Если вселенная расширяется, то почему галактики сталкиваются?
Ученые давно доказали, что Вселенная постепенно расширяется. При безграничности ночного неба с множеством звезд, планет и прочих объектов сложно представить, что это только малая часть Галактики. А сколько еще таких галактик в космическом пространстве! Стоит разобраться, что такое расширение Вселенной и как происходит столкновение галактик.
Что значит «расширение Вселенной»?
Это сложное явление, суть которого заключается в расширении космического пространства. Трудно представить, как ученым, живущим на Земле, таком маленьком объекте на фоне Вселенной, удалось узнать о данном расширении. Впервые об этом заговорили в 1886 году, когда стало очевидно, что космические объекты движутся.
В дальнейшем многие ученые пытались создавать различные теории относительно этого явления. Также они предпринимали попытки рассчитать расстояние к другим галактикам. Изучение данного вопроса давалось с переменным успехом. Больше полезной информации удалось выяснить благодаря работе ученого Э. Хаббла. В 1929 году он сумел сформулировать и экспериментально подтвердить закон, который описывает расширение Вселенной. С помощью телескопа 2,54 м он смог рассмотреть ближайшие галактики в значительно увеличенном масштабе. Понимание того, какие звезды туда входят, предоставило возможность измерить расстояние к ним.
Таким образом, удалось выяснить, что чем дальше какая-то галактика от нашей планеты, тем быстрее она движется в противоположную сторону. В основе данного открытия содержится космологическое красное смещение. Чем дальше объект, тем меньшую частоту излучения он имеет.
Расширение Вселенной
Чтобы понять суть расширения Вселенной было проще, можно провести несложную аналогию и сравнить ее с воздушным шаром. К примеру, на слегка надутом шарике можно нарисовать точки в разных частях его поверхности. Если взять и надуть этот же шар еще больше, он увеличится в размерах и расстояние между всеми точками вырастет. При этом свое местоположение точки не поменяют, поскольку меняется только поверхность воздушного шара, на которой они нарисованы. И если смотреть на ситуацию со стороны определенной точки, то все остальные отдаляются от нее.
Примерно так же работает и принцип расширения Вселенной. Каждая галактика – это точка, а сама Вселенная – поверхность воздушного шара. Таким образом, галактики остаются на месте, а движется только космическое пространство, в котором они содержатся. Сами же галактики постепенно отдаляются друг от друга.
Почему галактики сталкиваются?
В таком случае возникает закономерный вопрос: как могут галактики сталкиваться, если по принципам расширения Вселенной расстояние между ними постоянно увеличивается? Дело в том, что галактики существуют в пространстве не по отдельности. Вселенная представляет собой некую иерархию. Расположенные поблизости галактики превращаются в скопления, а те, в свою очередь, образуют сверхскопления галактик.
Сверхскопления галактик
Расширение Вселенной происходит везде одинаково, равномерно и действует оно крупномасштабно. В пределах одного скопления галактики связаны между собой гравитационным притяжением. Кроме того, они находятся сравнительно близко друг к другу – на расстоянии около пары сотен тысяч световых лет. Поэтому такие объекты могут сближаться или отдаляться, независимо от всеобщего расширения Вселенной. Из-за этого возникают столкновения галактик.
Когда речь идет о сверхскоплениях галактик, то между ними нет взаимосвязи – отсутствует гравитационное притяжение. Другими словами, одно скопление галактик отдаляется от другого.
Галактики образуют скопления и сверхскопления. В пределах одного скопления они находятся относительно близко друг к другу и имеют гравитационное притяжение. В сверхскоплениях галактики никак не связаны. Расширение Вселенной – это расширение космического пространства, при котором галактики остаются неподвижными, но расстояние между ними растет. Столкновение галактик происходит в пределах одного скопления, потому что они притягиваются друг к другу быстрее, чем расширяется Вселенная.
Если вселенная расширяется, то почему галактики сталкиваются – интересное видео
Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Источник
Если Вселенная расширяется, то почему не меняется расстояние между планетами?
Вновь отвечаем на вопрос присланный подписчиком:
Как оказывает влияние расширение пространства на гравитационно связанные объекты? Не увеличивается ли из-за него расстояние между планетами солнечной системы? Становятся ли длиннее из-за него меры длины: например километр?
Наша вселенная стремительно расширяется за счёт постоянного появления нового пространства, в каждой точке вселенной. Таким образом, чем дальше объекты друг от друга, тем больше пространства образуется между ними каждую секунду и тем быстрее они друг от друга вследствие этого отдаляются.
Однако, объекты, находящиеся на относительно небольших расстояниях, притягиваются друг к другу достаточно сильно, чтобы не разлетаться: ускорение, придаваемое им гравитацией, оказывается больше, чем ускорение от расширения вселенной, поэтому большинство объектов вполне могут сближаться друг с другом, хотя расширение вселенной и влияет на скорость этого сближения.
К таким объектам можно отнести галактики и их скопления, а также все более мелкие структуры во вселенной. Так к примеру, несмотря на расширение вселенной, наша галактика сближается с галактикой Андромеда. Это происходит потому, что наша галактика и Андромеда притягиваются друг к другу быстрее, чем успевает расширяться пространство между ними.
В масштабах планетных систем расширение вселенной в наше время практически неощутимо и расстояние между планетами из-за него меняется на величину на много порядков меньшую, чем способно зарегистрировать любое оборудование.
Сейчас наша вселенная расширяется с ускорением и согласно большинству космологических прогнозов это не изменится, а это значит, что со временем расширение станет существенным и на масштабах звёздных систем и даже на масштабах атомных ядер, в какой-то момент все эти структуры будут просто разорваны расширением вселенной,
Этот космологический сценарий носит имя Большой Разрыв (БР). При этом, согласно расчётам учёных случится Большой Разрыв примерно через 22 миллиарда лет. Скопления галактик распадутся примерно за миллиард лет до БР, галактики — за 60 миллионов лет до БР, а планетные системы — всего за 3 месяца до БР.
Что же касается мер расстояния в современной физике, то они определены через физические процессы и постоянные, не зависящие от расширения вселенной, поэтому они не меняются.
Подписывайтесь на наш канал здесь, а также на наш канал на youtube . Каждую неделю там выходят видео, где мы отвечаем на вопросы о космосе, физике, футурологии и многом другом!
Источник
Если Вселенная расширяется, то почему сталкиваются галактики?
Если Вселенная постоянно расширяется и объекты отдаляются друг от друга, то почему же галактики порой сталкиваются?
Не должно ли быть такого, что объекты будут «разбегаться» по разные стороны?
Да, в самом деле пространство между всеми объектами во Вселенной расширяется, но люди, находясь на Земле, этого не замечают. Согласно закону Хаббла, скорость удаления объектов друг от друга напрямую зависит от расстояния между ними.
Для примера астрономы предлагают вообразить воздушный шар на котором на разном расстоянии друг от друга размещены 4 точки. Когда шар надувается, то расстояние между точками меняется: одна пара отдаляется сильнее, чем другая.
Это объясняться весьма просто — пространство расширяется одинаково по всем направлениями, но если изначально между точками было большое расстояние, то после надувания шара оно лишь увеличится.
© storiaromanaebizantina.it
Аналогично работает и процесс расширения Вселенной.
Расстояние от Земли до Луны составляет 384.400 километров. Исходя все из того же закона Хаббла, для отдаления Луны от Земли на 1 километр потребуется примерно 12 000 лет.
По космическим меркам это крайне мало, а значит когда-то Луна должна будет «отделиться» от нашей планеты и отправиться блуждать по Солнечной системе?
Не стоит забывать о гравитации.
Все объекты во Вселенной связаны между собой. Если наш спутник решит отдалиться на 1 километр, то гравитация его вернет на место. По этой же причине планеты не вращаются хаотично, а следуют четким орбитам.
Так почему же сталкиваются галактики?
Их взаимное гравитационное притяжение оказывает мощное воздействие, которое работает быстрее, чем расширение ткани пространства-времени.
Источник
Как галактики сталкиваются, если Вселенная расширяется? Вопросы астрофизику. Ч.1.
Мы решили начать цикл статей под названием Вопросы астрофизику. Это наиболее волнующие людей вопросы относительно космоса и ответы на них, которые дают ученые-астрофизики.
Расширение Вселенной замедляется или ускоряется?
Скорость расширения Вселенной (все, что существует, включая Землю, планеты, звезды, галактики и все, что они содержат; весь космос) замедляется или ускоряется? Нас всегда учили, что оно замедляется, но я где-то прочитал, что в конце 90-х годов было обнаружено, что оно — расширение на самом деле ускоряется.
Отвечают ученые Давид Палмер и Самар Сафи-Харб:
Еще до 1997 года считалось, что скорость расширения Вселенной уменьшается из-за гравитации, которая тянет обратно космическую материю, разлетающуюся в разные стороны после Большого Взрыва.
Однако совсем недавно ученые смогли измерить, насколько быстро расширяется Вселенная, и данные показывают, что она действительно ускоряется.
Эти измерения были сделаны, наблюдая за далекими сверхновыми. Если дальние сверхновые отличаются по яркости, чем близлежащие сверхновые (например, если на самом деле космической пыли, затемняющей свет, больше чем мы думаем), то измерения могут быть неправильными. Однако большинство астрономов считают результаты измерений убедительными — расширение Вселенной ускоряется.
Как может происходить слияние галактик в расширяющейся вселенной?
Есть много различных сообщений, по которым выходит, что примерно через 5 миллиардов лет Галактика Андромеда столкнется с Млечным путем. Хотелось бы понять, как это возможно в расширяющейся Вселенной? Разве все галактики постепенно не отдаляются друг от друга?
Отвечает ученый Джек Хьюитт:
Да, примерно через пять миллиардов лет галактики Андромеды и Млечного Пути столкнутся, образуя эллиптическую галактику, хотя само столкновение займет также несколько миллиардов лет. В наше текущее время расширение Вселенной можно обнаружить только в очень больших масштабах. Близлежащие галактики и скопления галактик (кластеры) могут иметь специфичные движения, значительно большие, чем космическое расширение, учитывая, что расстояния до них относительно небольшие, по сравнению с общим размером наблюдаемой Вселенной.
На самом деле, есть около 7000 галактик с зарегистрированным синим смещением, что означает, что эти галактики имеют специфическое движение к нам. Но это все еще менее 0,01% идентифицированных галактик зафиксированных в Каталог Основных Галактик, подавляющее большинство из которых все же смещены в красный спектр из-за расширения Вселенной.
Однако расширение Вселенной ускоряется, и если это будет продолжаться, в будущем наступит момент, когда наблюдаемая Вселенная действительно начнет уменьшаться. По крайней мере, так будет казаться наблюдателю. Свет, излучаемый галактиками на определенном расстоянии от нас, никогда не сможет достичь нас из-за ускоряющегося расширения пространства между нами. Таким образом, все меньше и меньше галактик будут приближаться к нам или даже наблюдаться вообще. По оценкам, примерно через 100 миллиардов лет этот «космический горизонт» будет включать только нашу локальную группу галактик, которая к этому моменту объединится в одну гигантскую эллиптическую галактику. Локальное гравитационное притяжение между галактиками будет удерживать скопления галактик вместе внутри универсального расширения. Таким образом скопления галактик будут как единое целое в общем расширении Вселенной.
отвечали ученые НАСА.
Если Вам понравилась статья — Поставьте оценку , и тогда ее смогут прочитать другие! А также Подписывайтесь на канал Наука. Грани Реальности , чтобы всегда узнавать интересные факты о нашем мире — первыми!
Источник
Почему вселенная расширяется? И как долго?
Наша вселенная расширяется. С ускорением. Каждую секунду пространство между космическими галактиками растет все быстрее и быстрее.
Какова будет конечная судьба Вселенной — вечное расширение или великий крах? Ключом к этому является понимание «темной энергии» — самой большой загадки современной астрофизики, которая также является причиной ускорения, которое началось внезапно 4-5 миллиардов лет назад.
Только в конце двадцатого века ученые обнаружили, что вселенная расширяется с ускорением. Его начало — около 5 миллиардов лет назад, относительно скоро до возраста вселенной, которой почти 14 миллиардов лет. Это оказался огромным сюрпризом для всех ученых, потому что, согласно тогдашним теориям, вселенная должна замедляться, а не ускорять свое расширение.
На самом деле, сам Эйнштейн столкнулся с проблемами, связанными с идеей об изменяющейся, а не статичной вселенной. Великий ученый считает, что почти до самого конца своей жизни вселенная должна быть статичной и неизменной — и при этом она не должна расширяться или уменьшаться. Именно по этой причине он меняет свои уравнения, которые говорят об обратном, и добавляет к ним так называемые космологическая постоянная, которая препятствует расширению пространства.
Когда в 1929 году американский астроном Эдвин Хаббл открыл так называемую красное смещение галактик, становится ясно, что кажется, что все другие галактики в космосе «убегают» от нас.
Когда автомобиль движется к нам, его звук меняется, а когда галактика движется, ее «цвет» меняется, и мы можем определить, приближается ли он к Земле или удаляется от нее.
Хаббл наблюдает за смещением видимого света галактик в красный спектр, что означает, что объект удаляется, и мы можем измерить его скорость. Это так называемый закон Хаббла, и скорость расширения сегодня известна как постоянная Хаббла (около 72 км в секунду на мегапарсек, равная 1 парсек = 31 триллион километров или 206 265 раз расстояния между Землей и Солнцем, и 1 мегапарсек = 1 миллион парсек).
Поэтому единственно возможное объяснение состоит в том, что пространство вселенной расширяется и не может быть статичным. И хотя эксперименты Хаббла являются эмпирическим доказательством, математическое изложение этого факта было сделано еще раньше бельгийским математиком Жоржем Ломмером в 1927 году. Перед лицом этого доказательства Эйнштейн отказался от космологической постоянной и даже назвал ее «самой большой ошибкой в его карьера».
Сегодня, однако, совершенно неожиданно, что нам снова нужна космологическая константа, хотя и немного другим способом.
Теория большого взрыва и эволюция вселенной
Как только станет ясно, что галактики убегают друг от друга, логично предположить, что в начале все они были сгруппированы в одном месте. Более того, мы можем предположить, что в самом начале вселенная была сжата в одну взорвавшуюся точку. Так рождается теория большого взрыва.
Сегодня это одна из широко признанных и проверенных теорий развития вселенной. Причина в ее огромной объяснительной силе. Действительно, если все когда-либо было собрано в одной точке, то это состояние должно быть с огромной температурой и невероятной плотностью. Моделирование таких условий является одной из задач современных ускорителей частиц, таких как Большой адронный ускоритель в ЦЕРНе. Объясняя появление химических элементов в результате Большого взрыва, Первичный нуклеосинтез, также является одним из больших успехов теоретической ядерной физики.
Но это остается проблемой. Предполагая, что был начальный Большой взрыв, который «раздувает вселенную» и обеспечивает сравнительную однородность пространства в большом масштабе, и в любом направлении, которое так, и мы наблюдаем это, если будет какой-либо энергетический след этого первичного колоссального взрыва, который мы можем видеть? Оказывается, есть доказательство.
Это так называемый космическое микроволновое фоновое излучение, также называемое остаточным или реликтовым излучением. Идея состоит в том, что, когда вселенная очень молода, она находится в чрезвычайно плотном и горячем состоянии плазмы и непрозрачна. Во время процесса расширения его температура снижается, и он начинает охлаждаться. При более низкой температуре могут образовываться стабильные атомы, но они не могут поглощать тепло, и Вселенная становится прозрачной (примерно через 300-400 лет после взрыва). Это время, когда испускаются первые фотоны, которые даже сегодня циркулируют в пространстве и могут быть обнаружены нами. Поэтому их излучение называется реликтовым, т.е. остаточное. Этот момент — также самая далекая вещь, которую мы можем видеть с нашими телескопами.
В 1964 году два радиоастронома — Арно Пензиас и Роберт Уилсон — экспериментально обнаружили эффект реликтового фона — устойчивый микроволновый «шум» с температурой около 2,7 Кельвина, равномерный в любой точке неба без связи со звездой или другим объектом. Это голос космоса, остаток взрыва, породившего нашу вселенную. Это окончательное доказательство справедливости теории Большого взрыва, за которую два радиоастронома получили Нобелевскую премию в 1978 году.
Космическое микроволновое фоновое излучение
Помимо неоспоримого доказательства Большого взрыва, реликтовое излучение дало нам еще кое-что. Зонд WMAP (микроволновый зонд анизотропии Уилкинсона), запущенный в 2001 году, отображает космическое фоновое излучение в наблюдаемой Вселенной. Различный цвет рисунка соответствует небольшой разнице в температуре излучения. В результате излучение является однородным с точностью до пяти знаков после запятой. Однако там, после пятого знака, что-то интересное и удивительное — темная материя.
Он взаимодействует только гравитационно, и мы не можем установить или доказать это каким-либо другим способом. По оценкам, его содержание составляет около 25 процентов от общей плотности вселенной, в то время как обычная, наша материя, составляет всего 4-5 процентов.
Хотя темную материю нельзя наблюдать непосредственно, ее присутствие было предложено Фрицем Цвицким в 1934 году для объяснения так называемой «Проблема с недостающей массой».
Оказывается, что галактики не могут быть стабильными и вращаться, как они это делают, если не существует огромного количества скрытой массы, удерживающей звезды в соединенной галактике. Результаты исследования космического фонового излучения однозначно подтверждают наличие большого количества темной материи.
Результаты WMAP также можно использовать для проверки геометрии юниверса — закрытой, открытой или плоской.
Сегодня мы знаем, что Вселенная плоская с точностью до 0,5 процента. Это хорошо, но это также означает, что в зависимости от плотности вещества и энергии во вселенной у нас может быть другой конец эволюции пространства. Если общая плотность (так называемый космологический параметр Омеги) превышает критическую массу, Вселенная может сжаться в так называемую Большой крах, прямо противоположный большому взрыву. Или, наоборот, мы можем расширяться до бесконечности, пока сама вселенная не станет довольно холодной, пустынной и относительно скучной. Это теория Большого охлаждения.
Темная энергия и конечная судьба Вселенной
На самом деле, как мы можем знать, что произошло с пространством Вселенной, и что будет с ним в будущем? Поскольку скорость света ограничена, чем дальше находится объект, тем дольше свет должен будет добраться до нас. Например, путь света от нашего Солнца до Земли составляет чуть более 8 минут. Наблюдая с помощью наших телескопов далеких звезд, мы на самом деле видим прошлое, когда ловим свет, который давно покинул их и только сейчас достигает нас. Тогда, если мы знаем, что наблюдаем два одинаковых объекта, но на разном расстоянии, мы можем вывести изменение пространства между ними во времени.
Объекты, которые относительно «идентичны» в космосе, известны как стандартные свечи.
Это могут быть переменные звезды особого типа, так называемые Цефеиды. Они пульсируют одинаково, т.е. излучать один и тот же световой поток через равные промежутки времени. Другими такими объектами, которые являются еще более точными показателями расстояний, являются вспышки сверхновых типа IA. Они представляют собой термоядерное разрушение звезды (фактически пары звезд). Из-за особенностей процесса всегда выделяется одна и та же энергия. Вот почему сверхновые IA — наши самые известные стандартные свечи.
В частности, в 1997 году исследования сверхновых показали, что Вселенная расширяется с ускорением. Поскольку энергия вспышки всегда одна и та же, разница, которую мы наблюдаем (более тусклые или более яркие вспышки), обусловлена исключительно разницей в динамике пространства. Таким образом, мы можем получить карту эволюции пространства во времени. Оказывается, что в первые 8-9 миллиардов лет после взрыва Вселенная замедляется, как и следовало ожидать, а затем внезапно начинает расширяться с ускорением!
Это огромный парадокс, и причина ускоренного расширения пока неизвестна. Чтобы объяснить это, ученые вновь вводят космологическую постоянную Эйнштейна в уравнения, но с противоположным знаком — то есть он действует как антигравитация и целесообразно расширяет пространство.
Тем не менее похоже, что Эйнштейн не так сильно ошибался.
Сегодня мы знаем, что темная энергия занимает около 70 процентов от общей плотности энергии Вселенной. Мы понятия не имеем, почему он начинает свое действие или какова его природа. Вполне возможно, что его сила будет уменьшаться или увеличиваться со временем.
В зависимости от этого, есть два сценария конца нашей вселенной. Если космологическая постоянная продолжает работать и расти, мы будем расширяться вечно. Если, наоборот, его сила уменьшается и гравитация побеждает, тогда концом нашего космоса может стать Великое Падение. Тогда, почему бы и нет, возможно, новая вселенная родится в новом космическом Большом Взрыве. Но пока это просто загадки, ответы на которые скоро будут раскрыты.
Источник