Det observerbara universum är ett begrepp inom Big Bang -kosmologin som beskriver den del av universum som är det absoluta förflutna i förhållande till betraktaren. Ur rymdens synvinkel är detta det område från vilket materia (i synnerhet strålning och följaktligen alla signaler) skulle hinna nå sin nuvarande plats under universums existens (när det gäller mänskligheten - modern Earth ), det vill säga bli (vara) observerbar. Gränsen för det observerbara universum är den kosmologiska horisonten , objekt på den har en oändlig rödförskjutning [1] . Antalet galaxer i det observerbara universum uppskattas till mer än 500 miljarder [2] .
Den del av det observerbara universum som är tillgänglig för studier [3] med moderna astronomiska metoder kallas Metagalaxi ; den expanderar när instrumenten förbättras [4] . Utanför Metagalaxen finns hypotetiska extra-metagalaktiska objekt. En metagalaxi kan antingen vara en liten del av universum, eller nästan hela [5] .
Omedelbart efter dess uppkomst började Metagalaxy att expandera [6] jämnt och isotropiskt [7] . År 1929 upptäckte Edwin Hubble [8] ett samband mellan galaxernas rödförskjutning och deras avstånd (Hubbles lag). På nuvarande nivå av idéer tolkas det som en expansion av universum.
Vissa teorier (som de flesta inflationära kosmologiska modeller) förutspår att hela universum är mycket större än det observerbara .
Teoretiskt sett når gränsen för det observerbara universum den mycket kosmologiska singulariteten , men i praktiken är gränsen för observationer den kosmiska mikrovågsbakgrundsstrålningen . Det är det (mer exakt, ytan av den sista spridningen ) som är det mest avlägsna av universums föremål som observerats av modern vetenskap. Samtidigt, för närvarande, allt eftersom tiden går, ökar den observerade ytan av den sista spridningen i storlek, så att gränserna för Metagalaxy växer [9] , och till exempel massan av den observerade materien i Universum växer.
Det observerbara universum kan, om än i grova drag, representeras som en boll med betraktaren i centrum. Avstånd inom Metagalaxy mäts i termer av "rödförskjutning", z [10] .
Accelerationen av det observerbara universums expansion gör att det i naturen inte bara finns universell gravitation ( gravitation ), utan också universell antigravitation ( mörk energi ), som råder över gravitationen i det observerbara universum [11] .
Metagalaxen är inte bara homogen, utan också isotrop [12] .
I hypotesen om "uppblåsande universum", strax efter universums uppkomst, kunde inte en utan många metagalaxer (inklusive vår) bildas från ett falskt vakuum [13] .
I vissa fall likställs begreppen "Metagalaxy" och "Universum" [14] .
Schwarzschild-radien för hela vårt universum är jämförbar med radien för dess observerbara del [15] . Metagalaxens gravitationsradie , där G är gravitationskonstanten , c är ljusets hastighet i vakuum , är den karakteristiska massan för Metagalaxen [15] . Massan av den observerbara delen av universum är mer än 10 53 kg [16] . Numera är medeldensiteten för materia i Metagalaxy försumbar, den är nära 10 −27 kg/m 3 [15] , vilket motsvarar massan av endast ett fåtal väteatomer per kubikmeter utrymme. I den observerbara delen av universum finns det mer än 10 87 elementarpartiklar [16] , medan huvuddelen av detta antal är fotoner och neutriner , och partiklar av vanlig materia ( nukleoner och elektroner ) står för en liten del - cirka 10 80 partiklar [15] .
Enligt experimentella data förändrades inte de fundamentala fysikaliska konstanterna under den karakteristiska livslängden för Metagalaxy [15] [17] .
Storleken på det observerbara universum på grund av att dess rum-tid inte är stationär - universums expansion - beror på vilken definition av avstånd som ska accepteras. Avståndet till det mest avlägsna observerbara objektet - ytan av den sista spridningen av CMB - är cirka 14 miljarder parsec eller 14 gigaparsecs ( 46 miljarder eller 4,6⋅10 10 ljusår) i alla riktningar. Således är det observerbara universum en boll med en diameter på cirka 93 miljarder ljusår och centrerad i solsystemet (platsen för observatören) [18] . Universums volym är ungefär lika med 3,5⋅10 80 m 3 eller 350 quinvigintillion m³, vilket är ungefär lika med 8,2⋅10 180 Planck-volymer . Det bör noteras att ljuset som sänds ut av de mest avlägsna observerbara objekten strax efter Big Bang reste till oss endast 13,8 miljarder ljusår, vilket är mycket mindre än det medföljande avståndet på 46 miljarder ljusår. år (lika med det aktuella avståndet ) till dessa objekt, på grund av universums expansion. Den uppenbara superluminala expansionen av universums partiklars horisont motsäger inte relativitetsteorin, eftersom denna hastighet inte kan användas för superluminal överföring av information och inte är rörelsehastigheten i någon observatörs tröghetsreferensram [19] .
Det mest avlägsna observerbara objektet från jorden (känd från och med 2016), utan CMB , är en galax betecknad GN-z11 . Den har en rödförskjutning på z = 11,1 , ljus kom från galaxen i 13,4 miljarder år , det vill säga det bildades mindre än 400 miljoner år efter Big Bang [20] . På grund av universums expansion är det åtföljande avståndet till galaxen cirka 32 miljarder ljusår . GN-z11 är 25 gånger mindre än Vintergatan i storlek och 100 gånger mindre i massa än stjärnor. Den observerade takten för stjärnbildning uppskattas vara 20 gånger högre än den nuvarande för Vintergatan.
Extrametagalaktiska objekt är hypotetiska världar [6] som uppstår som ett resultat av fasövergångar av det fysiska vakuumet utanför och oberoende av vårt observerbara universum som bildas som ett resultat av Big Bang . I huvudsak är de parallella universum och är en del av större strukturer: universum eller multiversum . De kan pulsera, expandera och dra ihop sig från en extern observatörs synvinkel [6] .
I hypotesen om den " antropiska principen " är andra metagalaxer världar av andra fundamentala konstanter [21] .
Varför innehåller det observerbara universum bara vanlig materia, medan antimateria endast produceras i begränsad skala? [22]
Redan i början av 1900-talet var det känt att stjärnor grupperas i stjärnhopar , som i sin tur bildar galaxer . Senare hittades galaxhopar och superkluster av galaxer . En superkluster är den största typen av galaxassociation som inkluderar tusentals galaxer [23] . Formen på sådana kluster kan variera, från en kedja som Markarian-kedjan till väggar som den stora muren i Sloane . Det skulle vara rimligt att anta att denna hierarki sträcker sig längre till godtyckligt många nivåer, men på 1990 -talet fann Margaret Geller och John Hukra att på skalor av storleksordningen 300 megaparsek är universum praktiskt taget homogent [24] och är en samling av trådformade galaxhopar åtskilda av områden där det praktiskt taget inte finns någon lysande materia. Dessa områden ( tomrum , tomrum , engelska tomrum ) har en storlek i storleksordningen hundratals megaparsek.
Trådar och hålrum kan bilda utsträckta relativt platta lokala strukturer, som kallas "väggar". Det första sådana observerbara superskaliga objektet var Great Wall CfA2 , som ligger 200 miljoner ljusår från jorden och har en storlek på cirka 500 miljoner ljusår. år och en tjocklek på endast 15 miljoner sv. år. De senaste är den enorma gruppen av kvasarer , upptäckt i november 2012 , som har en storlek på 4 miljarder sv. år och öppnade i november 2013 Great Wall of Hercules-Northern Corona med en storlek på 10 miljarder sv. år.
Ordböcker och uppslagsverk |
---|
yttre rymden | Jordens läge i|
---|---|
Jorden → Solsystemet → Lokalt interstellärt moln → Lokalt bubbla → Gouldbälte → Orionarm → Vintergatan → Vintergatans undergrupp → Lokal grupp → Lokalt löv → Lokalt superkluster av galaxer → Laniakea → Fiskarna-Cetus superklusterkomplex → Hubble Volym → Metagalax → Metagalax → ? multiversum | |
Tecknet " → " betyder "ingår i" eller "är en del av" |
galaxer | |
---|---|
Typer |
|
Strukturera | |
Aktiva kärnor | |
Samspel | |
Fenomen och processer | |
Listor |
Kosmologi | |
---|---|
Grundläggande begrepp och objekt | |
Universums historia | |
Universums struktur | |
Teoretiska begrepp | |
Experiment | |
Portal: Astronomi |