Обнаружена галактика, возраст которой составляет более 13 миллиардов лет
Одним из самых старых и фундаментальных вопросов человечества является вопрос о том, сколько лет существует наша Вселенная. К счастью, развитие науки и технологий позволило исследователям подобраться как никогда близко к истокам известного нам мира: недавно астрономы из Паранальской обсерватории, расположенной высоко в Андах на севере Чили, объявили о новых данных, полученных в ходе измерения реликтового излучения – старейшего теплового излучения нашей Вселенной, открытого в 1965 году и иногда называемого эхом Большого взрыва. Согласно новым данным, возраст Вселенной составляет 13,77 миллиардов лет, плюс-минус 40 миллионов лет. Важность открытия сложно переоценить, ведь точный возраст Вселенной является важным фактором для ученых, пытающихся понять эволюцию и расширение космоса. Более того, возможно, ученые находятся на пороге нового открытия в космологии, которое может изменить наше понимание того, как устроена Вселенная. Рассказываем об одном из важнейших научных открытий и о том, какое отношение к нему имеет обнаружение самой древней галактики во Вселенной.
Почти 10 000 галактик, наблюдаемых в одной части неба космическим телескопом Хаббла.
Как определить возраст Вселенной?
Миф о сотворении мира существует в каждой культуре. Ацтеки, например, верили что никакого первоначального хаоса никогда не существовало. Его место занимал так называемый первичный порядок – абсолютный вакуум, непроглядно черный и бесконечный, в котором неким странным образом жил верховный бог – Ометеотль. В индуизме тоже фигурирует концепция возникновения мира из пустоты, правда, пустоты несколько странной – по легенде в начале времен существовал бесконечный океан, в котором плавала гигантская кобра и был бог Вишну, который спал у нее на хвосте. А больше ничего не было. Вавилоняне, в свою очередь, верили, что небо и земля сотканы из тела убитого Бога.
Интересно, что лишь немногие системы верований указывают, когда началось существование (за исключением индуизма, который учит, что Вселенная меняется каждые 4,3 миллиарда лет, что не так уж далеко от фактического возраста Земли). В четвертом и третьем веках до нашей эры Платон, Аристотель и другие философы в один голос утверждали, что планеты и звезды заключены в вечно вращающиеся небесные сферы и в течение следующего тысячелетия или около того мало кто мог подумать, что у Вселенной вообще есть возраст.
Так продолжалось до по тех пор, пока развитие науки не привело к появлению телескопов, что в корне изменило взгляд человечества на Вселенную. Дело в том, что более крупные телескопы подарили астрономам более четкое представление не только о планетах Солнечной системы, но и о других галактиках. В конце 1920-х годов острый ум Эдвина Хаббла позволил выдающемуся ученому впервые измерить межгалактические расстояния. Он обнаружил, что галактики не только по-настоящему огромны, но и удаляются друг от друга.
У Вселенной, как выяснилось в дальнейшем, все-таки есть день рождения.
Более того, Вселенная расширялась и Хаббл установил с какой скоростью – 500 километров в секунду на мегапарсек – константу, которая теперь носит его имя. Со знанием скорости расширения Вселенной астрономы получили возможность оглянуться назад во времени и оценить, когда космос начал расти. Работа Хаббла в 1929 году показала, что Вселенная расширяется таким образом, что ей должно быть примерно 2 миллиарда лет.
Но измерение расстояний до далеких галактик – дело неблагодарное. Другой, более надежный метод появился в 1965 году, когда исследователи обнаружили слабое потрескивание микроволн, исходящих ото всюду в космосе. Ранее космологи предсказывали, что такой сигнал должен существовать, поскольку свет, испущенный всего через сотни тысяч лет после рождения Вселенной, был бы растянут расширением пространства на более длинные микроволны. Измеряя характеристики этого микроволнового фонового излучения (реликтового излучения), астрономы пришли к выводу о том, что у космоса есть начало.
Реликтовое излучение
С течением времени реликтовое излучение позволило космологам получить представление о том, насколько велика была Вселенная вскоре после Большого взрыва. В дальнейшем это помогло им вычислить ее размер и скорость расширения в прошлом и сегодня. Но когда измерения ранней и современной вселенных стали более точными, версии начали расходиться. Это несоответствие может намекать на то, что в картине реальности космологов отсутствует нечто более глубокое. Например, связь реликтового излучения с сегодняшним днем предполагает наличие таинственных темной материи и темной энергии, которые, по-видимому, доминируют в нашей Вселенной. Тот факт, что измерения постоянной Хаббла не совпадают, также может указывать на то, что вычисление истинного возраста Вселенной потребует больших усилий.
Новое исследование, судя по всему, прояснит ситуацию. Согласно работе, опубликованной в журнале Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, полученные результаты согласуются с данными, ранее полученными астрономическим спутником Европейского космического агентства «Планк», который измерял реликтовое излучения с 2009 по 2013 годы.
Новые данные определяют постоянную Хаббла в 67,6 километров в секунду на мегапарсек. Ранее исследователи, основываясь на данных полученных спутником «Планка», оценивали постоянную Хаббла в 67,4 км в секунду на мегапарсек.
Так выглядит карта реликтового излучения, составленная с помощью данных, полученных «Планком».
Более того, новые данные также согласуются с так называемой Стандартной моделью физики элементарных частиц, разработанной в 1970-х годах и усовершенствованной в последующие годы. Стандартная модель заключает в себе лучшее понимание учеными того, как элементарные частицы и фундаментальные силы природы связаны друг с другом.
В общем и целом данные, полученные в ходе нового исследования, придают ученым больше уверенности в измерениях реликтового излучения, а датировка возраста Вселенной в 13,77 млрд лет также соответствует возрасту Вселенной, ранее оцененному с помощью данных со спутника «Планк». Интересно и то, что недавно астрономы обнаружили самую далекую и древнюю галактику во Вселенной.
«Теперь мы пришли к ответу, в котором данные «Планка» и данные, полученные с помощью телескопа Атакама (АСТ) согласуются друг с другом, – слова Симоны Айолы, одного из авторов исследования приводит издание earthsky.org. «Полученные данные свидетельствуют о том, что эти сложные измерения надежны».
Хотите всегда быть в курсе последних новостей из мира науки и высоких технологий? Подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram, чтобы не пропустить ничего интересного?
Самая древняя галактика во Вселенной
Всматриваясь в необъятное пространство астрономы обнаружили кое-что интересное: галактика GN-z11, вероятно, является самой далекой из всех галактик, когда-либо обнаруженных учеными. Команда астрономов из Токийского университета приступила к миссии по поиску самой далекой наблюдаемой галактики, чтобы больше узнать о том, как и когда она сформировалась.
Чтобы определить, как далеко GN-z11 находится от Земли, астрономы изучали красное смещение галактики – то, насколько ее свет растянулся или сместился к красному концу спектра (чем дальше космический объект находится от нас, тем более красным будет исходящий от него свет). Используя современный наземный спектрограф – прибор для измерения эмиссионных линий под названием MOSFIRE, установленный на телескопе астрономической обсерватории Мауна-Кеа на острове Гавайи, астрономы смогли наблюдать и детально изучать линии излучения, исходящие из галактики.
Стрелка указывает на самую отдаленную галактику во Вселенной. Ниже: линии эмиссии углерода, наблюдаемые в ИК-диапазоне.
Полученные в ходе исследования, опубликованного в журнале Nature Astronomy данные свидетельствуют о том, что возраст галактики GN-z11 составляет примерно 13,4 млрд лет. Это означает, что галактика GN-z11 образовалась через 420 млн лет после Большого взрыва, на заре эры реионизации, когда свет впервые заполнил космос.
В дальнейшем ученые продолжат собирать и перепроверять данные. Как полагает один из соавторов исследования Майкл Нимак, растущее напряжение между отдаленными и локальными измерениями постоянной Хаббла предполагает, что исследователи, возможно, находятся на пороге нового открытия в космологии, которое может в корне изменить наше понимание того, как устроена Вселенная. В свою очередь более мощные телескопы, которые в скором будущем приступят к работе, помогут развенчать многие загадки космоса. Ну что же, будем ждать!
Источник
Почему при возрасте Вселенной 13,8 млрд. лет, её наблюдаемый диаметр равен 93 млрд. световых лет?
Этот действительно интересный вопрос задал мне один из постоянных читателей канала.
Давайте попробуем разобраться. Пусть и очень грубо, но Вселенную можно представить в виде шара с наблюдателем в центре (согласен, тут вопросов тоже не мало). Максимальное расстояние, до которого, скажем так, мы можем «дотянуться», — 46,5 млрд. световых лет. В диаметре получается 93 млрд. световых лет. Но ведь возраст Вселенной 13,8 млрд. лет. Как это получилось?
Поговорим, например, о самой удалённой галактике, из известных сегодня, (UDFj-39546284), которая, согласно имеющимся наблюдательным данным, находится на расстоянии около 13,4 млрд. световых лет (читай, почти на краю Вселенной). Дело в том, что это не расстояние до объекта, а расстояние, с которого стартовал свет этого объекта в нашем направлении. Этот свет летел до нас 13,4 млрд. лет, а галактика всё это время удалялась от нас из-за расширения Вселенной, что, в первую очередь, можно понять по красному смещению (кстати, космологическое красное смещение однозначно наблюдается именно у очень отдалённых галактик).
Таким образом, один полученный сигнал даёт нам сразу три расстояния:
- Расстояние, на котором находились наблюдатель и наблюдаемый объект в момент испускания последним света (сигнала).
- Расстояние, которое преодолел сигнал до фиксации его наблюдателем.
- Расстояния, на котором находятся наблюдатель и наблюдаемый объект в момент получением первым сигнала.
Возвращаясь к самой удалённой галактике, можно сказать, что она была на расстоянии примерно 1,1 млрд. световых лет, когда испустила свет в нашем направлении (примерно через 380 млн. лет после Большого взрыва), который шёл до нас 13,4 млрд. лет, ну а сама галактика теперь на расстоянии около 33 млрд. световых лет от нас.
Хорошо, но что там с расстоянием до края наблюдаемой Вселенной, которое аж 93 млрд. световых лет? Оно вычислено по расстоянию до реликтового излучения, которое равно примерно 46,5 млрд. световых лет. Таким образом, Вселенная для нас — шар, ограниченный реликтовым излучением, расстояние до которого около 46,5 млрд. световых лет во всех направлениях.
Подписывайтесь на S&F , канал в Telegram и чат для дискуссий на научные темы.
Источник
Почему радиус видимой части Вселенной больше 13,7 миллиарда лет?
Всем, кто интересуются космосом, Вселенной, и всем что с этим связано, интересен один любопытный вопрос. Звучит он так — как же так получается, товарищи? Почему астрономы утверждают, что наблюдаемая часть космоса имеет радиус гораздо больший, чем возраст Вселенной? Как такое вообще может быть? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо понять один важный момент. Так происходит потому, что Вселенная непрерывно расширяется. Ткань самого пространства непрерывно и устойчиво растет.
Возраст Вселенной
Попробуем немного подробнее, с использованием определенных упрощений, разобрать эту проблему.
Итак, возраст нашей Вселенной оценивается, с учетом погрешностей, в 13,7 миллиарда лет. Самый дальний объект, который разглядели астрономы, находится на расстоянии 13,1 миллиарда световых лет от нас. Это означает, что этот объект излучал свет 13,1 миллиарда лет назад.
Однако поскольку Вселенная все время расширяется, этот источник света находится теперь намного дальше от нас. И на данный момент расстояние до него составляет гораздо больше 13,1 миллиарда световых лет.
Давайте рассмотрим этот процесс на доступном примере.
Представьте себе сырую булочку с изюминками, которые находятся внутри теста на каких-то определенных расстояниях друг от друга. Большую такую булочку. И у одной изюминки (назовем ее изюм №1) есть специальный фонарик. Который способен светить сквозь тесто. Изюм №1 проинструктирован следующим образом — по определенной команде он должен включить фонарик. И светить им в направлении другой изюминки (изюм №2). Теперь предположим, что свет внутри булочки по каким-то необъяснимым причинам может двигаться лишь со скоростью 1 см в секунду.
Итак, приступим к эксперименту. В момент времени T0 изюм №1, находящийся на расстоянии 10 см от изюма №2 включает фонарик. В этот же самый момент мы включаем духовку. И, о чудо, тесто вдруг начинает расширяться. И, таким образом, изюминки начинают отдаляться друг от друга.
Свет, который испустил фонарик изюма №1 в момент времени T0, будет продолжать двигаться в направлении изюма №2. Однако тесто, повторимся, начало расширяться. И фотонам, чтобы добраться до изюма №2, нужно преодолеть расстояние уже не 10 сантиметров. А плюс еще то, что добавило расширение. И поэтому, несмотря на то, что первоначально на все путешествие потребовалось бы 10 секунд, в итоге оно продлиться дольше. Насколько дольше, зависит от скорости расширения теста.
Точно так же, по мере расширения Вселенной, источник света, удаленный от нас на 13,1 миллиарда световых лет, за то время, которое свет преодолевал расстояние до нас, мог улететь от нас очень и очень далеко. Однако из-за ограничений, накладываемых скоростью света, мы не можем видеть текущую ситуацию напрямую.
Ученые, используя разнообразные по-настоящему крутые методики, вычислили, что радиус наблюдаемой Вселенной составляет около 46,6 миллиарда световых лет.
Вам могут понравиться эти статьи:
Друзья! Если вам понравилась эта статья, ставьте лайк и подписывайтесь на наш канал! Спасибо!
Источник
Почему размер вселенной 93 млрд световых лет, а возраст только 13,8 млрд лет
Любые удаленные от нас космические объекты мы видим такими, какими они были много лет назад. Наблюдая космос, мы путешествуем во времени. Смотря на Солнце мы видим какой звезда была 8 минут назад, от других звезд свет доходит до нас от четырех лет до ста тысяч лет в пределах нашей галактики, а другие галактики мы наблюдаем в далеком прошлом вплоть до миллиардов лет.
Согласно существующей теории Большой взрыв был 13,8 млрд лет назад и самые удаленные объекты космоса не могут быть старше 13,8 млрд лет. Казалось бы дальше этого расстояния мы не можем ничего наблюдать, но размер наблюдаемой вселенной намного больше и составляет 93 млрд световых лет, то есть пространство намного больше чем его возраст. Как так получилось?
Учеными установлено, что вселенная в настоящее время расширяется. В 1929 году Эдвин Хаббл открыл красное смещение в спектре большинства объектов во вселенной и чем дальше от нас объект, тем больше его красное смещение, то есть чем дальше от нас объект, тем быстрее он от нас удаляется.
Красное смещение связано с расширением пространства и времени согласно общей теории относительности.
В наблюдаемое красное смещение от галактик вносит вклад как космологическое красное смещение из-за расширения пространства Вселенной, так и красное или фиолетовое смещения эффекта Доплера вследствие собственного движения галактик. При этом на больших расстояниях вклад космологического красного смещения становится преобладающим.
Поэтому при оценке расстояний во вселенной нужно дополнительно учитывать расширение самого пространства и то время, которое затратит свет на преодоление этого расширения. Таким образом, свету от объекта, который находится от нас на расстоянии 1 млрд световых лет, нужно преодолеть этот же 1 млрд световых лет плюс расстояние, на которое вселенная успела расшириться за 1 млрд лет. Поэтому размер наблюдаемой вселенной намного больше ее возраста и составляет 93 млрд световых лет.
Темная энергия расширяет вселенную, а темная материя пытается ее сжать.
Судьба вселенной не ясна и во многом определяется свойствами материи, которую человек не может наблюдать никакими методами, она может сжаться обратно в бесконечно малую точку, расширяться с возрастающим ускорением или расширяться с той же скоростью, с которой она расширяется сегодня, либо расширяться и сжиматься одновременно.
Ставьте лайки, подписывайтесь на канал, делитесь ссылками в социальных сетях, дальше будет интереснее.
Источник