Metagalaxie

Pozorovatelný vesmír  je pojem v kosmologii velkého třesku , který popisuje část vesmíru , která je vzhledem k pozorovateli absolutní minulostí . Z hlediska vesmíru se jedná o oblast, ze které by hmota (zejména záření a potažmo případné signály) stihla během existence Vesmíru dosáhnout své současné polohy (v případě lidstva  tzv. moderní Země ), to znamená stát se (být) pozorovatelný. Hranicí pozorovatelného Vesmíru je kosmologický horizont , objekty na něm mají nekonečný červený posuv [1] . Počet galaxií v pozorovatelném vesmíru se odhaduje na více než 500 miliard [2] .

Část pozorovatelného vesmíru dostupná ke studiu [3] moderními astronomickými metodami se nazývá Metagalaxy ; rozšiřuje se, jak se nástroje zlepšují [4] . Mimo Metagalaxii jsou hypotetické mimometagalaktické objekty. Metagalaxií může být buď malá část vesmíru, nebo téměř celý [5] .

Metagalaxy se ihned po svém objevení začala rovnoměrně a izotropně roztahovat [6 ] . V roce 1929 objevil Edwin Hubble [8] vztah mezi rudým posuvem galaxií a jejich vzdáleností (Hubbleův zákon). Na současné úrovni idejí je to interpretováno jako expanze Vesmíru.

Některé teorie (jako většina inflačních kosmologických modelů) předpovídají, že celý vesmír je mnohem větší než pozorovatelný .

Teoreticky hranice pozorovatelného Vesmíru dosahuje samotné kosmologické singularity , v praxi je však hranicí pozorování záření kosmického mikrovlnného pozadí . Právě on (přesněji povrch posledního rozptylu ) je nejvzdálenějším z objektů Vesmíru pozorovaných moderní vědou. Zároveň se v současné chvíli s postupem času zvětšuje pozorovaný povrch posledního rozptylu, takže rostou hranice Metagalaxie [9] , a např. hmotnost pozorované hmoty v Vesmír roste.

Pozorovatelný vesmír může být, i když zhruba, reprezentován jako koule s pozorovatelem ve středu. Vzdálenosti v rámci Metagalaxy jsou měřeny v termínech „červeného posuvu“, z [10] .

Zrychlení rozpínání pozorovatelného Vesmíru znamená, že v přírodě existuje nejen univerzální gravitace ( gravitace ), ale také univerzální antigravitace ( temná energie ), která v pozorovatelném Vesmíru převládá nad gravitací [11] .

Metagalaxie je nejen homogenní, ale také izotropní [12] .

V hypotéze „nafukujícího se vesmíru“ se brzy po objevení vesmíru mohla z falešného vakua vytvořit ne jedna, ale mnoho metagalaxií (včetně naší) [13] .

V některých případech jsou pojmy „metagalaxie“ a „vesmír“ ztotožňovány [14] .

Základní parametry

Schwarzschildův poloměr celého našeho Vesmíru je srovnatelný s poloměrem jeho pozorovatelné části [15] . Gravitační poloměr Metagalaxy , kde G  je gravitační konstanta , c  je rychlost světla ve vakuu ,  je charakteristická hmotnost Metagalaxie [15] . Hmotnost pozorovatelné části Vesmíru je více než 10 53 kg [16] . V dnešní době je průměrná hustota hmoty Metagalaxy zanedbatelná, blíží se 10 −27 kg/m 3 [15] , což odpovídá hmotnosti pouhých několika atomů vodíku na metr krychlový prostoru. V pozorovatelné části Vesmíru je více než 10 87 elementárních částic [16] , přičemž hlavní část tohoto počtu tvoří fotony a neutrina a částice běžné hmoty ( nukleony a elektrony ) tvoří malou část - asi 10 80 částice [15] .

Podle experimentálních dat se základní fyzikální konstanty během charakteristické životnosti Metagalaxy nezměnily [15] [17] .

Velikost

Velikost pozorovatelného Vesmíru díky nestacionárnosti jeho časoprostoru  – rozpínání Vesmíru  – závisí na tom, jakou definici vzdálenosti přijmout. Vzdálenost k nejvzdálenějšímu pozorovatelnému objektu - povrchu posledního rozptylu CMB  - je asi 14 miliard parseků nebo 14 gigaparseků ( 46 miliard nebo 4,6⋅10 10 světelných let) ve všech směrech. Pozorovatelný vesmír je tedy koule o průměru asi 93 miliard světelných let se středem ve sluneční soustavě (místo pozorovatele) [18] . Objem vesmíru je přibližně roven 3,5⋅10 80 m 3 nebo 350 quinvigintillion m³, což se přibližně rovná 8,2⋅10 180 Planckovým objemům . Je třeba poznamenat, že světlo vyzařované nejvzdálenějšími pozorovatelnými objekty krátce po velkém třesku k nám putovalo pouhých 13,8 miliard světelných let, což je mnohem méně než doprovodná vzdálenost 46 miliard světelných let. let (rovná se aktuální správné vzdálenosti ) k těmto objektům v důsledku rozpínání vesmíru. Zdánlivá nadsvětelná expanze horizontu částic Vesmíru není v rozporu s teorií relativity, neboť tato rychlost nemůže být použita pro nadsvětelný přenos informace a není rychlostí pohybu v inerciální vztažné soustavě žádného pozorovatele [19] .

Nejvzdálenějším pozorovatelným objektem ze Země (známým od roku 2016), nepočítaje CMB , je galaxie označená jako GN-z11 . Má rudý posuv z = 11,1 , světlo přicházelo z galaxie 13,4 miliardy let , to znamená, že vzniklo necelých 400 milionů let po velkém třesku [20] . V důsledku rozpínání vesmíru je doprovodná vzdálenost ke galaxii asi 32 miliard světelných let . GN-z11 je velikostí 25krát menší než Mléčná dráha a 100krát menší hmotností než hvězdy. Odhaduje se, že pozorovaná rychlost tvorby hvězd je 20krát vyšší než současná rychlost pro Mléčnou dráhu.

Extrametagalaktické objekty

Extrametagalaktické objekty jsou hypotetické světy [6] , které vznikají v důsledku fázových přechodů fyzického vakua vně a nezávisle na našem pozorovatelném Vesmíru vzniklém v důsledku velkého třesku . V podstatě jsou to paralelní vesmíry a jsou součástí větších struktur: Vesmír nebo Multivesmír . Mohou pulzovat, roztahovat se a smršťovat z pohledu vnějšího pozorovatele [6] .

V hypotéze „ antropického principu “ jsou ostatní Metagalaxie světy jiných základních konstant [21] .

Nevyřešené otázky ve fyzice související s pozorovatelným vesmírem

Proč pozorovatelný vesmír obsahuje pouze běžnou hmotu, zatímco antihmota se vyrábí pouze v omezeném měřítku? [22]

Velká struktura vesmíru

Již na začátku 20. století bylo známo, že hvězdy jsou seskupeny do hvězdokup , které zase tvoří galaxie . Později byly nalezeny kupy galaxií a nadkupy galaxií . Superkupa je největším typem asociace galaxií, která zahrnuje tisíce galaxií [23] . Tvar takových shluků se může lišit, od řetězu, jako je Markarianův řetěz , až po stěny, jako je velká zeď Sloane . Bylo by rozumné předpokládat, že tato hierarchie sahá dále do libovolně mnoha úrovní, ale v 90. letech 20. století Margaret Geller a John Hukra zjistili, že na měřítkách řádově 300 megaparseků je vesmír prakticky homogenní [24] a je souborem vláknité kupy galaxií oddělené oblastmi, ve kterých prakticky není žádná svítivá hmota. Tyto oblasti ( voids , voids , anglicky  voids ) mají velikost řádově stovky megaparseků.

Závity a dutiny mohou tvořit rozšířené relativně ploché místní struktury, které se nazývají "stěny". Prvním takovým pozorovatelným objektem v superměřítku byla Velká zeď CfA2 , která se nachází 200 milionů světelných let od Země a má velikost asi 500 milionů světelných let. let a tloušťce pouhých 15 milionů sv. let. Nejnovějšími jsou Obrovská skupina kvasarů , objevená v listopadu 2012 , která má velikost 4 miliardy sv. let a otevřela v listopadu 2013 Velká Herkulova zeď-Northern Corona o velikosti 10 miliard sv. let.

Poznámky

  1. ↑ „Beyond the Universe Event Horizon“ Archivováno 14. března 2012 na Wayback Machine , Vokrug Sveta, č. 3 (2786), březen 2006 – kvalitativně populární popis konceptu okraje pozorovatelného vesmíru (horizont událostí, částice horizont a Hubbleova koule).
  2. ↑ http://www.dailygalaxy.com/my_weblog/2013/06/500-billion-a-universe-of-galaxies-some-older-than-milky-way.html Archivováno 24. března 2014 na Wayback Machine .
  3. ↑ Expanze vesmíru . Datum přístupu: 14. prosince 2015. Archivováno z originálu 28. února 2017.
  4. ↑ E. B. Gusev. Vesmír jako předmět vědy . Astronet . Datum přístupu: 17. ledna 2015. Archivováno 2012-032-14.
  5. ↑ Rozložení galaxií ve vesmíru. Struktura a vývoj vesmíru . Staženo 31. 5. 2015. Archivováno z originálu 18. 12. 2015.
  6. ↑ 1 2 3 Úvod do filozofie Archivní kopie ze dne 19. ledna 2013 na Wayback Machine  - M .: Politizdat, 1989. Část 2. - S. 85.
  7. ↑ I. L. Genkin. Budoucnost vesmíru . Astronet (2. března 1994). Získáno 7. února 2014. Archivováno z originálu 19. února 2008.
  8. ↑ "Fyzické minimum" na počátku XXI. století Akademik Vitalij Lazarevič Ginzburg Astrofyzika . Získáno 24. března 2014. Archivováno z originálu 9. února 2014.
  9. ↑ Akademik Vitalij Lazarevič Ginzburg . Astrofyzika . Elements.ru _ Získáno 24. března 2014. Archivováno z originálu 9. února 2014.
  10. ↑ Astronomie metagalaxie . Získáno 6. září 2015. Archivováno z originálu 17. října 2015.
  11. ↑ Ostrovy v oceánu temné energie. Igor Karachencev, Artur Černin. "Ve světě vědy" č. 11, 2006. Temná energie . Získáno 23. listopadu 2015. Archivováno z originálu 24. listopadu 2015.
  12. ↑ Moderní astronomie: nové směry a nové problémy. Struktura pozorovatelné oblasti vesmíru - metagalaxie . Získáno 6. září 2015. Archivováno z originálu 6. března 2016.
  13. ↑ KOLIK VESMÍRU JE VE VESMÍRU? . Získáno 23. listopadu 2015. Archivováno z originálu 8. listopadu 2015.
  14. ↑ Klíčové problémy ve školním kurzu astronomie. Syntéza prvků ve vesmíru. . Datum přístupu: 14. prosince 2015. Archivováno z originálu 28. února 2017.
  15. ↑ 1 2 3 4 5 Základní parametry Metagalaxy . Astronet . Datum přístupu: 16. ledna 2015. Archivováno z originálu 2. dubna 2015.
  16. ↑ 1 2 Mnoho tváří vesmíru Andrei Dmitrievich Linde, Stanford University (USA), profesor . Staženo 12. 5. 2015. Archivováno z originálu 10. 5. 2015.
  17. ↑ Standardní kosmologický model . Datum přístupu: 28. července 2015. Archivováno z originálu 29. července 2015.
  18. ↑ WolframAlpha . Získáno 29. listopadu 2011. Archivováno z originálu 4. července 2012.
  19. ↑ Davis Tamara M. , Lineweaver Charles H. Expanding Confusion: Common misconceptions of Cosmological Horizons and the Superluminal Expansion of the Universe // Publikace Australské astronomické společnosti. - 2004. - Sv. 21. - S. 97-109. — ISSN 1323-3580 . - doi : 10.1071/AS03040 . — arXiv : astro-ph/0310808 .
  20. ↑ Oesch PA, et al. Pozoruhodně svítivá galaxie při z=11,1 měřená pomocí Hubble Space Telescope Grisscopy  //  arXiv:1603.00461 [astro-ph]: journal. - 2016. - 1. března. Archivováno z originálu 10. února 2017.
  21. ↑ Antropický kosmologický princip M. K. Guseykhanov Antropický kosmologický princip . Datum přístupu: 14. prosince 2015. Archivováno z originálu 22. prosince 2015.
  22. ↑ John Mather . Od velkého třesku po vesmírný dalekohled Jamese Webba a nové Nobelovy ceny . Elements.ru. Datum přístupu: 24. března 2014. Archivováno z originálu 7. února 2014.
  23. ↑ Bahcall, Neta A. Struktura ve velkém měřítku ve vesmíru označená kupami galaxií  //  Annual review of astronomy and astrofyzika : deník. - 1988. - Sv. 26 . - S. 631-686 . - doi : 10.1146/annurev.aa.26.090188.003215 .  (Angličtina)
  24. ↑ MJ Geller & JP Huchra, Science 246 , 897 (1989). . Získáno 18. září 2009. Archivováno z originálu 21. června 2008.

Literatura

Odkazy

  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie
 Umístění Země ve vesmíru
Země → Sluneční soustava → Místní mezihvězdný oblak → Místní bublina → Gouldův pás → Orionské rameno → Mléčná dráha → Podskupina Mléčné dráhy → Místní skupina → Místní list → Místní nadkupa galaxií → Laniakea → Komplex superkupy Ryby-Cetus → Objem Hubblea → Metagalaxie → Vesmír → ? multivesmír                             
Znak " → " znamená "zahrnuto v" nebo "je součástí"
 Kosmologie
Základní pojmy a objekty
Historie vesmíru
Struktura vesmíru
Teoretické pojmy
Experimenty
Portál: Astronomie