite. Das Universum ist kompliziert.
Fünf Fragen über die Erweiterung des Universums, die Sie gerne angeben
Ilja Hel