Наблюдаемая Вселенная

Наблюдаемая Вселенная представляет собой шаровидную область Вселенной , включающую все вещества , которые могут быть наблюдаемыми с Земли или ее космическими телескопов и разведочного зондов в настоящее время, так как электромагнитное излучение от этих объектов успело достичь Солнечной системы и Земля с начала космологического расширения . В наблюдаемой Вселенной может быть 2 триллиона галактик , [7] [8] хотя это число недавно было оценено всего в несколько сотен миллиардов на основе новых данных отНовые горизонты . [9] [10] Если предположить, что Вселенная изотропна , то расстояние до края наблюдаемой Вселенной примерно одинаково во всех направлениях. То есть наблюдаемая Вселенная имеет сферический объем ( шар ) с центром в центре наблюдателя. Каждое место во Вселенной имеет свою собственную наблюдаемую Вселенную, которая может совпадать, а может и не совпадать с Вселенной с центром на Земле.

Наблюдаемая Вселенная
Наблюдаемая Вселенная с Измерениями 01.png
Визуализация всей наблюдаемой Вселенной. Масштаб таков, что мелкие зерна представляют собой совокупность большого количества сверхскоплений. Дева Supercluster -home Млечного Пути-помечается в центре, но слишком мал , чтобы быть увиденным.
Диаметр8,8 × 10 26  м или 880 Ет (28,5 Гок или 93 Кли ) [1]
Объем3,566 × 10 80  м 3 [2]
Масса (обычная материя)1,5 × 10 53  кг [примечание 1]
Плотность (общей энергии)9,9 × 10 −27  кг / м 3 (эквивалент 6 протонов на кубический метр пространства) [3]
Возраст13,799 ± 0,021  миллиарда лет [4]
Средняя температура2,72548 К [5]
СОДЕРЖАНИЕ

Слово « наблюдаемый» в этом смысле не относится к способности современной технологии обнаруживать свет или другую информацию от объекта или к тому, есть ли что-то, что нужно обнаружить. Это относится к физическому пределу, создаваемому самой скоростью света . Никакой сигнал не может распространяться быстрее света, поэтому существует максимальное расстояние (называемое горизонтом частиц ), за пределами которого ничего нельзя обнаружить, поскольку сигналы еще не могли до нас добраться. Иногда астрофизики различают видимую Вселенную, которая включает только сигналы, испущенные после рекомбинации (когда атомы водорода были сформированы из протонов, а электроны и фотоны испускались), и наблюдаемую Вселенную, которая включает сигналы с начала космологического расширения ( Большой взрыв в традиционной физической космологии - конец инфляционной эпохи в современной космологии).

Согласно расчетам, текущее сопутствующее расстояние - надлежащее расстояние, которое учитывает, что Вселенная расширилась с момента излучения света - до частиц, от которых исходило космическое микроволновое фоновое излучение (CMBR), которое представляет собой радиус видимой Вселенной. , составляет около 14,0 млрд парсеков (около 45,7 млрд световых лет), в то время как сопутствующее расстояние до края наблюдаемой Вселенной составляет около 14,3 млрд парсек (около 46,6 млрд световых лет) [11], что примерно на 2% больше. Таким образом, радиус наблюдаемой Вселенной оценивается примерно в 46,5 миллиардов световых лет [12] [13], а ее диаметр - примерно в 28,5 гигапарсеков (93 миллиарда световых лет , или 8,8 × 10 26 метров, или 2,89 × 10 27 футов), что равняется 880 йоттаметрам . [14] Полная масса обычного вещества во Вселенной может быть рассчитана с использованием критической плотности и диаметра наблюдаемой Вселенной, которая составляет около 1,5 × 10 53  кг. [15] В ноябре 2018 года астрономы сообщили, что внегалактический фоновый свет (EBL) составил 4 × 10 84 фотонов. [16] [17]

Поскольку расширение Вселенной ускоряется, все наблюдаемые в настоящее время объекты за пределами нашего локального сверхскопления со временем будут казаться застывшими во времени, излучая все более красный и тусклый свет. Например, объекты с текущим красным смещением z от 5 до 10 будут оставаться наблюдаемыми не более 4–6 миллиардов лет. Кроме того, свет, излучаемый объектами, которые в настоящее время находятся за пределами определенного сопутствующего расстояния (в настоящее время около 19 миллиардов парсеков), никогда не достигнет Земли. [18]

Размер всей вселенной неизвестен и может быть бесконечным. [19] Некоторые части Вселенной находятся слишком далеко, чтобы свет, излучаемый после Большого взрыва , успел достичь Земли или космических приборов, и поэтому находится за пределами наблюдаемой Вселенной. В будущем у света далеких галактик будет больше времени для перемещения, поэтому станут доступны дополнительные области. Однако из-за закона Хаббла области, достаточно удаленные от Земли, расширяются от нее быстрее, чем скорость света ( специальная теория относительности не позволяет близлежащим объектам в той же локальной области двигаться по отношению друг к другу со скоростью, превышающей скорость света, но нет такого ограничения для удаленных объектов, когда пространство между ними расширяется; см. использование правильного расстояния для обсуждения), и, кроме того, скорость расширения, похоже, увеличивается из-за темной энергии .

Предполагая, что темная энергия остается постоянной (неизменной космологической постоянной ), так что скорость расширения Вселенной продолжает ускоряться, существует «предел видимости будущего», за которым объекты никогда не войдут в нашу наблюдаемую Вселенную в любое время в бесконечном будущем, потому что свет, излучаемый объектами за пределами этого предела, никогда не достигнет Земли. (Тонкость заключается в том, что, поскольку параметр Хаббла уменьшается со временем, могут быть случаи, когда галактика, удаляющаяся от Земли чуть быстрее, чем свет, действительно излучает сигнал, который в конечном итоге достигает Земли. [13] [20] Этот предел видимости в будущем рассчитан на сопутствующем расстоянии 19 миллиардов парсеков (62 миллиарда световых лет), предполагая, что Вселенная будет продолжать расширяться вечно, что подразумевает количество галактик, которые мы можем теоретически наблюдать в бесконечном будущем (не говоря уже о проблема, которую некоторые могут быть невозможно наблюдать на практике из-за красного смещения, как обсуждается в следующем параграфе), только больше, чем число, наблюдаемое в настоящее время, в 2,36 раза. [заметка 2]

Художника логарифмическая понятие наблюдаемой Вселенной с Солнечной системы в центре, внутренних и внешних планет , пояс Койпера , облака Оорта , Альфа Центавра , Персея Arm , галактики Млечный Путь , Андромеды , близлежащих галактик , Космической Сети , Космического микроволнового излучения и невидимая плазма Большого взрыва на краю. Небесные тела кажутся увеличенными, чтобы оценить их форму.

Хотя, в принципе, в будущем станет возможным наблюдать больше галактик, на практике все большее количество галактик будет иметь чрезвычайно красное смещение из-за продолжающегося расширения; настолько, что они будут казаться исчезающими из поля зрения и становиться невидимыми. [21] [22] [23] Дополнительная тонкость заключается в том, что галактика на данном сопутствующем расстоянии определяется как находящаяся в «наблюдаемой Вселенной», если мы можем принимать сигналы, излучаемые галактикой в ​​любом возрасте в ее прошлой истории (скажем, сигнал, посланный из галактики только через 500 миллионов лет после Большого взрыва), но из-за расширения Вселенной может быть более поздний возраст, в котором сигнал, посланный из той же галактики, никогда не сможет достичь Земли ни в какой точке бесконечного будущего (так, например, мы можем никогда не увидеть, как галактика выглядела через 10 миллиардов лет после Большого взрыва) [24], даже если она остается на том же сопутствующем расстоянии (сопутствующее расстояние определяется как постоянное со временем - в отличие от надлежащего расстояния , который используется для определения скорости удаления из-за расширения пространства), которая меньше, чем сопутствующий радиус наблюдаемой Вселенной. [ требуется пояснение ] Этот факт можно использовать для определения типа космического горизонта событий , расстояние которого от Земли изменяется со временем. Например, текущее расстояние до этого горизонта составляет около 16 миллиардов световых лет, а это означает, что сигнал от события, происходящего в настоящее время, может в конечном итоге достичь Земли в будущем, если событие находится на расстоянии менее 16 миллиардов световых лет, но сигнал никогда не достигнет Земли, если событие произойдет на расстоянии более 16 миллиардов световых лет. [13]

Как в популярных, так и в профессиональных исследовательских статьях по космологии термин «вселенная» часто используется для обозначения «наблюдаемой вселенной». [ необходима цитата ] Это может быть оправдано на том основании, что мы никогда не сможем узнать что-либо прямым экспериментом о любой части Вселенной, которая причинно не связана с Землей, хотя многие достоверные теории требуют, чтобы вся Вселенная была намного больше, чем наблюдаемая Вселенная. [ необходимая цитата ] Не существует никаких доказательств того, что граница наблюдаемой Вселенной составляет границу Вселенной в целом, и ни одна из основных космологических моделей не предполагает, что Вселенная имеет какие-либо физические границы в первую очередь, хотя некоторые модели предположим, что он может быть конечным, но неограниченным [примечание 3], как многомерный аналог двумерной поверхности сферы, которая имеет конечную площадь, но не имеет края.

Вполне вероятно, что галактики в нашей наблюдаемой Вселенной представляют собой лишь крохотную часть галактик во Вселенной. Согласно теории космической инфляции, первоначально предложенной ее основателями Аланом Гутом и Д. Казанасом [25], если предположить, что инфляция началась примерно через 10-37 секунд после Большого взрыва, то с правдоподобным предположением, что размер Вселенная до того, как произошла инфляция, была приблизительно равна скорости света, умноженной на ее возраст, что позволяет предположить, что в настоящее время размер всей Вселенной по крайней мере в 3 × 10 23 (1,5 × 10 34 световых года) раз больше радиуса наблюдаемой Вселенной. . [26]

Если Вселенная конечна, но безгранична, также возможно, что Вселенная меньше наблюдаемой Вселенной. В этом случае то, что мы считаем очень далекими галактиками, на самом деле может быть дублированием изображений близлежащих галактик, образованных светом, который обогнул Вселенную. Эту гипотезу сложно проверить экспериментально, потому что разные изображения галактики могут показывать разные эпохи в ее истории и, следовательно, могут выглядеть совершенно разными. Bielewicz et al. [27] утверждают, что устанавливают нижнюю границу в 27,9 гигапарсек (91 миллиард световых лет) для диаметра последней рассеивающей поверхности (поскольку это только нижняя граница, поскольку вся Вселенная, возможно, намного больше, даже бесконечна). Это значение основано на анализе 7-летних данных WMAP по кругу сопоставления . Этот подход оспаривается. [28]

Изображение Hubble Ultra-Deep Field области наблюдаемой Вселенной (эквивалентный размер области неба показан в нижнем левом углу) рядом с созвездием Fornax . Каждое пятно - это галактика , состоящая из миллиардов звезд. Свет самых маленьких галактик с самым красным смещением возник почти 14 миллиардов лет назад.

Сопутствующее расстояние от Земли до края наблюдаемой Вселенной составляет около 14.26 гиги парсек (46,5 млрд световых лет или 4,40 × 10 26  м) в любом направлении. Таким образом, наблюдаемая Вселенная представляет собой сферу диаметром около 28,5 гигапарсеков [29] (93 миллиарда световых лет или 8,8 × 10 26  м). [30] Если предположить, что пространство примерно плоское (в смысле евклидова пространства ), этот размер соответствует сопутствующему объему около1,22 × 10 4  Гпк 3 (4,22 × 10 5  Gly 3 или3,57 × 10 80  м 3 ). [31]

Цифры, приведенные выше, являются расстояниями сейчас (в космологическом времени ), а не расстояниями во время излучения света. Например, космическое микроволновое фоновое излучение, которое мы видим прямо сейчас, было испущено во время разделения фотонов , которое, по оценкам, произошло примерно380 000 лет после Большого взрыва [32] [33], который произошел около 13,8 миллиарда лет назад. Это излучение было испущено материей, которая за прошедшее время в основном сконденсировалась в галактики, и теперь эти галактики находятся на расстоянии около 46 миллиардов световых лет от нас. [11] [13] Чтобы оценить расстояние до этого вещества во время излучения света, мы можем сначала отметить, что согласно метрике Фридмана – Лемэтра – Робертсона – Уокера , которая используется для моделирования расширяющейся Вселенной, если на настоящее время мы получаем свет с красным смещением от г , то масштабный коэффициент в то время свет был первоначально излучаемого дается [34] [35]

.

Девятилетние результаты WMAP в сочетании с другими измерениями дают красное смещение разделения фотонов как z  = 1 091 0,64 ± 0,47 , [36] что означает, что масштабный коэффициент во время разделения фотона будет 1 ⁄ 1092,64 . Таким образом, если материя, которая изначально испускала самые старые фотоны космического микроволнового фона (CMBR), имеет текущее расстояние 46 миллиардов световых лет, то во время разделения, когда фотоны были первоначально испущены, расстояние было бы всего около 42 миллионов световых лет. -годы.

Расстояние света до края наблюдаемой Вселенной - это возраст Вселенной, деленный на скорость света , 13,8 миллиарда световых лет. Это расстояние, на которое фотон, излучаемый вскоре после Большого взрыва, например фотон из космического микроволнового фона , прошел, чтобы достичь наблюдателей на Земле. Поскольку пространство-время искривлено, что соответствует расширению пространства , это расстояние не соответствует истинному расстоянию в любой момент времени. [37]

Крупномасштабная конструкция

Скопления галактик, такие как RXC J0142.9 + 4438 , являются узлами космической сети, пронизывающей всю Вселенную. [38]
"> Воспроизвести медиа
Изображение и видео космологического моделирования локальной вселенной, демонстрирующее крупномасштабную структуру скоплений галактик и темной материи [39]

Обзоры неба и отображение различных длинами волн полос электромагнитного излучения (в частности эмиссии 21 см ), дали много информации о содержании и характере вселенной структуры «ы. Организация структуры , как представляется , следовать иерархической модели с организацией до масштаба в сверхскопления и нитей . Больше, чем это (в масштабе от 30 до 200 мегапарсеков [40] ), похоже, не существует непрерывной структуры, явления, которое было названо концом величия . [41]

Стены, нити, узлы и пустоты

Карта космической паутины, созданная с помощью алгоритма, вдохновленного слизистой плесенью [42]
DTFE реконструкция внутренних частей обзора 2dF Galaxy Redshift Survey

Организация структуры, возможно, начинается на звездном уровне, хотя большинство космологов редко обращаются к астрофизике в таком масштабе. Звезды организованы в галактики , которая , в свою очередь формы групп галактик , скоплений галактик , сверхскоплений , листы, стен и нитей , которые отделены друг от друга огромными пустотами , создавая обширную пенообразного структуры [43] иногда называют «космическая паутина». До 1989 года обычно считалось, что скопления вириализованных галактик являются самыми крупными из существующих структур и что они более или менее равномерно распределены по Вселенной во всех направлениях. Однако с начала 1980-х годов обнаруживается все больше и больше структур. В 1983 году Адриан Вебстер идентифицировал Webster LQG, большую группу квазаров, состоящую из 5 квазаров. Это открытие стало первой идентификацией крупномасштабной структуры и расширило информацию об известной группировке материи во Вселенной.

В 1987 году Роберт Брент Талли идентифицировал сверхскопление Рыб – Цитус , галактическое волокно, в котором находится Млечный Путь. Его диаметр составляет около 1 миллиарда световых лет. В том же году была обнаружена необычно большая область с гораздо более низким, чем в среднем, распределением галактик - Гигантская Пустота , размер которой составляет 1,3 миллиарда световых лет в поперечнике. Основываясь на данных обзора красного смещения , в 1989 году Маргарет Геллер и Джон Хухра открыли « Великую стену » [44], слой галактик длиной более 500 миллионов световых лет и шириной 200 миллионов световых лет, но всего 15 миллионов световых лет. толстый. Существование этой структуры так долго ускользало от внимания, потому что она требует определения положения галактик в трех измерениях, что включает в себя объединение информации о местоположении галактик с информацией о расстоянии от красных смещений . Два года спустя астрономы Роджер Г. Клоуз и Луис Э. Кампусано открыли LQG Клоуза-Кампусано , большую группу квазаров размером два миллиарда световых лет в самом широком месте, которая была самой большой известной структурой во Вселенной на момент ее объявления. . В апреле 2003 года было обнаружено еще одно крупномасштабное сооружение - Великая стена Слоун . В августе 2007 года в созвездии Эридана была обнаружена возможная суперпустота . [45] Он совпадает с « холодным пятном реликтового излучения », холодной областью микроволнового неба, что крайне маловероятно в рамках популярной в настоящее время космологической модели. Эта суперпустота могла вызвать холодное пятно, но для этого она должна быть невероятно большой, возможно, миллиард световых лет в поперечнике, почти такой же большой, как Гигантская Пустота, упомянутая выше.

Нерешенная проблема в физике :

Самые большие структуры во Вселенной больше, чем ожидалось. Это настоящие структуры или случайные колебания плотности?

(больше нерешенных задач по физике)
Компьютерное смоделированное изображение области космоса более 50 миллионов световых лет в поперечнике, представляющее возможное крупномасштабное распределение источников света во Вселенной - точный относительный вклад галактик и квазаров неясен.

Еще одна крупномасштабная структура - это Протокластер SSA22 , совокупность галактик и огромных газовых пузырей размером около 200 миллионов световых лет в поперечнике.

В 2011 году была открыта большая группа квазаров U1.11 размером около 2,5 миллиардов световых лет в поперечнике. 11 января 2013 года была открыта еще одна большая группа квазаров, Huge-LQG , диаметр которой составлял четыре миллиарда световых лет, и это была самая большая из известных структур во Вселенной на тот момент. [46] В ноябре 2013, астрономы обнаружили Геркулес-Corona Borealis Great Wall , [47] [48] еще больше структуры вдвое больше прежнего. Это было определено картированием гамма-всплесков . [47] [49]

Конец величия

Конец Greatness является наблюдательной шкалой обнаружен на примерно 100  Мках (примерно 300 млн световых лет) , где опухлость видела в крупномасштабной структуре Вселенной является гомогенизируют и isotropized в соответствии с космологическим принципом . [41] В этом масштабе псевдослучайная фрактальность не очевидна. [50] В сверхскопления и нити видны в небольших обследований рандомизированы в той степени , что плавное распределение Вселенной визуально очевидны. Только после завершения обзоров красного смещения 1990-х годов этот масштаб можно было точно наблюдать. [41]

Наблюдения

"Панорамный вид всего неба в ближнем инфракрасном диапазоне показывает распределение галактик за пределами Млечного Пути . Изображение получено из каталога расширенных источников 2MASS (XSC) - более 1,5 миллионов галактик, и каталога точечных источников (PSC) - почти 0,5 млрд Млечного Путь звезды. галактики цвета под « красным смещением » , полученное от ОКА , КФА , Талли NBGC, LCRS, 2dF , 6dFGS и SDSS обследований (и из различных наблюдений , собранных в базе данных NASA внегалактического ) или фото -метрически определено из диапазона K (2,2 мкм). Синий - ближайшие источники ( z <0,01); зеленый - на умеренных расстояниях (0,01 < z <0,04), а красный - самые далекие источники, которые разрешает 2MASS (0,04 < z < 0.1). Карта проецируется с равной площадью Айтофф в Галактической системе (Млечный Путь в центре) ". [51]

Еще один индикатор крупномасштабной структуры - « лес Лайман-альфа ». Это набор линий поглощения, которые появляются в спектрах света от квазаров , которые интерпретируются как указывающие на существование огромных тонких слоев межгалактического (в основном водородного ) газа. Эти листы, по-видимому, связаны с образованием новых галактик.

Требуется осторожность при описании структур в космическом масштабе, потому что вещи часто отличаются от того, как они выглядят. Гравитационное линзирование (искривление света под действием гравитации) может создать впечатление, что изображение исходит в направлении, отличном от его реального источника. Это происходит, когда объекты переднего плана (например, галактики) изгибаются вокруг пространства-времени (как предсказывает общая теория относительности ) и отклоняют проходящие световые лучи. Более того, сильное гравитационное линзирование может иногда увеличивать далекие галактики, что упрощает их обнаружение. Слабое линзирование (гравитационный сдвиг) промежуточной Вселенной в целом также слегка изменяет наблюдаемую крупномасштабную структуру.

Крупномасштабная структура Вселенной также выглядит иначе, если использовать красное смещение только для измерения расстояний до галактик. Например, галактики за скоплением галактик притягиваются к нему и поэтому падают к нему, и поэтому слегка смещены в синий цвет (по сравнению с тем, как бы они были, если бы скопления не было). На ближней стороне все немного смещено в красную сторону. Таким образом, окружение кластера выглядит несколько сжатым, если использовать красные смещения для измерения расстояния. Противоположный эффект действует на галактики, уже находящиеся в скоплении: галактики совершают некоторое случайное движение вокруг центра скопления, и когда эти случайные движения преобразуются в красные смещения, скопление выглядит удлиненным. Это создает « перст Бога » - иллюзию длинной цепи галактик, направленных на Землю.

Космография космических окрестностей Земли

В центре сверхскопления Гидра-Центавр гравитационная аномалия, называемая Великим аттрактором, влияет на движение галактик в области размером в сотни миллионов световых лет в поперечнике. Все эти галактики имеют красное смещение в соответствии с законом Хаббла . Это указывает на то, что они удаляются от нас и друг от друга, но изменения их красного смещения достаточны, чтобы выявить существование концентрации массы, эквивалентной десяткам тысяч галактик.

Великий аттрактор, открытый в 1986 году, находится на расстоянии от 150 до 250 миллионов световых лет (250 миллионов - самая последняя оценка) в направлении созвездий Гидры и Центавра . В его окрестностях преобладают большие старые галактики, многие из которых сталкиваются со своими соседями или излучают большое количество радиоволн.

В 1987 году астроном Р. Брент Талли из Института астрономии Гавайского университета идентифицировал то, что он назвал комплексом сверхскопления Рыбы-Цитус , структуру длиной один миллиард световых лет и диаметром 150 миллионов световых лет, в которой, как он утверждал, было внедрено Местное сверхскопление. [52]

Масса наблюдаемой Вселенной часто составляет 10 50 тонн или 10 53 кг. [53] В этом контексте масса относится к обычному веществу и включает межзвездную среду (ISM) и межгалактическую среду (IGM). Однако он исключает темную материю и темную энергию . Это указанное значение массы обычного вещества во Вселенной можно оценить на основе критической плотности. Расчеты относятся только к наблюдаемой Вселенной, поскольку ее объем неизвестен и может быть бесконечным.

Оценки на основе критической плотности

Критическая плотность - это плотность энергии, для которой Вселенная плоская. [54] Если нет темной энергии, это также плотность, при которой расширение Вселенной балансирует между продолжающимся расширением и коллапсом. [55] Из уравнений Фридмана значение длякритическая плотность, составляет: [56]

где G - гравитационная постоянная, а H = H 0 - текущее значение постоянной Хаббла . Значение H 0 , полученное с помощью телескопа Planck Европейского космического агентства, составляет H 0 = 67,15 километров в секунду на мегапарсек. Это дает критическую плотность0,85 × 10 -26  кг / м 3 (обычно указывается как около 5 атомов водорода на кубический метр). Эта плотность включает четыре важных типа энергии / массы: обычная материя (4,8%), нейтрино (0,1%), холодная темная материя (26,8%) и темная энергия (68,3%). [57] Хотя нейтрино являются частицами Стандартной модели , они перечислены отдельно, потому что они ультрарелятивистские и, следовательно, ведут себя как излучение, а не как материя. Плотность обычного вещества, измеренная Планком, составляет 4,8% от общей критической плотности или4,08 × 10 −28  кг / м 3 . Чтобы преобразовать эту плотность в массу, мы должны умножить эту плотность на объем, значение, основанное на радиусе «наблюдаемой Вселенной». Поскольку Вселенная расширялась 13,8 миллиарда лет, сопутствующее расстояние (радиус) теперь составляет около 46,6 миллиарда световых лет. Таким образом, объем (4/3πr 3 ) равно3,58 × 10 80  м 3, а масса обычного вещества равна плотности (4,08 × 10 −28  кг / м 3 ), умноженного на объем (3,58 × 10 80  м 3 ) или1,46 × 10 53  кг .

Если предположить, что масса обычного вещества составляет около 1,45 × 10 53  кг, как обсуждалось выше, и предполагая, что все атомы являются атомами водорода (которые составляют около 74% всех атомов в нашей галактике по массе, см. Изобилие химических элементов ), предполагаемое общее количество атомов в наблюдаемой Вселенной составляет получается делением массы обычного вещества на массу атома водорода (1,45 × 10 53  кг разделить на1,67 × 10 −27  кг ). В результате получается примерно 10 80 атомов водорода, также известное как число Эддингтона .

Самый далекий астрономический объект, о котором было объявлено на 2016 год, - это галактика, классифицированная как GN-z11 . В 2009 году гамма - всплеск , GRB 090423 , было установлено, что красное смещение 8,2, что свидетельствует о том , что рушится звезда , которая вызвала это взорвалось , когда Вселенной было всего 630 миллионов лет. [58] Взрыв произошел примерно 13 миллиардов лет назад, [59] поэтому в СМИ широко цитируется расстояние около 13 миллиардов световых лет (или иногда более точная цифра в 13.035 миллиардов световых лет), [58] хотя это будет «расстояние прохождения света» (см. Измерения расстояния (космология) ), а не « правильное расстояние », используемое как в законе Хаббла, так и в определении размера наблюдаемой Вселенной (космолог Нед Райт возражает против обычного использования пути света. расстояние в астрономических пресс-релизах на этой странице , а внизу страницы предлагаются онлайн-калькуляторы, которые можно использовать для расчета текущего точного расстояния до удаленного объекта в плоской Вселенной на основе красного смещения z или времени прохождения света). Правильное расстояние для красного смещения 8.2 будет составлять около 9,2 Гок , [60] или около 30 миллиардов световых лет. Еще одним рекордсменом по наиболее удаленным объектам является галактика, наблюдаемая через Abell 2218 и расположенная за ее пределами , также на расстоянии около 13 миллиардов световых лет от Земли, с наблюдениями телескопа Хаббла, показывающими красное смещение между 6,6 и 7,1, и наблюдения телескопов Кека, указывающие на красное смещение к верхней границе этого диапазона, около 7. [61] Свет галактики, наблюдаемый сейчас на Земле, начал бы исходить из своего источника примерно через 750 миллионов лет после Большого взрыва . [62]

Предел наблюдаемости в нашей Вселенной устанавливается набором космологических горизонтов, которые ограничивают - на основе различных физических ограничений - степень, в которой мы можем получить информацию о различных событиях во Вселенной. Самый известный горизонт - это горизонт частиц, который устанавливает ограничение на точное расстояние, которое можно увидеть из-за конечного возраста Вселенной . Дополнительные горизонты связаны с возможными будущими масштабами наблюдений (больше, чем горизонт частиц из-за расширения пространства ), «оптическим горизонтом» на поверхности последнего рассеяния и связанными горизонтами с поверхностью последнего рассеяния для нейтрино и гравитационного поля. волны .

Схема нашего местоположения в наблюдаемой Вселенной. ( Альтернативный образ . )
Логарифмическая карта наблюдаемой Вселенной. Слева направо космические корабли и небесные тела расположены в зависимости от их близости к Земле.

  • Космологическое моделирование Большого театра
  • Причинность (физика)  - взаимосвязь между причинами и следствиями.
  • Хронология Вселенной  - История и будущее Вселенной
  • Темный поток  - возможный неслучайный компонент пекулярной скорости скоплений галактик.
  • Объем Хаббла
  • Проект Illustris  - Вселенные, смоделированные на компьютере
  • Мультивселенная  - гипотетическая группа из нескольких вселенных.
  • Порядки величины (длины)  - Диапазон длин от субатомной до астрономической шкалы.
  • UniverseMachine  - вселенные, смоделированные компьютером

  1. ^ Умножьте процентное содержание обычного вещества, указанное Планком ниже, на общую плотность энергии, указанную ниже WMAP.
  2. ^ Сопутствующее расстояние будущего предела видимости рассчитывается на стр. 8 карты Вселенной Готта и др.,Котораяв 4,50 раза больше радиуса Хаббла , заданного как 4,220 миллиарда парсек (13,76 миллиарда световых лет), тогда как текущий сопутствующий радиус наблюдаемой Вселенной рассчитан на стр. 7 в 3,38 раза больше радиуса Хаббла. Количество галактик в сфере данного сопутствующего радиуса пропорционально кубу радиуса, как показано на стр. 8 отношение количества галактик, наблюдаемых в пределе видимости будущего, к количеству галактик, наблюдаемых сегодня, будет (4,50 / 3,38) 3 = 2,36.
  3. ^ Это не означает «неограниченный» в математическом смысле; конечная вселенная будет иметь верхнюю границу расстояния между двумя точками. Скорее, это означает, что нет границы, за которой нет ничего. См. Геодезическое многообразие .

  1. ^ Ицхак Барс; Джон Тернинг (2009). Дополнительные измерения в пространстве и времени . Springer. С. 27–. ISBN 978-0-387-77637-8. Проверено 1 мая 2011 .
  2. ^ «Объемная вселенная - Вольфрам | Альфа» . www.wolframalpha.com .
  3. ^ http://map.gsfc.nasa.gov/universe/uni_matter.html 13 января 2015 г.
  4. ^ Planck Collaboration (2016). «Результаты Planck 2015. XIII. Космологические параметры (см. Таблицу 4 на стр. 32 pdf)». Астрономия и астрофизика . 594 : A13. arXiv : 1502.01589 . Bibcode : 2016A & A ... 594A..13P . DOI : 10.1051 / 0004-6361 / 201525830 . S2CID  119262962 .
  5. ^ Фиксен, ди-джей (декабрь 2009 г.). «Температура космического микроволнового фона». Астрофизический журнал . 707 (2): 916–920. arXiv : 0911.1955 . Bibcode : 2009ApJ ... 707..916F . DOI : 10.1088 / 0004-637X / 707/2/916 . S2CID  119217397 .
  6. ^ «Планковский космический рецепт» .
  7. ^ Conselice, Christopher J .; и другие. (2016). «Эволюция числовой плотности галактики при z <8 и ее последствия». Астрофизический журнал . 830 (2): 83. arXiv : 1607.03909v2 . Bibcode : 2016ApJ ... 830 ... 83C . DOI : 10,3847 / 0004-637X / 830 / 2/83 . S2CID  17424588 .
  8. ^ Фонтан, Генри (17 октября 2016 г.). «По крайней мере, два триллиона галактик» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 17 октября +2016 .
  9. ^ Лауэр, Тодд (12 января 2021 г.). «Ученый NOIRLab обнаружил, что Вселенная ярче, чем ожидалось» . NOIRLab . Проверено 12 января 2021 года .
  10. ^ Lauer, Tod R .; Почтальон, Марк; Уивер, Гарольд А .; Спенсер, Джон Р .; Стерн, С. Алан; Buie, Marc W .; Durda, Daniel D .; Лиссе, Кэри М .; Поппе, АР; Бинзель, Ричард П .; Бритт, Дэниел Т .; Буратти, Бонни Дж .; Ченг, Эндрю Ф .; Гранди, ВМ; Horányi, Mihaly; Кавелаарс, JJ; Линскотт, Иван Р .; Маккиннон, Уильям Б .; Мур, Джеффри М .; Núñez, JI; Олькин, Екатерина Б .; Паркер, Джоэл В .; Портер, Саймон Б.; Reuter, Dennis C .; Роббинс, Стюарт Дж .; Шенк, Пол; Шоуолтер, Марк Р .; Певица, Келси Н .; Verbiscer, Энн Дж .; Янг, Лесли А. (11 января 2021 г.). "Новые горизонты наблюдений космического оптического фона" . Астрофизический журнал . 906 (2): 77. arXiv : 2011.03052 . DOI : 10,3847 / 1538-4357 / abc881 .
  11. ^ а б Готт III, Дж. Ричард; Марио Юрич; Дэвид Шлегель; Фиона Хойл; и другие. (2005). «Карта Вселенной» (PDF) . Астрофизический журнал . 624 (2): 463–484. arXiv : astro-ph / 0310571 . Bibcode : 2005ApJ ... 624..463G . DOI : 10.1086 / 428890 . S2CID  9654355 .
  12. ^ Часто задаваемые вопросы по космологии . Astro.ucla.edu. Проверено 1 мая 2011 г.
  13. ^ а б в г Лайнуивер, Чарльз; Тамара М. Дэвис (2005). «Заблуждения о Большом взрыве». Scientific American . 292 (3): 36–45. Bibcode : 2005SciAm.292c..36L . DOI : 10.1038 / Scientificamerican0305-36 .
  14. ^ Ицхак Барс; Джон Тернинг (2009). Дополнительные измерения в пространстве и времени . Springer. С. 27–. ISBN 978-0-387-77637-8. Проверено 1 мая 2011 года .
  15. ^ См. Раздел «Масса обычного вещества» в этой статье.
  16. ^ Овербай, Деннис (3 декабря 2018 г.). «Весь свет, который можно увидеть? 4 x 10⁸⁴ фотонов» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 4 декабря 2018 года .
  17. ^ Сотрудничество Fermi-LAT (30 ноября 2018 г.). «Гамма-определение истории звездообразования Вселенной». Наука . 362 (6418): 1031–1034. arXiv : 1812.01031 . Bibcode : 2018Sci ... 362.1031F . DOI : 10.1126 / science.aat8123 . PMID  30498122 .
  18. ^ Лоеб, Абрахам (2002). «Долгосрочное будущее внегалактической астрономии». Physical Review D . 65 (4): 047301. arXiv : astro-ph / 0107568 . Bibcode : 2002PhRvD..65d7301L . DOI : 10.1103 / PhysRevD.65.047301 . S2CID  1791226 .
  19. ^ Лиддл, Эндрю (2015). Введение в современную космологию . Джон Вили.
  20. ^ Расширяется ли Вселенная быстрее скорости света? (см. последние два абзаца)
  21. ^ Краусс, Лоуренс М .; Роберт Дж. Шеррер (2007). «Возвращение статической Вселенной и конец космологии». Общая теория относительности и гравитации . 39 (10): 1545–1550. arXiv : 0704.0221 . Bibcode : 2007GReGr..39.1545K . DOI : 10.1007 / s10714-007-0472-9 . S2CID  123442313 .
  22. ^ Использование крошечных частиц для ответа на гигантские вопросы . Science Friday, 3 апреля 2009 г. Согласно стенограмме , Брайан Грин делает комментарий: «И на самом деле, в далеком будущем все, что мы видим сейчас, за исключением нашей локальной галактики и области галактик, исчезнет. Вся Вселенная исчезнет. прямо на наших глазах, и это один из моих аргументов в пользу реального финансирования космологии. Мы должны сделать это, пока у нас есть шанс ».
  23. ^ См. Также « Быстрее света» # Универсальное расширение и Будущее расширяющейся Вселенной # Галактики за пределами Местного сверхскопления больше не обнаруживаются .
  24. ^ Лоеб, Абрахам (2002). «Долгосрочное будущее внегалактической астрономии». Physical Review D . 65 (4). arXiv : astro-ph / 0107568 . Bibcode : 2002PhRvD..65d7301L . DOI : 10.1103 / PhysRevD.65.047301 . S2CID  1791226 .
  25. ^ Казанас, Д. (1980). «Динамика Вселенной и спонтанное нарушение симметрии». Астрофизический журнал . 241 : L59 – L63. Bibcode : 1980ApJ ... 241L..59K . DOI : 10.1086 / 183361 .
  26. ^ Алан Х. Гут (1997). Инфляционная вселенная: поиски новой теории космического происхождения . Основные книги. С.  186 -. ISBN 978-0-201-32840-0. Проверено 1 мая 2011 года .
  27. ^ Bielewicz, P .; Banday, AJ; Горский, К.М. (2013). Auge, E .; Dumarchez, J .; Тран Тхань Ван, Дж. (Ред.). «Ограничения на топологию Вселенной». Труды XLVII Rencontres de Moriond . 2012 (91). arXiv : 1303.4004 . Bibcode : 2013arXiv1303.4004B .
  28. ^ Мота, Б .; Ребукас, MJ; Тавакол Р. (1 июля 2010 г.). «Наблюдаемые круги в небе в плоских вселенных». arXiv : 1007.3466 [ astro-ph.CO ].
  29. ^ «ВольфрамАльфа» . Проверено 29 ноября 2011 года .
  30. ^ «ВольфрамАльфа» . Проверено 29 ноября 2011 года .
  31. ^ «ВольфрамАльфа» . Проверено 15 февраля +2016 .
  32. ^ «Семилетние наблюдения с помощью зонда Wilson Microwave Anisotropy (WMAP): карты звездного неба, систематические ошибки и основные результаты» (PDF) . nasa.gov . Проверено 2 декабря 2010 . (таблицу лучших оценок для различных космологических параметров см. на стр. 39)
  33. ^ Эбботт, Брайан (30 мая 2007 г.). "Микроволновая (WMAP) съемка всего неба" . Планетарий Хайдена . Проверено 13 января 2008 .
  34. ^ Пол Дэвис (1992). Новая физика . Издательство Кембриджского университета. С. 187–. ISBN 978-0-521-43831-5. Проверено 1 мая 2011 года .
  35. ^ В. Ф. Муханов (2005). Физические основы космологии . Издательство Кембриджского университета. С. 58–. ISBN 978-0-521-56398-7. Проверено 1 мая 2011 года .
  36. ^ Bennett, CL; Larson, D .; Weiland, JL; Ярошик, Н .; и другие. (1 октября 2013 г.). «Девятилетние наблюдения с помощью зонда Уилкинсона для микроволновой анизотропии (WMAP): окончательные карты и результаты». Серия дополнений к астрофизическому журналу . 208 (2): 20. arXiv : 1212.5225 . Bibcode : 2013ApJS..208 ... 20В . DOI : 10.1088 / 0067-0049 / 208/2/20 . S2CID  119271232 .
  37. ^ Нед Райт, "Почему расстояние во времени легкого путешествия не должно использоваться в пресс-релизах" .
  38. ^ «Галактический сундук с сокровищами» . www.spacetelescope.org . Проверено 13 августа 2018 .
  39. ^ «Чертежи Вселенной» . www.eso.org . Проверено 31 декабря 2020 года .
  40. ^ Кэрролл, Брэдли У .; Остли, Дейл А. (2013). Введение в современную астрофизику (международное издание). Пирсон. п. 1178. ISBN 978-1292022932.
  41. ^ а б в Роберт П. Киршнер (2002). Экстравагантная вселенная: взрывающиеся звезды, темная энергия и ускоряющийся космос . Издательство Принстонского университета. п. 71 . ISBN 978-0-691-05862-7.
  42. ^ «Карта космической паутины, созданная с помощью алгоритма слизистой плесени» . www.spacetelescope.org .
  43. ^ Кэрролл, Брэдли У .; Остли, Дейл А. (2013). Введение в современную астрофизику (международное издание). Пирсон. С. 1173–1174. ISBN 978-1292022932.
  44. ^ MJ Геллер; JP Huchra (1989). «Картографирование Вселенной». Наука . 246 (4932): 897–903. Bibcode : 1989Sci ... 246..897G . DOI : 10.1126 / science.246.4932.897 . PMID  17812575 . S2CID  31328798 .
  45. ↑ Самая большая пустота в космосе составляет 1 миллиард световых лет в поперечнике - космос - 24 августа 2007 года - New Scientist . Space.newscientist.com. Проверено 1 мая 2011 г.
  46. ^ Уолл, Майк (2013-01-11). «Открыта самая большая структура во Вселенной» . Fox News .
  47. ^ а б Хорват, I; Хаккила, Джон; Баголы, З. (2014). «Возможная структура распределения гамма-всплесков в небе на втором красном смещении». Астрономия и астрофизика . 561 : L12. arXiv : 1401.0533 . Бибкод : 2014A & A ... 561L..12H . DOI : 10.1051 / 0004-6361 / 201323020 . S2CID  24224684 .
  48. ^ Хорват, I .; Hakkila, J .; Баголы, З. (2013). «Самая большая структура Вселенной, определенная гамма-всплесками». arXiv : 1311.1104 [ astro-ph.CO ].
  49. ^ Клотц, Ирэн (2013-11-19). «Самая большая структура Вселенной - это космическая головоломка» . Открытие .
  50. ^ LiveScience.com, «Вселенная не фрактал, результаты исследований» , Натали Вулчовер, 22 августа 2012 г.
  51. ^ 1Джарретт, TH (2004). «Крупномасштабная структура в локальной вселенной: каталог галактик 2MASS». Публикации Астрономического общества Австралии . 21 (4): 396–403. arXiv : astro-ph / 0405069 . Bibcode : 2004PASA ... 21..396J . DOI : 10.1071 / AS04050 . S2CID  56151100 .
  52. ^ Уилфорд, Джон Ноубл (10 ноября 1987 г.). «Массивные скопления галактик противоречат представлениям о Вселенной» - через NYTimes.com.
  53. ^ Пол Дэвис (2006). Загадка Златовласки . Первые книги мореплавателя. п. 43– . ISBN 978-0-618-59226-5.
  54. ^ См. Уравнения Фридмана # Параметр плотности .
  55. ^ Мичио Каку (2006). Параллельные миры: путешествие через творение, высшие измерения и будущее космоса . Knopf Doubleday Publishing Group. п. 385. ISBN 978-0-307-27698-8.
  56. ^ Бернард Ф. Шютц (2003). Гравитация с земли . Издательство Кембриджского университета. С. 361–. ISBN 978-0-521-45506-0.
  57. ^ Сотрудничество Планка (2013). «Итоги Planck 2013. XVI. Космологические параметры». Астрономия и астрофизика . 571 : A16. arXiv : 1303,5076 . Бибкод : 2014A & A ... 571A..16P . DOI : 10.1051 / 0004-6361 / 201321591 . S2CID  118349591 .
  58. ^ a b Новый гамма-всплеск побил рекорд космического расстояния - НАСА . Science.nasa.gov. Проверено 1 мая 2011 г.
  59. ^ Больше наблюдений за GRB 090423, самым далеким известным объектом во Вселенной . Universetoday.com (28 октября 2009 г.). Проверено 1 мая 2011 г.
  60. ^ Месарос, Аттила; и другие. (2009). «Влияние на космологию астрономической анизотропии коротких гамма-всплесков». Балтийская астрономия . 18 : 293–296. arXiv : 1005.1558 . Bibcode : 2009BaltA..18..293M .
  61. ^ Хаббл и Кек объединяются, чтобы найти самую далекую из известных галактик во Вселенной | Пресс-релизы | ЕКА / Хаббл . Spacetelescope.org (2004-02-15). Проверено 1 мая 2011 г.
  62. ^ «Галактика считается самым далеким объектом в космосе» . msnbc.com . 16 февраля 2004 г.

  • Висент Х. Мартинес; Жан-Люк Старк; Энн Саар; Дэвид Л. Донохо ; и другие. (2005). "Морфология распределения галактик по вейвлет-шумоподавлению". Астрофизический журнал . 634 (2): 744–755. arXiv : astro-ph / 0508326 . Bibcode : 2005ApJ ... 634..744M . DOI : 10.1086 / 497125 . S2CID  14905675 .
  • Мурейка, младший, и Дайер, CC (2004). «Обзор: Мультифрактальный анализ космологий упакованного швейцарского сыра». Общая теория относительности и гравитации . 36 (1): 151–184. arXiv : gr-qc / 0505083 . Bibcode : 2004GReGr..36..151M . DOI : 10,1023 / Б: GERG.0000006699.45969.49 . S2CID  13977714 .
  • Готт, III, младший; и другие. (Май 2005 г.). «Карта Вселенной». Астрофизический журнал . 624 (2): 463–484. arXiv : astro-ph / 0310571 . Bibcode : 2005ApJ ... 624..463G . DOI : 10.1086 / 428890 . S2CID  9654355 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  • Ф. Силос Лабини; М. Монтуори и Л. Пьетронеро (1998). «Масштабная инвариантность кластеризации галактик». Отчеты по физике . 293 (1): 61–226. arXiv : astro-ph / 9711073 . Bibcode : 1998PhR ... 293 ... 61S . DOI : 10.1016 / S0370-1573 (97) 00044-6 . S2CID  119519125 .

  • «Моделирование тысячелетия» структурообразования - Институт астрофизики Макса Планка, Гархинг, Германия
  • НАСА Астрономическая картина дня: Великая стена Слоуна: самая крупная из известных структур? (7 ноября 2007 г.)
  • Космология FAQ
  • Формирование галактик, захваченных в молодой Вселенной Хабблом, VLT и Спитцером
  • Анимация космического светового горизонта
  • Инфляция и космический микроволновый фон, Чарльз Лайнуивер
  • Логарифмические карты Вселенной
  • Список публикаций 2dF Galaxy Redshift Survey
  • Вселенная в пределах 14 миллиардов световых лет - Атлас Вселенной НАСА - Обратите внимание, что эта карта дает только приблизительную космографическую оценку ожидаемого распределения сверхскоплений в наблюдаемой Вселенной; было сделано очень мало реальных карт за пределами расстояния в один миллиард световых лет.
  • Видео: Известная Вселенная из Американского музея естественной истории.
  • Внегалактическая база данных НАСА / IPAC
  • Космография Локальной Вселенной на irfu.cea.fr (17:35) ( arXiv )
  • Размер и возраст Вселенной - в Astronoo
  • Пределы знаний о Вселенной - ( Forbes ; май 2019 г.).