Главная В избранное Контакты News О проекте Планы сайта Карта
счетчик сайта
Размер шрифта:

Кратко:

Измерена скорость движения Солнца.

 М. ф. и. как "новый эфир". М. ф. и. изотропно лишь в системе координат, связанной с "разбегающимися" галактиками, в т.н. сопутствующей системе отсчёта (эта система расширяется вместе со Вселенной). В любой другой системе координат интенсивность излучения зависит от направления. Этот факт открывает возможность измерения скорости движения Солнца относительно системы координат, связанной с М. ф. и. Действительно, в силу Доплера, эффекта фотоны, распространяющиеся навстречу движущемуся наблюдателю, имеют более высокую энергию, нежели догоняющие его, несмотря на то, что в системе, связанной с М. ф. и., их энергии равны. Дипольная анизотропия реликтового излучения, связанная с движением Солнечной системы относительно поля этого излучения, к настоящему времени твердо установлена: в направлении на созвездие Льва температура М. ф. и. на 3,5 мК превышает среднюю, а в противоположном направлении (созвездие Водолея) на столько же ниже средней. Следовательно, Солнце (вместе с Землёй) движется относительно М. ф. и. со скоростью ок. 400 км/с по направлению к созвездию Льва. Точность наблюдений столь высока, что экспериментаторы фиксируют скорость движения Земли вокруг Солнца, составляющую 30 км/с. Учёт скорости движения Солнца вокруг центра Галактики позволяет определить скорость движения Галактики относительно М. ф. и. Она составляет 600 км/с.

Лит-ра: Зельдович Я.Б., "Горячая" модель Вселенной, УФН, 1966, т. 89, в. 4, с. 647; Вайнберг С., Первые три минуты, пер. с англ., М., 1981

Обнаружена крупнейшая структура во Вселенной

Астрономы с помощью телескопов Subaru и Kek обсерватории Мауна-Кеа на Гавайских островах обнаружили крупнейшую структуру во Вселенной, сообщает SpaceDaily.


3D-модель структуры, полученная по изображениям телескопа Subaru

Объект сложной трехмерной конфигурации протяженностью свыше 200 млн. световых лет образовался, по мнению ученых, примерно 2 млрд. лет спустя после Большого Взрыва. Он состоит из более чем 30 облаков газа, каждое из которых по массе на порядок превосходит нашу Галактику — Млечный Путь.


КРАТКО О ГАЛАКТИКАХ:

Сверхскопление галактик - диаметр 40 мегапарсек, число галактик 10000. Центр местного сверхскопления находится в направлении созвездия Девы на расстоянии 12 мегапарсек. Из 50 известных сверхскоплений ближайшие находятся в созвездиях Льва (расстояние 87 мегапарсек) и Геркулеса (расстояние 100 мегапарсек).

Скопление галактик - диаметр 5 мегапарсек, число галактик 100-500 (скопление в созвездии Девы 2 500). Ближайшие скопления галактик находятся в созвездиях Пегаса и Рыб (расстояние 65 мегапарсек).

Группа галактик - диаметр 1 мегапарсек, число галактик 5-30. Местную группу галактик (диаметр 2 мегапарсека) образуют 2 гипергалактики, внутри которых находятся гигантские галактики: Галактика и туманность Андромеды, окруженные 27 карликовыми галактиками. 4 ближайшие группы находятся на расстоянии 2-4 мегапарсека.

Парсек 3,0857х1016м - 3,2616св.лет

 

    

английский для школьников в одинцово

    

 

 

ВСЕЛЕННАЯ

Анизотропия реликтового излучения как индикатор ранней Вселенной.


Планковский характер спектра реликтового излучения является свидетельством существования в прошлом состояния локального термодинамического равновесия (ЛТР) между квантами и космической плазмой. Это условие позволяет построить детальную тепловую историю ранней Вселенной с указанием характерных этапов, когда происходило изменение качественного состава материи вследствие взаимопревращений различного рода элементарных частиц. Однако, по мере приближения к современному состоянию равновесие между плазмой и излучением неизбежно должно было разрушиться, ведь расширение Вселенной одновременно является и источником охлаждения вещества. Охлаждение космической плазмы приводит к необратимым изменениям её состава - свободные электроны захватываются протонами и образуют нейтральные атомы водорода. Этот процесс играет решающую роль в динамике формирования анизотропии реликтового излучения, поскольку резкое уменьшение концентрации свободных носителей заряда (электронов и протонов) "выключает" реликтовое излучение из взаимодействия с веществом. При этом спектр реликтового излучения "консервирует" в себе информацию о свойствах поверхности последнего рассеяния квантов на свободных носителях заряда. Каковы же свойства этой "поверхности"? Этот вопрос, несмотря на его кажущуюся простоту, на протяжении почти 30 лет определял вектор развития одного из самых бурно прогрессирующих направлений внегалактической радиоастрономии, стимулируя как теоретические, так и экспериментальные исследования. Дело в том, что именно свойства поверхности последнего рассеяния квантов на электронах являются ключом к решению важнейшей проблемы астрофизики, да и всего естествознания – как и почему в расширяющейся Вселенной возникли различные структурные формы самоорганизации материи? Корни этой проблемы уходят глубоко в историю астрономии и физики, к эпохе Галилео Галилея и Исаака Ньютона, когда первый, с помощью простейшего телескопа, существенно расширил горизонты изучения космоса, а второй, открыв закон всемирного тяготения, показал, что небесные тела движутся (и существуют) благодаря гравитации материи.

Следующий шаг в решении проблемы сделал Джеймс Джинс, опубликовавший в 1902 году знаменитую работу о гравитационной неустойчивости пылевидной материи. Вкратце, постановка задачи и основные результаты этой работы сводились к следующему.

Представим себе, что космическое пространство заполнено однородно распределенным веществом, давлением которого можно пренебречь. Создадим в этом веществе слабую сферически симметричную неоднородность плотности (флуктуацию). Пусть для определенности это будет зона сгущения вещества. Тогда этот избыток вещества будет автоматически создавать избыток гравитационного поля, который, в свою очередь будет вызывать гравитационное ускорение частиц и, направленное к центру конфигурации. Такое движение вещества к центру, в свою очередь, приводит к уплотнению вещества, а, следовательно - к увеличению его плотности. Далее круг замыкается. Увеличение плотности приводит к увеличению гравитации, гравитация усиливает поле скоростей, скорости повышают степень уплотнения и т.д. Точный расчёт показывает, что если в момент создания флуктуации начальный контраст плотности был сколь угодно мал, но конечен, то с течением времени он будет возрастать чрезвычайно быстро. Применительно к галактикам, элементарные расчёты, основанные на идее Джинса, показывают, что за время порядка 3-10 млрд. лет микроскопические по амплитуде флуктуации плотности успеют дорасти до современного уровня и сформировать галактики. На первый взгляд, ключ к решению проблемы происхождения структур во Вселенной найден, ведь в любой системе большого числа частиц всегда существуют малые флуктуации в распределении их плотности (так называемые, статистические флуктуации). И, если для данной системы главным взаимодействием между частицами является гравитационное взаимодействие, то стоит подождать сравнительно небольшой отрезок времени, как вся система распадется на сгустки! Есть, правда, одна маленькая деталь, которая портит всё впечатление от простоты и элегантности решения проблемы. Дело в том, что мы не случайно обратили внимание на год публикации работы Джеймса Джинса – 1902. До открытия хаббловского разбегания галактик ещё оставалось почти 27 лет. К чему же приведёт учёт эффекта расширения Вселенной? Качественно ответ на этот вопрос ясен - расширение приводит к перестройке поля скоростей вещества в зоне неоднородности и вместо уплотнения конфигурации мы получим прямо противоположный эффект – неоднородность в распределении гравитирующей материи должна диссипировать (сглаживаться). Казалось бы, после 1929 года эффективный механизм гравитационной неустойчивости можно "списывать на свалку истории". Но, к счастью, это оказалось не так.

В 1946 году советский физик Е.М. Лифшиц детально исследовал вопрос о темпе гравитационной неустойчивости в расширяющейся Вселенной. Основные выводы его работы сводились к следующему. Действительно, космологическое расширение приводит к уменьшению скорости нарастания амплитуды неоднородностей. Но средняя плотность материи уменьшается во времени ещё быстрее. Следовательно, контраст плотности все-таки возрастает, хотя и значительно медленнее, по сравнению с наивным результатом, базирующемся на идее Дж. Джинса. На первый взгляд, чисто количественное различие - вместо сильного лишь относительно слабый темп роста флуктуаций. Однако за этим различием кроются фундаментальные физические следствия. И, прежде всего – структура во Вселенной не является продуктом усиления обычных статистических флуктуаций плотности вещества! Отсюда вывод – для развития структур в расширяющейся Вселенной уровня статистических флуктуаций недостаточно, а следовательно, в первичной космической плазме должны существовать малые неравновесные флуктуации, уровень которых, однако, превышает естественный равновесный фон на десятки порядков! Напомним, что это – 1946 год. До открытия реликтового излучения ещё нужно подождать почти 20 лет, а до экспериментального обнаружения этих флуктуаций – почти все 50!. Сразу же выделим две проблемы, вытекающие из анализа гравитационной неустойчивости в расширяющейся Вселенной:
– какова должна быть природа неравновесных флуктуаций и каковы физические механизмы генерации, хотя и слабой в абсолютном измерении, но гигантской, по сравнению со статистическими шумами, начальной неоднородности Вселенной?
– каким образом можно проверить гипотезу о существовании именно такой догалактической иррегулярности в распределении вещества?

Отправной точкой для ответа на второй вопрос послужит уже упомянутое выше предсказание теории расширяющейся Вселенной о том, что от эпохи рекомбинации водорода и вплоть до настоящего момента времени реликтовое излучение распространяется в пространстве свободно, без какого то ни было прямого взаимодействия с веществом. Однако, при наличии слабой (на уровне тысячных долей процента) неоднородности в распределении вещества, этот процесс "окрашен" двумя важными дополнениями. Прежде всего, догалактические неоднородности плотности в эпоху рекомбинации водорода движутся относительно реликтового излучения с хаотическими скоростями. Как следствие, отделение плазмы от излучения в эпоху рекомбинации происходит чуть-чуть по-разному в различных точках пространства в силу влияния поля флуктуаций. Там где плотность вещества немного выше средней, выше и хаотические скорости движения плазмы. Кванты излучения, испытывая "последнее рассеяние" на электронах в зоне неоднородности, приобретают дополнительный импульс (а, следовательно, и энергию).

Таким образом, для разных направлений на небе, соответствующих флуктуациям интенсивности реликтового излучения на поверхности последнего рассеяния, должны возникать вариации уровня сигнала. Их величину принято называть уровнем угловой анизотропии реликтового излучения. Эта анизотропия "замораживается" в спектре излучения в эпоху рекомбинации водорода и сохраняется вплоть до настоящего момента времени, а механизм ее генерации, обусловленный рассеянием квантов на движущемся веществе, кратко называют Доплер-эффектом. Помимо анизотропии, формируемой неоднородностями поверхности последнего рассеяния, существенную роль в формировании картины распределения интенсивности реликтового излучения на небе играет гравитационное смещение частоты квантов в процессе их распространения от эпохи рекомбинации водорода к наблюдателю. Проходя через зоны повышенной и пониженной плотности, которым соответствуют неоднородности гравитационного потенциала, кванты излучения испытывают "синее смещение", при входе в зону повышенной плотности, и – "красное смещение" – при выходе. Влияние Доплер-эффекта и гравитационного смещения разделены естественным образом. Первый существенен в масштабах L<200 Мпс, (соответствующий угловой диапазон q <1° ), второй при L>200 Мпс (q >1°). Таким образом, масштабы, соответствующие наблюдаемой в настоящее время крупномасштабной структуре в распределении вещества, формируют анизотропию реликтового излучения на малых углах под воздействием рассеяния квантов на движущемся веществе. В угловых масштабах больше 1° ( и L>200 Мпс) неоднородности во Вселенной еще не успели сформировать какую бы то ни было структуру - необходимо "подождать" определенный промежуток времени, превышающий современный возраст Вселенной в десятки раз, чтобы и в этих масштабах возникли новые формы самоорганизации вещества Задача описания характеристики угловой анизотропии реликтового излучения на небесной сфере раздваивается: - теоретики анализируют различные варианты поведения спектра анизотропии, с учетом деталей процесса переноса квантов в слабо неоднородной Вселенной, типа догалактических флуктуаций, динамики рекомбинации водорода и т.п. Экспериментаторы, в свою очередь, пытаются измерить анизотропию температуры реликтового излучения на небесной сфере и подтвердить, либо опровергнуть предсказания теории.

На протяжении почти 30 лет это своеобразное соревнование с неизменным успехом выигрывали теоретики - предсказываемый уровень анизотропии оказывался существенно ниже порога чувствительности радиотелескопов. Нужно заметить, однако, что такое отставание возможностей эксперимента от предсказаний теории не доставляло удовлетворения ни той, ни другой "командам". Ведь чем больше разрыв между теорией и экспериментом, тем дальше мы находимся от создания реалистической теории строения и эволюции Вселенной. На протяжении почти тридцати лет эксперимент давал лишь верхние ограничения на уровень анизотропии, однако по-прежнему оставался без ответа вопрос - есть ли она вообще? Отдавая дань истории, нельзя не упомянуть выдающегося вклада в развитие экспериментальных исследований анизотропии реликтового излучения советских радиоастрономов, и прежде всего – групп Ю.Н. Парийского (РАТАН-600) и И.Н. Струкова (ИКИ). Вплоть до 1985 года эти две группы задавали тон в исследованиях реликтового излучения, реализовав проекты "Холод" на крупнейшем наземном телескопе РАТАН-600 и проект "Реликт" на спутнике серии "Прогноз". К сожалению, как в первом, так и втором проектах достигнутый уровень чувствительности оказался примерно в 2-3 раза ниже, чем требуемый для регистрации сигнала. Однако опыт борьбы с шумами и дискретными источниками помех космического происхождения оказался весьма важен для последующий наземных и спутниковых экспериментов. С 1992 года, после запуска американского спутника СОВЕ, о котором уже шла речь несколько раньше, ситуация в экспериментальной радиоастрономии изменилась радикальным образом. Установленный на СОВЕ радиометр ДМР обнаружил анизотропию реликтового излучения в угловых масштабах q >7°. Четырёхлетняя программа наблюдений закончилась полным успехом – была построена детальная карта распределения анизотропии реликтового излучения на небесной сфере. По этим картам был рассчитан спектр анизотропии, который прекрасно согласовывался с теоретическими предсказаниями. Практически в это же время были успешно завершены измерения спектра анизотропии и в диапазоне Доплеровского пика, выполненные независимо более, чем десятью группами. Какой же главный вывод следует из сравнения предсказаний теории и эксперимента? Прежде всего, мы получили надежное подтверждение справедливости представлений о динамике космической плазмы в расширяющейся Вселенной и существовании неравновесных начальных флуктуаций, гравитационная неустойчивость которых привела к формированию галактик и скоплений галактик. Кроме того, мы удостоверились, что физические законы, открытые в земных условиях, прекрасно работают и в космических масштабах – вывод, значимость которого, может быть, даже более высока, чем решение локальных проблем астрофизики. Наконец, мы получили возможность заглянуть в самое сердце термоядерного котла ранней Вселенной, имея количественные характеристики неравновесных флуктуаций (амплитуду и спектр), а, следовательно, и ограничения на физические процессы, приводящие к появлению этих флуктуаций. Фактически, анизотропия реликтового излучения перебросила своеобразный мостик между микро- и макрофизикой, стимулируя развитие новых направлений физики частиц высоких энергий и высокотемпературной плазмы.

>>>Читайте дальше: Изотропна ли Вселенная?

Структура Вселенной Судьба Вселенной Реликтовое излучениеАнизотропия реликтового излученияАнизотропия как индикатор ранней Вселенной Изотропна ли Вселенная? Масштабы Вселенной Сколь велика Вселенная? Открытие сотовой структуры Вселенной Альтернативная точка зрения на структуру Вселенной Циклические модели Вселенной Многолистная модель Вселенной Горячая пульсирующая Вселенная

 
 
Главная В закладки Контакты Новости О проекте Планы сайта

open
© KV


 


 

Порожденное Большим Взрывом фоновое космическое излучение, приходящее к нам со всех сторон, регистрируется современными радиотелескопами. В ранней Вселенной пространство было очень ярко освещено. С течением времени излучение охлаждалось, и в какой-то момент в обычном видимом диапазоне космос стал тёмным, как теперь.

В наше время максимум фонового космического излучения приходится на длину волны около 2 мм (частота 160 ГГц, микроволновой диапазон).

Закрыть урок