Vår värld, född under Big Bang-processen, expanderar fortfarande och volymen på det utrymme som delar galaxen ökar snabbt. Galaxkluster, som rör sig bort från varandra, förblir ändå stabila formationer med en viss storlek och stabil struktur. Och atomer sväller inte alls under universums expansion, i motsats till fritt flygande fotoner, som ökar deras våglängd när de rör sig genom det expanderande utrymmet. Var gick energin hos reliktfotoner? Varför kan vi se kvasarer flytta ifrån oss i superluminal hastighet? Vad är mörk energi? Varför krymper den del av universum som vi har tillgång till hela tiden? Detta är bara en del av de frågor som kosmologer funderar på idag och försöker förena den allmänna relativitetsteorin med bilden av världen som observerats av astronomer.

Hubble-sfär

Enligt Hubbles lag, som beskriver universums expansion, är galaxernas radiella hastigheter proportionella mot avståndet till dem med koefficient Н 0 som kallas idag Hubble konstant.

Värdet av H0 bestäms av observationer av galaktiska föremål, vars avstånd huvudsakligen mäts av de ljusaste stjärnorna eller cepheiderna.

De flesta oberoende uppskattningar av H0 ger denna parameter för närvarande ett värde på cirka 70 km / s per megaparsek.

Detta innebär att galaxer som ligger på ett avstånd av 100 megaparsek rör sig bort från oss med en hastighet på cirka 7000 km / s.

I modellerna för det expanderande universum ändras Hubble-konstanten med tiden, men termen "konstant" motiveras av det faktum att vid varje tidpunkt vid alla tidpunkter i universum är Hubble-konstanten densamma.

Det ömsesidiga med Hubble-konstanten är vettigt karaktäristisk tid för universums expansion just nu. För modern mening Hubble-konstanten, uppskattas universums ålder till cirka 13,8 miljarder år.

I förhållande till mitten av Hubble-sfären är utrymmets expansionshastighet mindre än ljusets hastighet och utanför den - mer. På själva Hubble-sfären fryses som sagt ljuskvantor ut i rymden, som expanderar där med ljusets hastighet och därför blir det en annan horisont - fotoner.

Om expansionen av universum saktar ner ökar Hubble-sfärens radie, eftersom den är omvänt proportionell mot den minskande Hubble-parametern. I det här fallet, när universum åldras, omfattar denna sfär fler och fler områden av rymden och släpper in mer och mer ljuskvantiteter. Med tiden kommer observatören att se galaxer och intragalaktiska händelser som tidigare var utanför hans fotonhorisont. Om universums expansion expanderar accelererar Hubble-sfärens radie tvärtom.

Kosmologi talar om tre viktiga ytor: händelsehorisonten, partikelhorisonten och Hubble-sfären. De två sista är ytor i rymden, och den första är i rymden - tid. Vi har redan mött Hubble-sfären, nu ska vi prata om horisonter.

Partikelhorisont

Partikelhorisont skiljer för närvarande observerbara objekt från icke observerbara objekt.

På grund av ljusets hastighet är betraktaren ser observatören himmelska föremål som de var i ett mer eller mindre avlägset förflutet. Utöver partikelhorisonten finns det galaxer som för närvarande inte observeras i något skede av deras tidigare utveckling. Detta innebär att deras världslinjer i rymdtid ingenstans skär den yta längs vilken ljuset fortplantas och kommer till observatören från det ögonblick då universum föds. Inom partikelhorisonten finns galaxer vars världslinjer har korsat denna yta tidigare. Det är dessa galaxer som utgör den del av universum som i princip är tillgänglig för observation vid en given tidpunkt.

För ett icke-expanderande universum växer partikelhorisontens storlek med åldern och förr eller senare kommer alla regioner i universum att finnas tillgängliga för studier. Men i ett expanderande universum är detta inte fallet. Dessutom, beroende på expanderingshastigheten, kan partikelhorisontens storlek bero på tiden som gått sedan början av expansionen, enligt en mer komplex lag än enkel proportionalitet. I synnerhet i ett accelererande expanderande universum kan storleken på partiklarnas horisont tendera till ett konstant värde. Detta innebär att det finns områden som i grunden är obemärkbara, det finns processer som i grunden är okända.

Dessutom begränsar partikelhorisontens storlek kausalregionernas storlek. Faktum är att två rumspunkter åtskilda av ett avstånd mer storlek har aldrig interagerat tidigare. Eftersom den snabbaste interaktionen (utbytet av ljusstrålar) ännu inte har inträffat, är all annan interaktion utesluten. Därför kan ingen händelse vid ett tillfälle ha som orsak en händelse som inträffade vid en annan punkt. I fallet när storleken på partiklarnas horisont tenderar till ett konstant värde delas universum upp i kausalt orelaterade regioner, där evolutionen fortgår oberoende.

Det är således inte möjligt för oss att veta hur universum är utanför den aktuella partikelhorisonten. Vissa teorier om det tidiga universum hävdar att det långt bortom denna horisont inte alls liknar det vi ser. Denna avhandling är ganska vetenskaplig, eftersom den följer av ganska rimliga beräkningar, men den kan varken motbevisas eller bekräftas med hjälp av astronomiska observationer som finns tillgängliga i vår tid. Dessutom, om rymden fortsätter att expandera med acceleration, kommer det inte att vara möjligt att verifiera det och hur mycket någon avlägsen framtid.

Källor vid partiklarnas horisont har oändlig rödförskjutning. Dessa är de äldsta fotonerna som åtminstone teoretiskt sett nu kan "ses". De släpptes nästan vid Big Bang. Då var storleken på den del av universum som är synlig idag extremt liten, vilket innebär att sedan dess har alla avstånd vuxit mycket. Det är här den oändliga rödförskjutningen uppstår. Naturligtvis kan vi faktiskt inte se fotoner från partiklarnas horisont. Universum i sin ungdom var ogenomskinligt för strålning. Därför observeras inte fotoner med rödförskjutning större än 1000. Om astronomer i framtiden lär sig att registrera relikneutrinoer, kommer detta att möjliggöra en inblick i de första minuterna av universums liv, motsvarande rödförskjutningen - 3x10 7. Ännu större framsteg kan uppnås i detekteringen av relikvärdesvågor och når "Planck-tiderna" (10-43 sekunder från början av explosionen). Med deras hjälp kommer det att vara möjligt att se in i det förflutna så långt det är möjligt i princip med hjälp av de naturlagar som är kända idag. Nära början av Big Bang är allmän relativitet inte längre tillämplig.

Händelsehorisont

Händelsehorisont - det är en yta i rymd-tid... En sådan horisont förekommer inte i alla kosmologiska modeller. Till exempel, det finns ingen händelsehorisont i ett långsamt universum- varje händelse från avlägsna galaxers liv kan ses om du väntar tillräckligt länge. Poängen med att införa denna horisont är att den skiljer händelser som kan påverka oss åtminstone i framtiden från de som inte kan påverka oss på något sätt. Även om ljussignalen från en händelse inte når oss, kan händelsen i sig inte påverka oss. Varför är detta möjligt? Det kan finnas flera orsaker. Det enklaste är "världens ände" -modell. Om framtiden är tidsbegränsad är det tydligt att ljus från vissa avlägsna galaxer helt enkelt inte kommer att kunna nå oss. De flesta moderna modeller ger inte en sådan möjlighet. Det finns dock en version av den kommande Big Rip, men den är inte särskilt populär i vetenskapliga kretsar. Men det finns ett annat alternativ - expansion med acceleration.

Den senaste upptäckten att universum nu expanderar i en snabbare takt har bokstavligen fladdrat kosmologer. Det kan finnas två skäl till detta ovanliga beteende i vår värld: antingen det huvudsakliga "fyllmedlet" i vårt universum är inte vanlig materia, utan okänd materia med ovanliga egenskaper (den så kallade mörka energin), eller (ännu värre att tänka på det !) Det är nödvändigt att ändra ekvationerna för allmän relativitet. Dessutom, av någon anledning, hade mänskligheten en chans att leva under den korta kosmologiska perioden då den långsamma expansionen bara ersattes av den accelererade. Alla dessa frågor är fortfarande mycket långt ifrån lösta, men idag är det möjligt att diskutera hur den accelererade expansionen (om den fortsätter för alltid) kommer att förändra vårt universum och skapa en händelsehorisont. Det visar sig att avlägsna galaxers liv, från det ögonblick de tar en tillräckligt hög flykthastighet, kommer att sluta för oss och deras framtid kommer att bli okänd för oss - ljuset från ett antal händelser kommer helt enkelt aldrig att nå oss. Med tiden, i en ganska avlägsen framtid, kommer alla galaxer som inte ingår i vår lokala superkluster med 100 megaparsek i storlek att försvinna bortom händelsehorisonten.

Tidigare och framtid

"Jag började tänka på horisonten i min forskarskola, och inte ens på eget initiativ", säger professor Wolfgang Rindler, som fortfarande undervisar i fysik vid University of Texas i Dallas. - Då var teorin om universum, känd som Steady State Cosmology, på stort sätt. Min handledare kom in i ett bittert argument med författarna till denna teori och uppmanade mig att förstå essensen av oenigheten. Jag vägrade inte det föreslagna problemet och som ett resultat uppstod mitt arbete med kosmologiska horisonter.

Enligt professor Rindler, det finns en mycket tydlig tolkning av båda världens horisonter:”Händelsehorisonten bildas av en ljusfront som kommer att konvergera till gränsen i vår galax när universums tidsålder växer till oändlighet. Däremot motsvarar partikelhorisonten den ljusfront som avges vid Big Bang. Figurativt talas om händelsehorisonten av de allra sista av ljusfronterna för att nå vår galax, och partikelhorisonten är den allra första. Från denna definition blir det tydligt att

partiklarnas horisont anger det maximala avståndet från vilket det i vår nuvarande epok är möjligt att observera vad som hände tidigare. Händelsehorisonten å andra sidan fixar det maximala avståndet från vilket information om den oändligt avlägsna framtiden kan erhållas.

Dessa är verkligen två olika horisonter, som är nödvändiga för en fullständig beskrivning av universums utveckling. "

Visste du att det universum vi observerar har ganska bestämda gränser? Vi är vana vid att associera universum med något oändligt och obegripligt. Modern vetenskap på frågan om universums "oändlighet" erbjuder emellertid ett helt annat svar på en sådan "uppenbar" fråga.

Enligt moderna begrepp är storleken på det observerbara universum cirka 45,7 miljarder ljusår (eller 14,6 gigaparsek). Men vad betyder dessa siffror?

Den första frågan som uppstår för en vanlig människa är hur universum inte alls kan vara oändligt? Det verkar obestridligt att behållaren med allt som finns runt oss inte ska ha några gränser. Om dessa gränser existerar, vad är de då?

Låt oss säga att någon astronaut flög till universums gränser. Vad kommer han att se framför sig? En solid vägg? Brandspärr? Och vad ligger bakom det - tomhet? Ett annat universum? Men kan tomhet eller annat universum betyda att vi befinner oss vid universums gräns? När allt kommer omkring betyder det inte att det inte finns "ingenting". Tomheten och det andra universum är också ”något”. Men universum är något som innehåller absolut allt ”något”.

Vi kommer till en absolut motsägelse. Det visar sig att universums gräns bör dölja något för oss som inte borde vara. Eller universums gräns bör stänga av "allt" från "något", men detta "något" bör också vara en del av "allt". I allmänhet en fullständig absurditet. Hur kan forskare sedan göra anspråk på vårt universums begränsande storlek, massa och till och med ålder? Dessa värden, även om de är otänkbart stora, är fortfarande ändliga. Argumenterar vetenskapen med det uppenbara? För att hantera detta, låt oss först spåra hur människor kom till en modern förståelse av universum.

Utöka gränserna

Från urminnes tider har människan varit intresserad av vad världen omkring dem är. Man behöver inte ge exempel på de tre valarna och andra försök från de gamla att förklara universum. I slutändan kom allt som regel ner på det faktum att grunden för allt som finns är den jordiska himlen. Till och med under antiken och medeltiden, när astronomer hade omfattande kunskap om lagarna som styr planets rörelse längs den "stationära" himmelsfären, förblev jorden centrum för universum.

Naturligtvis tillbaka Antikens Grekland det fanns de som trodde att jorden kretsade kring solen. Det fanns de som talade om de många världarna och oändligheten i universum. Men konstruktiv rättfärdigande av dessa teorier framkom först vid den vetenskapliga revolutionens vändning.

På 1500-talet gjorde den polska astronomen Nicolaus Copernicus det första stora genombrottet i kunskapen om universum. Han bevisade bestämt att jorden bara är en av planeterna som kretsar kring solen. Ett sådant system förenklade kraftigt förklaringen av en så komplex och invecklad rörelse av planeterna i himmelsfären. När det gäller en stillastående jord var astronomer tvungna att uppfinna alla möjliga geniala teorier för att förklara planeterna. Å andra sidan, om jorden anses vara rörlig, kommer förklaringen till sådana invecklade rörelser naturligt. Så här etablerades ett nytt paradigm som kallas "heliocentrism" i astronomin.

Många solar

Men även efter det fortsatte astronomerna att begränsa universum till "fasta stjärnasfär". Fram till 1800-talet kunde de inte uppskatta avståndet till stjärnorna. I flera århundraden har astronomer förgäves försökt att upptäcka avvikelser i stjärnornas position i förhållande till jordens omloppsrörelse (årliga parallaxer). Instrumenten från dessa tider tillät inte så exakta mätningar.

Slutligen, 1837, mätte den rysk-tyska astronomen Vasily Struve parallaxen. Detta markerade ett nytt steg för att förstå rymdens skala. Nu kan forskare säkert säga att stjärnorna är avlägsna likheter med solen. Och från och med nu är vår armatur inte centrum för allt, utan en lika "invånare" i det ändlösa stjärnklustret.

Astronomer har kommit ännu närmare förståelsen av universums skala, eftersom avstånden till stjärnorna visade sig vara riktigt monströsa. Till och med storleken på planetenes banor verkade obetydlig i jämförelse med detta. Därefter var det nödvändigt att förstå hur stjärnorna är koncentrerade till.

Många Vintergatan

Den berömda filosofen Immanuel Kant förutsåg grunden för den moderna förståelsen av universums storskaliga struktur redan 1755. Han antog att Vintergatan är ett stort roterande kluster av stjärnor. I sin tur är många av de observerade nebulosorna också mer avlägsna "mjölkvägar" - galaxer. Trots detta, fram till 1900-talet, följde astronomer det faktum att alla nebulosor är källor till stjärnbildning och är en del av Vintergatan.

Situationen förändrades när astronomer lärde sig att mäta avstånd mellan galaxer med hjälp av. Den absoluta ljusstyrkan för stjärnor av denna typ är strikt beroende av perioden för deras variation. Jämförelse av deras absoluta ljusstyrka med den synliga är det möjligt att bestämma avståndet till dem med hög noggrannhet. Denna metod utvecklades i början av 1900-talet av Einar Herzsrung och Harlow Shelpy. Tack vare honom bestämde den sovjetiska astronomen Ernst Epik 1922 avståndet till Andromeda, vilket visade sig vara en storleksordning större än storleken på Vintergatan.

Edwin Hubble fortsatte Epics strävan. Genom att mäta Cepheids ljusstyrka i andra galaxer mätte han avståndet till dem och jämförde det med rödförskjutningen i deras spektra. Så 1929 utvecklade han sin berömda lag. Hans arbete har definitivt motbevisat den förankrade uppfattningen att Vintergatan är universums kant. Det var nu en av många galaxer som en gång hade ansetts vara en integrerad del av den. Kants hypotes bekräftades nästan två århundraden efter dess utveckling.

Senare gjorde sambandet mellan galaxens avstånd från observatören och hastigheten på dess borttagning från observatören, upptäckt av Hubble, det möjligt att komponera en fullständig bild av universums storskaliga struktur. Det visade sig att galaxerna bara var en obetydlig del av den. De länkade till kluster, kluster till superkluster. I sin tur fälls superkluster in i de största kända strukturerna i universum - trådar och väggar. Dessa strukturer, intill enorma supervoids (), utgör den storskaliga strukturen i det för närvarande kända universum.

Tydlig oändlighet

Av ovanstående följer att på bara några få århundraden har vetenskapen gradvis hoppat från geocentrism till den moderna förståelsen av universum. Detta ger dock inget svar på varför vi begränsar universum dessa dagar. Fram till nu handlade det bara om kosmos omfattning och inte om dess natur.

Den första som bestämde sig för att underbygga universums oändlighet var Isaac Newton. Efter att ha upptäckt lagen om universell gravitation trodde han att om rymden var ändlig skulle alla hennes kroppar förr eller senare smälta samman till en enda helhet. Före honom, om någon uttryckte idén om universums oändlighet, var det uteslutande i en filosofisk åder. Utan någon vetenskaplig motivering. Ett exempel på detta är Giordano Bruno. Förresten, som Kant, var han framför vetenskapen i många århundraden. Han var den första som förklarade att stjärnorna är avlägsna solar, och planeter kretsar också kring dem.

Det verkar som att själva oändligheten är rättfärdigad och uppenbar, men vetenskapens vändpunkter på 1900-talet har skakat denna "sanning".

Stationärt universum

Det första viktiga steget mot utvecklingen av en modern modell av universum gjordes av Albert Einstein. Den berömda fysikern introducerade sin modell av ett stationärt universum 1917. Denna modell baserades på den allmänna relativitetsteorin, som han utvecklade samma år tidigare. Enligt hans modell är universum oändligt i tid och ändligt i rymden. Men trots allt, som nämnts tidigare, enligt Newton, skulle ett universum med en begränsad storlek kollapsa. För att göra detta introducerade Einstein en kosmologisk konstant, som kompenserade för attraktionskraften för avlägsna föremål.

Så paradoxalt som det kanske låter, begränsade Einstein inte universums ytterlighet. Enligt hans åsikt är universum ett slutet skal av en hypersfär. En analogi är ytan på en vanlig tredimensionell sfär, till exempel en jordklot eller jorden. Oavsett hur mycket en resenär reser runt jorden kommer han aldrig att nå dess kant. Detta betyder dock inte alls att jorden är oändlig. Resenären återvänder helt enkelt till den plats där han började sin resa.

På ytan av hypersfären

På samma sätt kan en rymdvandrare, som övervinner Einsteins universum med ett rymdskepp, återvända till jorden. Bara den här gången rör sig vandraren inte längs sfärens tvådimensionella yta utan längs den tredimensionella ytan på hypersfären. Detta innebär att universum har en begränsad volym och därmed ett begränsat antal stjärnor och massa. Universumet har dock inga gränser eller något centrum.

Einstein kom till sådana slutsatser genom att koppla samman rum, tid och gravitation i sin berömda teori. Före honom ansågs dessa begrepp vara separata, varför universums utrymme var rent euklidiskt. Einstein bevisade att tyngdkraften i sig är en krökning av rymdtiden. Detta förändrade radikalt de tidiga idéerna om universums natur, baserat på klassisk newtons mekanik och euklidisk geometri.

Expanderande universum

Till och med upptäckaren av det "nya universum" själv var inte motvillig för vanföreställningar. Även om Einstein begränsade universum i rymden, fortsatte han att betrakta det som statiskt. Enligt hans modell var och förblir universum evigt, och dess storlek förblir alltid densamma. 1922 utvidgade den sovjetiska fysikern Alexander Fridman denna modell avsevärt. Enligt hans beräkningar är universum inte alls statiskt. Det kan expandera eller kontrakt över tid. Det är anmärkningsvärt att Friedman kom till en sådan modell, baserad på samma relativitetsteori. Han kunde mer korrekt tillämpa denna teori genom att kringgå den kosmologiska konstanten.

Albert Einstein accepterade inte omedelbart detta "ändringsförslag". Hubble-upptäckten som nämnts tidigare kom till räddning för denna nya modell. Spridningen av galaxer bevisade otvivelaktigt faktum att universum expanderade. Så Einstein var tvungen att erkänna sitt misstag. Nu hade universum en viss ålder, vilket strikt beror på Hubble-konstanten, vilket kännetecknar expansionshastigheten.

Vidareutveckling av kosmologi

När forskare försökte lösa denna fråga upptäcktes många andra viktiga komponenter i universum och olika modeller av det utvecklades. Så 1948 introducerade Georgy Gamow hypotesen "om ett hett universum", som senare skulle förvandlas till teorin om Big Bang. Upptäckten 1965 bekräftade hans gissningar. Nu kunde astronomer observera ljuset som kom från det ögonblick universum blev transparent.

Mörk materia, förutsedd 1932 av Fritz Zwicky, bekräftades 1975. Mörk materia förklarar faktiskt själva existensen av galaxer, galaktiska kluster och själva universumet som helhet. Så forskare fick veta att det mesta av universumets massa är helt osynligt.

Slutligen upptäcktes 1998, under en studie av avståndet till, att universum expanderar med acceleration. Denna nästa vändpunkt i vetenskapen gav upphov till den moderna förståelsen av universums natur. Den kosmologiska koefficienten, introducerad av Einstein och motbevisad av Friedman, har återigen funnit sin plats i universums modell. Närvaron av den kosmologiska koefficienten (kosmologisk konstant) förklarar dess accelererade expansion. För att förklara närvaron av den kosmologiska konstanten introducerades konceptet - ett hypotetiskt fält som innehöll större delen av universums massa.

Nuvarande förståelse för det observerbara universums storlek

Den nuvarande universumsmodellen kallas också ΛCDM-modellen. Bokstaven "Λ" betecknar närvaron av en kosmologisk konstant som förklarar den accelererade expansionen av universum. "CDM" betyder att universum är fyllt med kall mörk materia. Nya studier indikerar att Hubble-konstanten är cirka 71 (km / s) / Mpc, vilket motsvarar universums ålder 13,75 miljarder år. Att känna till universums ålder kan man uppskatta storleken på dess observerbara område.

Enligt relativitetsteorin kan information om något objekt inte nå observatören med en hastighet som är högre än ljusets hastighet (299792458 m / s). Det visar sig att observatören inte bara ser ett objekt utan dess förflutna. Ju längre objektet är från det, desto mer avlägset förflutet ser det ut. När vi till exempel tittar på månen ser vi vad det var för drygt en sekund sedan, solen för mer än åtta minuter sedan, de närmaste stjärnorna - år, galaxer - för miljoner år sedan, etc. I Einsteins stationära modell har universum ingen åldersgräns, vilket innebär att dess observerbara region också är obegränsad. Observatören, beväpnad med mer och mer avancerade astronomiska instrument, kommer att observera mer och mer avlägsna och forntida föremål.

Vi har en annan bild med den moderna modellen av universum. Enligt henne har universum en ålder och därför en observationsgräns. Det vill säga, sedan universums födelse skulle ingen foton ha haft tid att resa ett avstånd större än 13,75 miljarder ljusår. Det visar sig att vi kan konstatera att det observerbara universum är begränsat från observatören av en sfärisk region med en radie av 13,75 miljarder ljusår. Detta är dock inte riktigt sant. Glöm inte utbyggnaden av universums rymd. Tills foton når observatören kommer objektet som släppte ut det att vara 45,7 miljarder sv från oss. år gammal. Denna storlek är partiklarnas horisont, och det är gränsen för det observerbara universum.

Över horisonten

Så, det observerbara universums storlek är uppdelad i två typer. Synlig storlek, även kallad Hubble-radien (13,75 miljarder ljusår). Och den verkliga storleken, kallad partikelhorisonten (45,7 miljarder ljusår). Det är viktigt att båda dessa horisonter inte alls karaktäriserar universums verkliga storlek. För det första beror de på observatörens position i rymden. För det andra förändras de över tiden. När det gäller ΛCDM-modellen expanderar partikelhorisonten med en hastighet som är högre än Hubble-horisonten. Frågan om den här trenden kommer att förändras i framtiden, den moderna vetenskapen, ger inte svar. Men om vi antar att universum fortsätter att expandera med acceleration, försvinner alla de föremål som vi ser nu, förr eller senare från vårt "synfält".

För närvarande är det mest avlägsna ljuset som observeras av astronomer mikrovågsbakgrundsstrålningen. Forskare ser universum som det var 380 tusen år efter Big Bang. I detta ögonblick har universum svalnat så mycket att det kunde sända ut gratis fotoner, som fångas idag med hjälp av radioteleskop. På den tiden fanns det inga stjärnor eller galaxer i universum, utan bara ett kontinuerligt moln av väte, helium och en obetydlig mängd andra element. Från de inhomogeniteter som observerats i detta moln kommer galaktiska kluster därefter att bildas. Det visar sig att exakt de föremål som bildas av relikstrålningens inhomogeniteter ligger närmast partikelhorisonten.

Sanna gränser

Huruvida universum har sanna, obemärkbara gränser är fortfarande föremål för pseudovetenskapliga antaganden. På ett eller annat sätt konvergerar alla vid universums oändlighet, men de tolkar denna oändlighet på helt olika sätt. Vissa anser att universum är flerdimensionellt, där vårt ”lokala” tredimensionella universum bara är ett av dess lager. Andra säger att universum är fractal - vilket innebär att vårt lokala universum kan visa sig vara en partikel av en annan. Glöm inte de olika modellerna av Multiverse med sina stängda, öppna, parallella universum, maskhål. Och det finns många, många olika versioner, vars antal endast begränsas av mänsklig fantasi.

Men om vi aktiverar kall realism eller helt enkelt går bort från alla dessa hypoteser, kan vi anta att vårt universum är ett oändligt homogent förvar för alla stjärnor och galaxer. Dessutom, vid alla mycket avlägsna punkter, vare sig det är miljarder gigaparsec från oss, kommer alla förhållanden att vara exakt samma. Vid denna tidpunkt kommer det att finnas exakt samma horisont av partiklar och Hubble-sfären med samma relikstrålning vid sin kant. Det kommer att finnas samma stjärnor och galaxer runt. Intressant är att detta inte motsäger universums expansion. När allt kommer omkring är det inte bara universum som expanderar, utan dess mycket utrymme. Det faktum att universum uppstod från en tidpunkt vid den stora bangen säger bara att de oändligt små (praktiskt taget noll) dimensionerna som då var nu har förvandlats till otänkbart stora. I framtiden kommer vi att använda denna hypotes för att tydligt förstå skalan för det observerbara universum.

Visuell representation

Olika källor tillhandahåller alla typer av visuella modeller som gör att människor kan förstå universums skala. Det räcker dock inte för oss att inse hur stort kosmos är. Det är viktigt att förstå hur begrepp som Hubble-horisonten och partikelhorisonten faktiskt manifesterar sig. För att göra detta, låt oss föreställa oss vår modell steg för steg.

Låt oss glömma att modern vetenskap inte känner till den "främmande" regionen i universum. Kasta bort versionerna om multiversum, fraktaluniversum och dess andra "sorter", föreställ dig att det helt enkelt är oändligt. Som nämnts tidigare motsäger detta inte utvidgningen av hennes utrymme. Naturligtvis kommer vi att ta hänsyn till att dess Hubble-sfär respektive partikelsfär är lika med 13,75 respektive 45,7 miljarder ljusår.

Universums skala

Tryck på START-knappen och upptäck en ny, okänd värld!
Till att börja med, låt oss försöka inse hur stor den universella skalan är. Om du har rest runt vår planet kan du väl föreställa dig hur stor jorden är för oss. Låt oss nu föreställa oss vår planet som en bovetekorn som kretsar kring en halvstor vattenmelon-sol fotbollsplan... I det här fallet kommer Neptuns bana att motsvara storleken på en liten stad, regionen - till månen, regionen för solens inflytande - till Mars. Det visar sig att vårt solsystem är lika mycket mer jord hur mycket Mars är större än bovete! Men det här är bara början.

Låt oss nu föreställa oss att denna bovete kommer att vara vårt system, vars storlek är ungefär lika med en parsec. Då blir Vintergatan storleken på två fotbollsarena... Men även detta räcker inte för oss. Vi måste minska Vintergatan till en centimeter. Det kommer på något sätt att likna kaffeskum insvept i en bubbelpool mitt i det kaffesvarta intergalaktiska utrymmet. Tjugo centimeter bort från den finns samma spiral "smula" - Andromedanebulosan. Runt dem kommer en svärm av små galaxer från vårt lokala kluster. Den uppenbara storleken på vårt universum kommer att vara 9,2 kilometer. Vi har kommit till en förståelse av de universella dimensionerna.

Inuti den universella bubblan

Det räcker dock inte för oss att förstå själva skalan. Det är viktigt att förstå universums dynamik. Föreställ oss själva som jättar, för vilka Vintergatan har en centimeter diameter. Som nämnts just nu kommer vi att befinna oss inne i en boll med en radie på 4,57 och en diameter på 9,24 kilometer. Låt oss föreställa oss att vi kan sväva inuti denna sfär, resa och övervinna hela megaparsek på en sekund. Vad kommer vi att se om vårt universum är oändligt?

Naturligtvis kommer det att finnas ett oändligt antal av alla typer av galaxer före oss. Elliptisk, spiral, oregelbunden. Vissa områden kommer att fylla med dem, andra kommer att vara tomma. Huvudfunktionen kommer att vara att de visuellt kommer att vara orörliga medan vi är orörliga. Men så snart vi tar ett steg börjar galaxerna själva röra sig. Om vi ​​till exempel kan se det mikroskopiska solsystemet i centimeter Vintergatan kan vi observera dess utveckling. När vi rör oss 600 meter från vår galax ser vi protostjärnan Solen och den protoplanetära skivan vid bildandet. När vi närmar oss den kommer vi att se hur jorden framträder, livet föds och en person dyker upp. På samma sätt kommer vi att se hur galaxer muterar och rör sig när vi rör oss bort eller närmar oss dem.

Därför, ju mer avlägsna galaxer vi tittar på, desto äldre kommer de att vara för oss. Så de mest avlägsna galaxerna kommer att ligga längre än 1300 meter från oss, och vid 1380-årsskiftet ser vi relikstrålningen. Det är sant att detta avstånd kommer att vara imaginärt för oss. Men när vi närmar oss relikstrålningen kommer vi att se en intressant bild. Naturligtvis kommer vi att observera hur galaxer kommer att bildas och utvecklas från det ursprungliga molnet av väte. När vi når en av dessa bildade galaxer kommer vi att förstå att vi inte har övervunnit 1.375 kilometer alls utan alla 4,57.

Nedskalning

Som ett resultat kommer vi att öka ännu mer i storlek. Nu kan vi placera hela tomrum och väggar i näven. Så vi befinner oss i en ganska liten bubbla, från vilken det är omöjligt att komma ut. Inte bara kommer avståndet till föremål på kanten av bubblan att öka när de kommer närmare, utan själva kanten kommer att röra sig oändligt. Detta är hela poängen med det observerbara universums storlek.

Oavsett hur stort universum är, för observatören kommer det alltid att förbli en begränsad bubbla. Observatören kommer alltid att vara i centrum för denna bubbla, i själva verket är han dess centrum. Försöker komma till något föremål vid kanten av bubblan, kommer observatören att flytta sitt centrum. När det kommer närmare objektet kommer det här objektet att röra sig längre och längre bort från kanten av bubblan och samtidigt förändras. Till exempel, från ett formlöst vätgasmoln kommer det att förvandlas till en fullfjädrad galax eller vidare till ett galaxkluster. Dessutom kommer vägen till detta objekt att öka när du närmar dig det, eftersom det omgivande utrymmet i sig kommer att förändras. När vi väl har kommit till det här objektet flyttar vi det bara från bubblans kant till dess centrum. I utkanten av universum kommer också relikstrålning att flimra.

Om vi ​​antar att universum fortsätter att expandera i en snabbare takt, då vi befinner oss i centrum av bubblan och slingrande tid för miljarder, biljoner och ännu högre order av kommande år kommer vi att märka en ännu mer intressant bild. Även om vår bubbla också kommer att växa i storlek kommer dess muterande komponenter att flyttas bort från oss ännu snabbare och lämna kanten på denna bubbla tills varje partikel i universum vandrar utspridda i sin ensamma bubbla utan förmågan att interagera med andra partiklar.

Så den moderna vetenskapen har inte information om vad universums verkliga dimensioner är och om det har gränser. Men vi vet med säkerhet att det observerade universum har en synlig och sann gräns, kallad Hubble-radien (13,75 miljarder ljusår) respektive radien av partiklar (45,7 miljarder ljusår), respektive. Dessa gränser är helt beroende av observatörens position i rymden och expanderar över tiden. Om Hubble-radien expanderar strikt med ljusets hastighet accelereras expansionen av partikelhorisonten. Frågan om dess acceleration av partikelhorisonten fortsätter ytterligare och ändras till kompression förblir öppen.

Omger observatören, utanför vilken objekt rör sig bort från observatören med en hastighet som är högre än ljusets hastighet.

Universums expansion förändras

Distans $c\; /\; H\_0$ känd som Hubble-längden. Det motsvarar 13,8 miljarder ljusår i den kosmologiska standardmodellen. Detta värde antas vara något högre än universums ålder multiplicerat med ljusets hastighet. Detta värde tas för att $1\; /\; H\_0$ visar oss universums ålder i extrapolering, med hänsyn till det faktum att nedgången i varje galaxs rörelsehastighet sedan Big Bang har varit konstant. För närvarande är det allmänt accepterat att den accelererande verkan från sidan av mörk energi står emot den initiala minskningen av galaxernas lågkonjunktur under påverkan av tyngdkraften, därför $1\; /\; H\_0$- det här är bara en approximation av nuvarande ålder.

Hubble-gräns

I ett accelererande universum expanderar Hubble-sfären långsammare än universum. Detta innebär att föremål förr eller senare går bortom Hubble-sfären och ljuset från dem kommer inte längre att kunna nå observatören. Men samtidigt, på grund av det stora avståndet mellan objektet och observatören, kommer observatören att se ett objekt som inte har gått bortom sfären på en tid.

se även

Skriv en recension om artikeln "Hubble Volume"

Anteckningar (redigera)

Länkar

Hubble Volymutdrag

Bakom, tre, fyra åt gången, längs en smal, slapp och slagen skogsväg, sträckte sig husarerna, sedan kosackerna, några i en burka, några i en fransk storrock, andra i en filt draperad över huvudet. Hästarna, röda och vikar, såg alla svarta ut från regnet som höll på dem. Hästarnas halsar verkade konstigt tunna från de våta manorna. Ånga steg från hästarna. Och kläderna, sadlarna och tyglarna - allt var vått, slemmigt och surt, precis som jorden och de fallna löv som vägen lades med. Människor satt ruggiga och försökte inte röra sig för att värma upp vattnet som hade spillts till kroppen och inte låta det nya kalla vattnet rinna under sätena, knäna och bakom halsen. Mitt i de utsträckta kosackerna dundrade två vagnar på franska och kosackhästar i sadlar över stubbar och kvistar och mumlade längs vägens vattenfyllda spår.
Denisovs häst undvek en pöl på vägen, sträckte sig åt sidan och pressade honom med knäet mot ett träd.
"Eh, varför" t! "Denisov skrek ilsket och visade tänderna, slog hästen med en piska tre gånger och stänkte sig själv och sina kamrater med lera. Denisov var otrevlig: både från regnet och av hunger (ingen hade ätit något sedan morgonen), och det viktigaste är att det fortfarande inte fanns några nyheter från Dolokhov och den som skickades för att ta språket återvände inte.
”Det är osannolikt att det kommer att finnas ett annat sådant fall som nu, att attackera transporten. Det är för riskabelt att attackera en, men att skjuta upp till en annan dag - några av de stora partisanerna kommer att gripa byten under näsan, ”tänkte Denisov och tittade ständigt framåt och tänkte se den förväntade budbäraren från Dolokhov.
Efter att ha kört ut på en röjning, längs vilken man kunde se långt till höger, stannade Denisov.
”Det kommer någon”, sa han.
Esaul tittade i den riktning som Denisov angav.
- Två åker - en officer och en kosack. Bara det antas inte att det fanns en överste löjtnant själv, - sa esaul, som gillade att använda ord som var okända för kosackerna.
De som reste, efter att ha gått nedför, försvann ur sikte och några minuter senare dykt upp igen. Framåt, en trött galopp, som piskade runt, red en officer, förvirrad, genomblöt och med byxorna fluffade över knäna. Bakom honom, stående på stigbygeln, travade en kosack. Denna officer, en väldigt ung pojke, med ett brett, rött ansikte och snabba, glada ögon, galopperade upp till Denisov och gav honom ett blött kuvert.
- Från generalen, - sade officer, - Jag är ledsen att det inte är torrt ...
Denisov rynkade pannan och tog kuvertet och började öppna det.
"De sa allt som är farligt, farligt", sade officeraren och adresserade esaul, medan Denisov läste kuvertet som gavs honom. "Men Komarov och jag," pekade han på kosaken, "gjorde oss redo. Vi har två pistoler ... Och vad är det? - Frågade han och såg den franska trummisen, en fånge? Har du redan varit i striden? Kan jag prata med honom?
- Rostov! Peter! - Denisov ropade vid den här tiden och sprang genom kuvertet som fick honom. - Varför sa du inte vem du är? - Och Denisov med ett leende, vänd sig om, räckte ut handen till officeraren.
Denna officer var Petya Rostov.
Under hela resan förberedde Petya sig för hur han, som en stor man och en officer, skulle bete sig med Denisov utan att antyda sin tidigare bekanta. Men så snart Denisov log mot honom strålade Petya omedelbart, rodnade av glädje och glömde bort den förberedda formaliteten och började prata om hur han körde förbi fransmännen och hur glad han var att han hade fått ett sådant uppdrag och att han var redan i strid nära Vyazma, och den där husaren utmärkte sig där.

Big Bang (dvs. big BOOM) -"universums födelse" (detta är teorin i fysikernas och astronomernas hjärnor), galaxer började spridas från mitten av "explosionen" (centrum var naturligtvis jorden) och i enlighet med homogeniteten av universum (ytterligare en våg i huvudet), galaxernas lågkonjunkturväxer linjärt med avståndet från centrum. Den imaginära sfären på vilken galaxernas flykthastighet är lika med ljusets hastighet och kallas en sfär Hubble.

Som i en riktig detektivhistoria - först en PUNKT (förresten finns det ingen definition av varken denna supertäta punkt eller definitionen av denna superdensitet) och sedan uppstod vårt vackra universum.
Universum föddes aldrig och dog aldrig. Hon är evig ...

För att förhindra att det yttre kosmos skadar Ebras och deras angelägenheter omgavs vårt utrymme av Hubble-sfären, Big Cosmos ges inte möjlighet att tränga in i denna sfär. Naturligtvis kan Cosmos inte veta vad som händer inom Hubble-sfären. Liksom alla materiella kroppar, inuti Hubble-sfären, utsätts hjärnan för kollaps, det vill säga kompression.
Till och med INSIDERS (http://insiderblog.info/kontakt-s-insiderom) försöker hitta en rimlig väg ut ur den resulterande logiska återvändsgränden, men bristen på information leder deras svar till absurditet:
"18) Fråga. Finns det i allmänhet något liv på andra planeter?
Svar. Nu kommer du inte att tro mig, men i framtiden kommer du att se själv. Det finns bara planeter i universum som är mer eller mindre lämpliga för ett sådant fysiskt liv som ditt. Men du kommer inte hitta ett intelligent liv. Du är ensam i hela universum. Men alla du behöver finns i närheten - på din egen planet. "

Därför kan inga utlänningar, ingen information från yttre rymden komma hit till oss (vi är fortfarande blockerade av Ebrov-civilisationen).

Alla utomjordingar på jorden är människor (humanoider) fångade av Ebras och modifierade för vissa uppgifter - till exempel för att kontrollera ett objekt. Denna individuella pilot har en yttre likhet med en person (likheten beror på hur mycket de experimenterade med), men han är absolut zombifierad, har ingen egen vilja. På ett sådant objekt (UFO) finns 12 sådana piloter, vars kroppar kan röra sig från vårt tillstånd (31 oktaver) till plasmatillståndet (57 oktaver). Anläggningen kan ta 880 passagerare som Dvorkovich, Medvedev, Kudrin, Surkov, Chubais (den misslyckade Moshiach), Obama, Bushes och liknande.

Det finns också mindre objekt för 2-3 piloter, det finns automatiska objekt. UFO: er som ännu inte har materialiserats uppfattas som plasmoider (fortsätter sin rörelse i den 57: e oktaven), när de materialiseras ökar de i storlek 20-100 gånger.

Några av de observerade UFO: erna är hemliga tekniker som överförs av Erbami till sina avkommor - transnationella företag för att upprätta en ny världsordning med den efterföljande minskningen av planetens befolkning till 600 miljoner slavar (drömmar om representanter för 4XX-genotypen). Men till drömmar den misslyckade Moshiach är inte längre avsedd att gå i uppfyllelse.

Det finns många fantastiska saker i naturen, och att försöka markera det är otacksamt. Någon tycker att livet är det mest fantastiska i naturen. Någon - den anledningen. Om vi ​​vänder oss till den livlösa naturen kommer någon att prata om mikrovärldens fantastiska lagar, någon om processerna med självorganisation och kaos. Men förmodligen, om du gör en lista, kommer universums expansion alltid att falla i de tio mest fantastiska fenomenen.

Vi kommer här inte att diskutera giltigheten av slutsatser om universums expansion baserat på kosmologiska observationer. På samma sätt kommer vi inte att diskutera grunden för de speciella och allmänna relativitetsteorierna (SRT och GRT). Bortsett från frågan om "mycket början", som här inte kommer att beröra oss väsentligt (vi kommer att anta under "början" ett tillräckligt avlägset ögonblick i tiden - säg före den primära nukleosyntesen - för att inte gå in i spekulationer om en mycket tidigt universum, om du vill, kan vi anta "början" - ögonblicket för slutet av inflationsstadiet, om det var), så råder det ingen tvekan om data om universums expansion, precis som där är inga stora tvivel om tillämpligheten av allmän relativitet i detta fall (eventuella effekter av kvantgravitation etc. är inte viktiga här) ... Vi kommer att diskutera standardbilden, huvudsakligen efter den senaste artikeln av Tamara M. Davis och Charles H. Lineweaver "Expanding confusion: common misconceptions of cosmological horizon and the superluminal expansion of the universe" och Edward Garrisons bok (Edward Harrison) "Cosmology: universums vetenskap ". Det är också värt att nämna verken från Kiang - T. Kiang - "Time, Distance, Velocity, Redshift: a personal guided tour", "Can We Observe Galaxies that recess Faster than Light? - A More Clear-Cut Answer". Dessutom diskuteras de diskuterade frågorna i många läroböcker och monografier om kosmologi.

Subtila detaljer

"Vi är onekligen okunniga om mycket ..."
(A. Gunitsky)

Expansion of the Universe (vi kommer att skriva Universum med stor bokstav, även om vi pratar specifikt om den observerade världen, som ibland skrivs med en liten bokstav) är mycket konstig process vars förståelse för det första orsakar ett visst intellektuellt obehag och för det andra leder till viss förvirring. Naturligtvis gäller inte förvirringen i huvudet professionella kosmologer och de som på allvar hanterade dessa frågor (i vanliga läroböcker om kosmologi beskrivs vanligtvis allt snyggt). I den populära litteraturen är det dock rikligt med felaktigheter. Davis och Lineweaver, som inte på något sätt påstod sig ha upptäckt ett nytt fenomen, försökte diskutera de viktigaste felaktigheterna förknippade med den populära (och inte bara) presentationen av några detaljer relaterade till universums expansion och enligt vår åsikt lyckades de. Så deras arbete är ganska pedagogiskt och pedagogiskt. I bilagan till deras artikel citerar de citat från välkända böcker av kända personer, där dessa detaljer beskrivs på ett eller annat sätt felaktigt (inte hänvisar till oss själva som stora, det bör noteras att vi också bidragit till spridningen av förvirrad kunskap, som vi är mycket ledsna för). Ser vi framåt är den främsta källan till förvirring användningen av formeln för den relativistiska dopplereffekten där den inte kan tillämpas.

Låt oss diskutera två detaljer: superluminal expansion (när galaxens avtagande hastighet överstiger ljus) och horisonter. Ritningarna från artikeln av Davis och Lineweaver hjälper oss i detta.

Teoretisk introduktion

"Varning, koncept 14, försiktighet, koncept 14"

I början finns det några förklaringar.

Vi kommer att använda Robertson-Walker-mätvärdet i en förenklad form:

ds 2 = -c 2 dt 2 + R (t) 2 dχ 2

Här χ är medföljande koordinat. För två galaxer (försumma de märkliga hastigheterna) ändras inte detta värde. För en förökande foton förändras den naturligtvis (fotonens speciella hastighet är lika med ljusets hastighet). Men för en foton ds = 0, och därför kan vi skriva för den cdt = R (t) dχ. R (t) är skalningsfaktorn. I ett expanderande universum ökar det med tiden, vilket återspeglar expansionsprocessen. Till exempel visar R (t 0) / R (t) = 3 att från tid t till tid t 0 har alla rätt avstånd mellan objekt med noll speciella hastigheter (χ = konst) ökat tre gånger. Produkten av skalfaktorn och medföljande koordinat kallas rätt avstånd, vi kommer att beteckna det D, D = R (t) χ. Det är detta avstånd som är "vårt vanliga" koncept. Dessutom kan du också ange det så kallade. konform tid, τ:

Tillsammans med den vanliga tiden används dessa värden för att konstruera figurerna nedan. Tiden plottas längs den vertikala axeln, avståndet ritas längs den horisontella axeln. Världslinjerna för "galaxer" är markerade med en prickad linje. De är numrerade av rödförskjutningen vid den aktuella tidpunkten (i kosmologi är rödförskjutningen inte direkt relaterad till hastighet, den bestäms av formeln: 1 + z = R (t 0) / R (t), notera att rödförskjutning av detta objekt ändras med tiden, i det kan både växa och minska i olika modeller). Linjen χ = 0 (och naturligtvis D = 0) motsvarar "oss". Som framgår av figurerna andra (1b) och tredje (1c) är världslinjerna för alla "galaxer" raka linjer när man använder det medföljande avståndet. Den första figuren (1a) visar universums expansion: världslinjerna för "galaxer" rör sig bort från oss - deras eget avstånd växer.

Kom ihåg att Hubble-konstanten är en kvantitet som förändras över tiden. Det är lika med förhållandet mellan derivatan av skalfaktorn med avseende på tiden till den största skalfaktorn: H = (dR / dt) / R. Utrymningshastigheten definieras som derivatet av rätt avstånd:

V rec = dD / dt = H (t) D (t) = (dR (t) / dt) χ (z).

Här beskrev vi också hur flyghastigheten uttrycks i termer av olika kvantiteter. Bland de skriftliga uttrycken finns också V rec = H (t) D (t). Hubbles lag. Observera att detta uttryck följer av den kosmologiska principen (universum är homogent, isotropiskt och ser detsamma ut för alla observatörer vid en given tidpunkt). Om Hubble en gång kunde mäta rödförskjutningarna och bestämma avstånden till z> 1, skulle en avvikelse från den enkla lagen hittas, eftersom Hubble-metoden använde Dopplers lag för att bestämma hastigheten från rödskiftet. Om Hubble kunde nå stora rödförskjutningar och i det här fallet använda den relativistiska dopplerlagen för att bestämma hastigheten, skulle den vackra raka linjen i Hubble-relationen börja böjas. Under tiden, om du använder allmän relativitet, kommer allt att vara i ordning: uttrycket V rec = H (t) D (t) förblir giltigt för alla rödförskjutningar.

I kosmologi kan det vara farligt att använda SRT (och intuition baserat på det), för detta kan leda till felaktiga slutsatser (Kiang kallar detta "SRT: s skugga"). Poängen är att flyghastigheten skiljer sig avsevärt från begreppet hastighet vi är vana vid. För henne är SRT inte tillämpligt "head-on". Utrymningshastigheten är inte en källegenskap, utan en egenskap hos en punkt i rymden. Därför bör man inte vänta på att de begrepp som är intuitivt utvecklade i SRT är direkt tillämpliga på kosmologi.

Uppenbarligen finns det ett avstånd - Hubble-sfären, DH - vid vilken flyghastigheten är lika med ljusets hastighet. Dessutom, som kommer att visas nedan, kan vi se dessa objekt (naturligtvis måste vi ta hänsyn till att ljus tar tid - och ganska mycket - att komma till oss från dessa objekt). Detta är fantastisk fakta motsäger ingenting (inklusive SRT, som helt enkelt inte kan användas här).

Vanlig intuition gäller på korta avstånd. Upp till ca z = 0,1 kommer resultaten för ovanstående formler och för Doppler-effekten att vara nära varandra. För så nära källor kan du också uppskatta avståndet genom att multiplicera ljusets hastighet med ((universums ålder nu) - (universums ålder vid strålningstidpunkten)).

Horisonter

"När en blå januarikväll slår en flagga över horisonten ..."
(A. Gunitsky)

Det finns ingen stor förvirring i litteraturen med horisonter. Det är bara bra att räkna ut det. Tänk på två viktiga horisonter: partikelhorisonten och händelsehorisonten.

Partiklarnas horisont är avståndet till den mest avlägsna källan, i princip observerbar vid en given tidpunkt (bara om vi ska klargöra att vi pratar om avståndet till föremålet vid mottagandet av en foton och inte vid strålningsögonblicket). Ibland definieras denna radie annorlunda: avståndet som en foton kan färdas från t = 0 till ett givet ögonblick (det vill säga detta är avståndet över vilket information kan överföras under en tid som är lika med universums ålder). Fikon. 1c framgår tydligt att båda definitionerna är ekvivalenta. I ett icke-expanderande universum av ändlig ålder (dvs. med en "början") skulle denna radie växa linjärt med tiden. I ett universum som expanderar med retardation skulle radien alltid växa men långsammare. I ett accelererande universum tenderar radien till ett ändligt värde (i de medföljande koordinaterna) eftersom tiden tenderar till oändligheten (dvs. det finns objekt som vi aldrig kommer att se, oavsett hur länge vi väntar). Denna horisont kan inte definieras som ljusets hastighet gånger tiden efter att expansionen började. Den medföljande koordinaten för ett objekt vid horisonten av partiklar vid tidpunkten t definieras som ljusets hastighet multiplicerat med intergral från 0 till en given tid t, under integralen är dt "/ R (t") - konform tid. För att bestämma rätt avstånd måste du följaktligen multiplicera resultatet med skalfaktorn just nu. Observera att källornas rödförskjutning i partikelhorisonten är oändlig.

I figurerna illustreras partikelhorisonten med en ljuskonus från punkten t = 0, χ = 0 till framtiden. Denna kon är dock inte en partikelhorisont! Vid varje givet ögonblick är horisonten en sektion av denna kon av planet t = ti. De där. det är en tredimensionell sfär runt oss som förändras över tiden. Men den ritade konen låter dig se hur partiklarnas horisont förändras över tiden (i synnerhet hur "galaxer" kommer in i den, dvs blir synliga för oss).

Händelsehorisonten är ett ganska knepigt koncept (och inte i alla kosmologiska modeller som det finns). Låt oss titta igen på fig. 1c. Förutom vår ljuskotte (för närvarande i tid) ser vi en ljuskotte ett ögonblick i den oändliga framtiden - detta är händelsehorisonten. Han delar planet (rymdtid) i två delar. Händelser inuti konen (kom ihåg att en punkt på detta plan exakt är en händelse i rymden OCH tid) delas in i två grupper. De som finns inne i konen var antingen tillgängliga för oss för observation tidigare eller kommer att finnas tillgängliga i framtiden. Händelser utanför konen är i grunden oåtkomliga för oss för observation.

Observera att i 30/70-modellen motsvarar den oändliga framtiden en ändlig konform tid.

Låt oss försöka ge några tillägg / förklaringar om händelsehorisonten. Avståndet till händelsehorisonten just nu är avståndet till den partikel som vår ljussignal, som skickas för tillfället, kan nå. I fig. 1c kan man se att om vi fortsätter vår ljuskon in i framtiden, kommer den att falla på den övre horisontalen vid en punkt som är på samma medföljande avstånd som konen från den oändliga framtiden skär vår horisontella ("nu"). Eller så kan du uttrycka det så: en partikelns ljuskonus i händelsehorisonten kommer att korsa vår världslinje i den oändliga framtiden.

Figur 2b visar att för medföljande avstånd krymper händelsehorisonten. Och detta är förståeligt. I universum, som expanderar i snabbare takt, blir det med tiden svårare för signalen att nå avlägsna galaxer - de rör sig för fort (och kommer att bli ännu snabbare). Det medföljande avståndet till en partikel vid denna horisont definieras som produkten av ljusets hastighet av integralen från ett givet tidpunkt till "änden" (till oändligheten), under integralen, som ovan, dt "/ R ( t ").

Slutsats

"Det här är ett sådant oratorium, bror ..."
(A. Gunitsky)

Ovan försökte vi klargöra några av de subtila punkterna som är associerade med universums expansion. Vi kan observera (och observera) källor som, både vid emissionstillfället, och nu har en flyghastighet som överstiger ljusets hastighet. Avstånd till avlägsna föremål överstiger produkten av ljusets hastighet och universums ålder. Avståndet där flykthastigheten jämförs med ljushastigheten är inte horisonten (dvs. gränsen för den synliga delen av universum) och är inte alls ett fysiskt separerat avstånd (objekt direkt framför denna gräns och direkt bakom det skiljer sig inte fundamentalt, precis som de inte skiljer sig från villkoren för deras observation). Det observerbara universums horisont är partiklarnas horisont där källorna har oändliga rödförskjutningar.

Jag uttrycker min djupa tacksamhet till S. Blinnikov, P. Ivanov, M. Prokhorov för ett antal värdefulla kommentarer.