Kako je otkriven fenomen širenja galaksija. Naučnici ne mogu da objasne brzo širenje galaksija iz Mlečnog puta. Koliko je veliki svemir koji se može posmatrati

Sljedeći korak u organizaciji materije u svemiru su galaksije. Tipičan primjer je naša galaksija, Mliječni put. Sadrži oko 10 11 zvijezda i ima oblik tankog diska sa zadebljanjem u sredini.
Na sl. 39 shematski prikazuje strukturu naše galaksije Mliječni put i pokazuje položaj Sunca u jednom od spiralnih krakova galaksije.

Rice. 39. Struktura galaksije Mliječni put.

Na sl. 40 prikazuje projekciju na ravan 16 najbližih susjeda naše galaksije.

Rice. 40. 16 najbližih suseda naše Galaksije, projektovano na avion. LMC i MMO − Veliki i Mali Magelanov oblak

Zvijezde u galaksijama su neravnomjerno raspoređene.
Veličine galaksija variraju od 15 do 800 hiljada svjetlosnih godina. Masa galaksija varira od 10 7 do 10 12 solarnih masa. Većina zvijezda i hladnog plina koncentrisani su u galaksijama. Zvijezde u galaksijama drže zajedno ukupno gravitacijsko polje galaksije i tamna materija.
Naša galaksija Mliječni put je tipičan spiralni sistem. Zvijezde u galaksiji, zajedno sa općom rotacijom galaksija, također imaju svoje brzine u odnosu na galaksiju. Orbitalna brzina Sunca u našoj galaksiji je 230 km/s. Sunčeva sopstvena brzina u odnosu na galaksiju je
20 km/s.

Otkriće svijeta galaksija pripada E. Hubbleu. Tokom 1923–1924, posmatrajući promene u sjaju cefeida smeštenih u pojedinačnim maglinama, pokazao je da su magline koje je otkrio bile galaksije koje se nalaze izvan naše galaksije, Mlečnog puta. Konkretno, otkrio je da je maglina Andromeda još jedan zvjezdani sistem - galaksija koja nije dio naše galaksije Mliječnog puta. Maglina Andromeda je spiralna galaksija koja se nalazi na udaljenosti od 520 kpc. Poprečna veličina Andromedine magline je 50 kpc.
Proučavajući radijalne brzine pojedinačnih galaksija, Hubble je došao do izvanrednog otkrića:

H = 73,8 ± 2,4 km s -1 megaparsec -1 je Hablov parametar.

Rice. 41. Originalni Hubble graf iz rada iz 1929. godine.

Rice. 42. Brzina uklanjanja galaksija u zavisnosti od udaljenosti do Zemlje.

Na sl. 42 u početku koordinata, kvadrat prikazuje područje galaktičkih brzina i udaljenosti do njih, na osnovu čega je E. Hubble izveo relaciju (9).
Hablovo otkriće ima praistoriju. Godine 1914. astronom V. Slifer je pokazao da se maglina Andromeda i nekoliko drugih maglina kreću u odnosu na Sunčev sistem brzinom od oko 1000 km/h. E. Hubble, koji je radio na najvećem svjetskom teleskopu s glavnim ogledalom prečnika 2,5 m u opservatoriji Mount Wilson u Kaliforniji (SAD), uspio je po prvi put da razriješi pojedinačne zvijezde u maglini Andromeda. Među tim zvijezdama su bile i zvijezde Cefeida, za koje je poznata ovisnost između perioda promjene sjaja i luminoznosti.
Poznavajući sjaj zvijezde i brzinu zvijezde, E. Hubble je dobio zavisnost brzine uklanjanja zvijezda iz Sunčevog sistema u zavisnosti od udaljenosti. Na sl. 41 prikazuje grafikon iz originalnog rada E. Hubblea.

Rice. 43. Hubble svemirski teleskop

Radijalna brzina kretanja nebeskih objekata - zvijezda, galaksija - određuje se mjerenjem promjene frekvencije spektralnih linija. Kako se izvor zračenja udaljava od posmatrača, talasne dužine se pomeraju ka dužim talasnim dužinama (crveni pomak). Kada se izvor zračenja približi posmatraču, talasne dužine se pomeraju prema kraćim talasnim dužinama (plavi pomak). Povećanjem širine distribucije spektralne linije može se odrediti temperatura objekta koji emituje.
Hubble je podijelio galaksije prema njihovom izgledu u tri široke klase:

eliptični (E),

spirala (S),

nepravilan (Ir).

Rice. 44. Vrste galaksija (spiralne, eliptične, nepravilne).

Karakteristična karakteristika spiralnih galaksija su spiralni krakovi koji se protežu od centra preko zvjezdanog diska.
Eliptične galaksije su eliptični sistemi bez strukture.
Nepravilne galaksije odlikuju se izvana haotičnom, raščupanom strukturom i nemaju određeni oblik.
Takva klasifikacija galaksija odražava ne samo njihove vanjske oblike, već i svojstva zvijezda koje ih čine.
Eliptične galaksije se uglavnom sastoje od starih zvijezda. U nepravilnim galaksijama, zvijezde mlađe od Sunca daju glavni doprinos zračenju. Spiralne galaksije sadrže zvijezde svih uzrasta. Dakle, razlika u izgledu galaksija određena je prirodom njihove evolucije. U eliptičnim galaksijama formiranje zvijezda je gotovo prestalo prije milijardi godina. Spiralne galaksije nastavljaju da formiraju zvezde. U nepravilnim galaksijama formiranje zvijezda je jednako intenzivno kao što je bilo prije milijardi godina. Gotovo sve zvijezde su koncentrisane u širokom disku, čiji je najveći dio međuzvjezdani plin.
U tabeli 19 prikazano je relativno poređenje ova tri tipa galaksija i poređenje njihovih svojstava na osnovu analize E. Hubble-a.

Tabela 19

U relativnoj blizini naše galaksije Mliječni put, astronomi su otkrili nekoliko malih galaksija koje su ih natjerale da razmišljaju o zakonima gravitacije koje poznaju. Ove galaksije formiraju cijeli prsten prečnika 10 miliona svjetlosnih godina i lete od nas tako velikom brzinom da naučnici ne mogu pronaći jasno objašnjenje za tako brzo širenje.

Pronalazeći analogije između otkrivene strukture i Velikog praska, naučnici su sigurni da je nastala i dobila brzinu zbog konvergencije Mliječnog puta i galaksije Andromeda u dalekoj prošlosti.

Postoji samo jedan problem: naučnici ne mogu da shvate zašto su ove male galaksije imale tako veliku brzinu sa takvim širenjem.

"Ako je Ajnštajnova teorija gravitacije tačna, naša galaksija se nikada ne bi mogla dovoljno približiti Andromedi da izbaci nešto takvom brzinom", objasnio je Zhao Hongsheng sa Univerziteta St. Andrews (Škotska), autor studije objavljene u časopisu MNRAS .

Zhao i kolege proučavaju kretanje ovog prstena malih galaksija, koji su, uz Mliječni put i galaksiju Andromeda, dio takozvane Lokalne grupe, koja uključuje najmanje 54 galaksije. Naša spiralna galaksija Mliječni put i susjedna galaksija Andromeda razdvojene su za 2,5 miliona svjetlosnih godina, ali za razliku od većine poznatih galaksija, naš susjed se ne udaljava od nas, već leti prema nama brzinom većom od 400 km/s.

Koristeći standardni kosmološki model (tzv. ΛCDM model) u proračunima, naučnici sugeriraju da bi se za 3,75 milijardi godina dvije galaksije trebale sudariti, a nakon nekoliko milijardi godina ovaj sudar će dovesti do snažnog uništenja obje galaksije i formiranja novi. Ali ako se ove galaksije sada približavaju, da li su se mogle približavati u prošlosti?

2013. Zhao tim predložio da su pre 7-11 milijardi godina Mlečni put i Andromeda već leteli jedno pored drugog na veoma maloj udaljenosti.

To je u njima izazvalo talase "nalik cunamiju", zahvaljujući kojima su izbačene manje galaksije koje se danas posmatraju kako odlete od nas.

Slična približavanja dvije galaksije poznata su astronomima (u ilustraciji uz napomenu - približavanje galaksija NGC 5426 i NGC 5427). Međutim, prebrzo se raspadaju. “Velike galaktocentrične radijalne brzine nekih galaksija Lokalne grupe uzrokovane su silama koje djeluju na njih, a naš model ne uzima u obzir”, zaključuju u radu. Štaviše, nema sumnje u zajedničku prošlost Mliječnog puta, Andromede i ovih galaksija koje se šire, makar samo zato što su približno u istoj ravni, tvrde naučnici.

“Distribucija u obliku prstena je vrlo specifična. Ove male galaksije izgledaju kao kapi kiše koje lete iz rotirajućeg kišobrana, rekao je koautor studije Indranil Banik.

“Prema mojoj procjeni, šansa da se nasumično raspoređene galaksije poredaju na ovaj način je 1/640.

Pratio sam njihovo porijeklo do dinamičnog događaja koji se dogodio kada je svemir bio upola stariji od njega."

ΛCDM-model - , koji uzima u obzir prisustvo u Univerzumu obične (barion materija, tamna energija, opisana u Einsteinovim jednačinama u obliku konstante Λ) i hladne tamne materije.

Problem opisanog scenarija širenja malih galaksija nije samo u hipotetičkom kršenju ΛCDM modela. Proračuni pokazuju da je tako blisko približavanje Mliječnog puta i Andromede u prošlosti trebalo da dovede do njihovog spajanja, što se, kao što je poznato, nije dogodilo.

“Tako velika brzina (širenja galaksija) zahtijeva 60 puta veću masu zvijezda nego što je danas vidimo u Mliječnom putu i Andromedi. Međutim, trenje koje bi se razvilo između masivnog oreola tamne materije u centru galaksija i ovih zvijezda dovelo bi do njihovog spajanja, a ne do razdvajanja od 2,5 miliona svjetlosnih godina koje se dogodilo”, objasnio je Banik.

"Nauka se razvija kroz izazove", rekao je Marcel Pawlowski, astrofizičar sa Univerziteta Kalifornije, Irvine. “Ovaj džinovski prsten predstavlja ozbiljan izazov standardnoj paradigmi.”

Toplo preporučujemo da ga upoznate. Tamo ćete naći mnogo novih prijatelja. To je ujedno najbrži i najefikasniji način da kontaktirate administratore projekta. Odjeljak Antivirusna ažuriranja nastavlja s radom - uvijek ažurirana besplatna ažuriranja za Dr Web i NOD. Niste imali vremena da pročitate nešto? Kompletan sadržaj tikera možete pronaći na ovom linku.

Ovaj članak govori o brzini Sunca i Galaksije u odnosu na različite referentne okvire:

Brzina Sunca u Galaksiji u odnosu na najbliže zvijezde, vidljive zvijezde i centar Mliječnog puta;

Brzina galaksije u odnosu na lokalnu grupu galaksija, udaljena zvjezdana jata i kosmičko pozadinsko zračenje.

Kratak opis galaksije Mliječni put.

Opis galaksije.

Prije nego što pređemo na proučavanje brzine Sunca i Galaksije u svemiru, upoznajmo bolje našu Galaksiju.

Živimo, takoreći, u gigantskom "zvezdanom gradu". Ili bolje rečeno, naše Sunce „živi“ u njemu. Stanovništvo ovog "grada" čine razne zvijezde, a u njemu ih "živi" više od dvije stotine milijardi. U njemu se rađa bezbroj sunaca koji prolaze kroz mladost, srednju životnu dob i starost – prolaze dug i težak životni put dug milijardama godina.

Dimenzije ovog "zvezdanog grada" - Galaksije su ogromne. Udaljenosti između susjednih zvijezda su u prosjeku hiljade milijardi kilometara (6*1013 km). A takvih susjeda ima više od 200 milijardi.

Ako bismo jurili s jednog kraja galaksije na drugi brzinom svjetlosti (300.000 km/sec), trebalo bi oko 100.000 godina.

Cijeli naš zvjezdani sistem polako se okreće poput džinovskog točka sastavljenog od milijardi sunaca.

Orbita Sunca

U centru Galaksije, po svemu sudeći, postoji supermasivna crna rupa (Strelac A*) (oko 4,3 miliona solarnih masa) oko koje se, verovatno, rotira crna rupa prosečne mase od 1000 do 10 000 solarnih masa sa periodom orbite od oko 100 godina i nekoliko hiljada relativno malih. Njihovo kombinovano gravitaciono djelovanje na susjedne zvijezde uzrokuje da se potonje kreću neuobičajenim putanjama. Postoji pretpostavka da većina galaksija ima supermasivne crne rupe u svom jezgru.

Centralne regije Galaksije karakterizira jaka koncentracija zvijezda: svaki kubni parsek u blizini centra sadrži više hiljada njih. Udaljenosti između zvijezda su desetine i stotine puta manje nego u blizini Sunca.

Jezgro Galaksije velikom snagom privlači sve ostale zvijezde. Ali ogroman broj zvijezda je smješten u cijelom "zvjezdanom gradu". I privlače jedni druge u različitim smjerovima, a to ima složen učinak na kretanje svake zvijezde. Stoga se Sunce i milijarde drugih zvijezda uglavnom kreću kružnim stazama ili elipsama oko centra Galaksije. Ali to je samo "u osnovi" - ako bolje pogledamo, vidjeli bismo ih kako se kreću složenijim zakrivljenim, vijugavim stazama među okolnim zvijezdama.

Karakteristike galaksije Mliječni put:

Lokacija Sunca u Galaksiji.

Gdje je u galaksiji Sunce i da li se kreće (a sa njim i Zemlja, i ti i ja)? Jesmo li u "centru grada" ili barem negdje blizu njega? Istraživanja su pokazala da se Sunce i Sunčev sistem nalaze na velikoj udaljenosti od centra Galaksije, bliže „urbanim periferijama“ (26.000 ± 1.400 svetlosnih godina).

Sunce se nalazi u ravni naše Galaksije i udaljeno je od svog centra za 8 kpc, a od ravni Galaksije za oko 25 pc (1 kom (parsec) = 3,2616 svetlosnih godina). U oblasti Galaksije u kojoj se nalazi Sunce, zvezdana gustina je 0,12 zvezda po pc3.

model naše galaksije

Brzina Sunca u galaksiji.

Brzina Sunca u galaksiji se obično razmatra u odnosu na različite referentne okvire:

u odnosu na obližnje zvijezde.

U odnosu na sve sjajne zvezde vidljive golim okom.

Što se tiče međuzvezdanog gasa.

U odnosu na centar Galaksije.

1. Brzina Sunca u Galaksiji u odnosu na najbliže zvijezde.

Kao što se brzina letećeg aviona posmatra u odnosu na Zemlju, ne uzimajući u obzir let same Zemlje, tako se i brzina Sunca može odrediti u odnosu na zvezde koje su mu najbliže. Kao što su zvezde sistema Sirijus, Alfa Kentauri, itd.

Ova brzina Sunca u galaksiji je relativno mala: samo 20 km/sec ili 4 AJ. (1 astronomska jedinica jednaka je prosječnoj udaljenosti od Zemlje do Sunca - 149,6 miliona km.)

Sunce se, u odnosu na najbliže zvijezde, kreće prema tački (apeksu) koja leži na granici sazviježđa Herkul i Lira, približno pod uglom od 25 ° u odnosu na ravninu Galaksije. Ekvatorijalne koordinate vrha = 270°, = 30°.

2. Brzina Sunca u Galaksiji u odnosu na vidljive zvijezde.

Ako uzmemo u obzir kretanje Sunca u galaksiji Mliječni put u odnosu na sve zvijezde vidljive bez teleskopa, onda je njegova brzina još manja.

Brzina Sunca u Galaksiji u odnosu na vidljive zvijezde je 15 km/sec ili 3 AJ.

Vrh kretanja Sunca u ovom slučaju također leži u sazviježđu Herkula i ima sljedeće ekvatorijalne koordinate: = 265°, = 21°.

Brzina Sunca u odnosu na obližnje zvijezde i međuzvjezdani plin

3. Brzina Sunca u Galaksiji u odnosu na međuzvjezdani gas.

Sljedeći objekat Galaksije, u odnosu na koji ćemo razmatrati brzinu Sunca, je međuzvjezdani plin.

Prostranstva svemira daleko su od toga da su tako pusta kao što se dugo mislilo. Iako u malim količinama, međuzvjezdani plin je prisutan posvuda, ispunjavajući sve kutke svemira. Međuzvjezdani plin, uz prividnu prazninu nepopunjenog prostora Univerzuma, čini skoro 99% ukupne mase svih svemirskih objekata. Gusti i hladni oblici međuzvezdanog gasa koji sadrže vodonik, helijum i minimalne količine teških elemenata (gvožđe, aluminijum, nikl, titan, kalcijum) su u molekularnom stanju, kombinujući se u ogromna polja oblaka. Obično su u sastavu međuzvezdanog gasa elementi raspoređeni na sledeći način: vodonik - 89%, helijum - 9%, ugljenik, kiseonik, azot - oko 0,2-0,3%.

Oblak međuzvjezdanog plina i prašine IRAS 20324+4057 nalik punoglavcu koji skriva zvijezdu koja raste

Oblaci međuzvjezdanog plina ne samo da mogu rotirati na uredan način oko galaktičkih centara, već imaju i nestabilno ubrzanje. Tokom nekoliko desetina miliona godina, oni sustižu jedni druge i sudaraju se, formirajući komplekse prašine i gasa.

U našoj galaksiji, glavni volumen međuzvjezdanog plina koncentrisan je u spiralnim krakovima, čiji se jedan od hodnika nalazi u blizini Sunčevog sistema.

Brzina Sunca u Galaksiji u odnosu na međuzvjezdani gas: 22-25 km/sec.

Međuzvjezdani plin u neposrednoj blizini Sunca ima značajnu intrinzičnu brzinu (20-25 km/s) u odnosu na najbliže zvijezde. Pod njegovim uticajem, vrh Sunčevog kretanja se pomera prema sazvežđu Zmije (= 258°, = -17°). Razlika u smjeru kretanja je oko 45°.

4. Brzina Sunca u Galaksiji u odnosu na centar Galaksije.

U tri gore navedene tačke, govorimo o takozvanoj neobičnoj, relativnoj brzini Sunca. Drugim riječima, posebna brzina je brzina u odnosu na kosmički referentni okvir.

Ali Sunce, njemu najbliže zvijezde i lokalni međuzvjezdani oblak uključeni su u veće kretanje – kretanje oko centra Galaksije.

A ovdje govorimo o potpuno različitim brzinama.

Brzina Sunca oko središta Galaksije je ogromna po zemaljskim standardima - 200-220 km/s (oko 850.000 km/h) ili više od 40 AJ. / god.

Nemoguće je odrediti tačnu brzinu Sunca oko centra Galaksije, jer je centar Galaksije skriven od nas iza gustih oblaka međuzvjezdane prašine. Međutim, sve više i više novih otkrića na ovom području smanjuju procijenjenu brzinu našeg Sunca. Nedavno su govorili o 230-240 km/s.

Sunčev sistem u galaksiji se kreće prema sazvežđu Labud.

Kretanje Sunca u galaksiji odvija se okomito na smjer prema centru galaksije. Otuda i galaktičke koordinate vrha: l = 90°, b = 0° ili u poznatijim ekvatorijalnim koordinatama - = 318°, = 48°. Pošto je ovo obrtno kretanje, vrh se pomera i završava puni krug u "galaktičkoj godini", otprilike 250 miliona godina; njegova ugaona brzina je ~5" / 1000 godina, tj. koordinate vrha se pomjeraju za jedan i po stepen na milion godina.

Naša Zemlja je stara oko 30 takvih "galaktičkih godina".

Brzina Sunca u Galaksiji u odnosu na centar Galaksije

Usput, zanimljiva činjenica o brzini Sunca u galaksiji:

Brzina rotacije Sunca oko centra Galaksije gotovo se poklapa sa brzinom vala kompresije koji formira spiralni krak. Takva situacija je netipična za Galaksiju u cjelini: spiralni krakovi rotiraju konstantnom ugaonom brzinom, poput žbica u kotačima, a kretanje zvijezda se odvija po drugačijem obrascu, tako da gotovo cjelokupna zvjezdana populacija diska ili ulazi unutra. spiralnih krakova ili ispada iz njih. Jedino mjesto gdje se poklapaju brzine zvijezda i spiralnih krakova je takozvani korotacioni krug, a na njemu se nalazi Sunce.

Za Zemlju je ova okolnost izuzetno važna, jer se u spiralnim krakovima dešavaju nasilni procesi koji formiraju snažno zračenje koje je destruktivno za sva živa bića. I nikakva atmosfera ga nije mogla zaštititi od toga. Ali naša planeta postoji na relativno mirnom mjestu u Galaksiji i nije bila pogođena ovim kosmičkim kataklizmama stotinama miliona (ili čak milijardi) godina. Možda je zato život mogao nastati i opstati na Zemlji.

Brzina kretanja galaksije u svemiru.

Brzina kretanja Galaksije u Univerzumu se obično razmatra u odnosu na različite referentne okvire:

U odnosu na Lokalnu grupu galaksija (brzina približavanja galaksiji Andromeda).

U odnosu na udaljene galaksije i jata galaksija (brzina kretanja Galaksije kao dijela lokalne grupe galaksija do sazviježđa Djevica).

Što se tiče reliktnog zračenja (brzina kretanja svih galaksija u dijelu Univerzuma koji nam je najbliži Velikom Atraktoru - skupu ogromnih supergalaksija).

Pogledajmo detaljnije svaku od tačaka.

1. Brzina kretanja galaksije Mliječni put prema Andromedi.

Naša galaksija Mliječni put također ne miruje, već se gravitaciono privlači i približava se galaksiji Andromeda brzinom od 100-150 km/s. Glavna komponenta brzine približavanja galaksija pripada Mliječnom putu.

Bočna komponenta kretanja nije precizno poznata i prerano je brinuti o sudaru. Dodatni doprinos ovom kretanju daje masivna galaksija M33, koja se nalazi približno u istom pravcu kao i galaksija Andromeda. Generalno, brzina naše galaksije u odnosu na baricentar Lokalne grupe galaksija je oko 100 km/s otprilike u pravcu Andromeda/Gušter (l = 100, b = -4, = 333, = 52), međutim, ovi podaci su još uvijek vrlo približni. Ovo je vrlo skromna relativna brzina: Galaksija se pomjeri vlastitim prečnikom za dvije ili tri stotine miliona godina, ili, vrlo približno, u galaktičkoj godini.

2. Brzina kretanja galaksije Mliječni put prema jatu Djevice.

Zauzvrat, grupa galaksija, koja uključuje naš Mliječni put, kao cjelinu, kreće se prema velikom jatu Djevice brzinom od 400 km/s. Ovo kretanje je takođe posledica gravitacionih sila i vrši se u odnosu na udaljena jata galaksija.

Brzina galaksije Mliječni put prema jatu Djevice

3. Brzina kretanja Galaksije u Univerzumu. Za Velikog Atraktora!

Reliktno zračenje.

Prema teoriji Velikog praska, rani Univerzum je bio vruća plazma koja se sastojala od elektrona, bariona i fotona koji se neprestano emituju, apsorbuju i ponovo emituju.

Kako se svemir širio, plazma se hladila i u određenoj fazi, usporeni elektroni su dobili priliku da se kombinuju sa usporenim protonima (jezgrima vodika) i alfa česticama (jezgrima helija), formirajući atome (ovaj proces se naziva rekombinacija).

To se dogodilo na temperaturi plazme od oko 3.000 K i približnoj starosti svemira od 400.000 godina. Više je slobodnog prostora između čestica, manje je nabijenih čestica, fotoni se više ne raspršuju tako često i sada se mogu slobodno kretati u prostoru, praktično bez interakcije s materijom.

Oni fotoni koje je tada emitovala plazma prema budućoj lokaciji Zemlje i dalje dospevaju do naše planete kroz prostor svemira koji se nastavlja širiti. Ovi fotoni čine reliktnu radijaciju, a to je toplotno zračenje koje ravnomjerno ispunjava Univerzum.

Postojanje reliktnog zračenja teorijski je predvidio G. Gamow u okviru teorije Velikog praska. Njegovo postojanje je eksperimentalno potvrđeno 1965. godine.

Brzina kretanja Galaksije u odnosu na kosmičko pozadinsko zračenje.

Kasnije je počelo proučavanje brzine kretanja galaksija u odnosu na kosmičko pozadinsko zračenje. Ovo kretanje se utvrđuje mjerenjem neujednačenosti temperature reliktnog zračenja u različitim smjerovima.

Temperatura zračenja ima maksimum u smjeru kretanja i minimum u suprotnom smjeru. Stepen odstupanja distribucije temperature od izotropne (2,7 K) zavisi od veličine brzine. Iz analize podataka opservacije proizilazi da se Sunce kreće u odnosu na kosmičku mikrotalasnu pozadinu brzinom od 400 km/s u pravcu =11,6, =-12.

Ovakva mjerenja su pokazala i još jednu važnu stvar: sve galaksije u dijelu Univerzuma koji nam je najbliži, uključujući ne samo našu lokalna grupa, ali i jato Djevice i druga jata, kreću se u odnosu na pozadinu kosmičke mikrotalasne pozadine neočekivano velikom brzinom.

Za Lokalnu grupu galaksija, to je 600-650 km/s sa vrhom u sazvežđu Hidra (=166, =-27). Čini se da negdje u dubinama Univerzuma postoji ogromna skupina mnogih superklastera koji privlače materiju našeg dijela Univerzuma. Ovaj klaster je dobio ime Great Attractor- od engleske riječi "privući" - privući.

Budući da su galaksije koje sačinjavaju Veliki Atraktor skrivene međuzvjezdanom prašinom koja je dio Mliječnog puta, mapiranje Atraktora bilo je moguće tek posljednjih godina uz pomoć radio-teleskopa.

Veliki atraktor se nalazi na raskrsnici nekoliko superjata galaksija. Prosječna gustina materije u ovoj regiji nije mnogo veća od prosječne gustine Univerzuma. Ali zbog svoje gigantske veličine, njena masa je tako velika, a sila privlačenja toliko ogromna da se ne samo naš zvezdani sistem, već i druge galaksije i njihova jata u blizini kreću u pravcu Velikog Atraktora, formirajući ogroman tok galaksija.

Brzina kretanja galaksije u svemiru. Za Velikog Atraktora!

Dakle, da sumiramo.

Brzina Sunca u galaksiji i galaksije u svemiru. Pivot table.

Hijerarhija kretanja u kojima učestvuje naša planeta:

Rotacija Zemlje oko Sunca;

Rotacija zajedno sa Suncem oko centra naše Galaksije;

Kretanje u odnosu na centar Lokalne grupe galaksija zajedno sa čitavom galaksijom pod uticajem gravitacionog privlačenja sazvežđa Andromeda (galaksija M31);

Kretanje prema skupu galaksija u sazviježđu Djevica;

Kretanje do Velikog Atraktora.

Brzina Sunca u galaksiji i brzina galaksije Mliječnog puta u svemiru. Pivot table.

Teško je zamisliti, a još teže izračunati koliko daleko se krećemo svake sekunde. Ove udaljenosti su ogromne, a greške u takvim proračunima su i dalje prilično velike. Evo šta nauka ima do danas.

Ako neko misli da riječ "scatter" ima čisto sportski, u ekstremnim slučajevima, "antibračni" karakter, onda se vara. Ima mnogo zanimljivijih interpretacija. Na primjer, Hubble kosmološki zakon ukazuje da... galaksije bježe!

Tri vrste maglina

Zamislite: u crnom, ogromnom prostoru bez vazduha, zvezdani sistemi se tiho i polako udaljuju jedan od drugog: „Zbogom! Zbogom! Zbogom!". Možda, ostavimo po strani "lirske digresije" i okrenimo se naučnim informacijama. Godine 1929. najuticajniji astronom 20. veka, američki naučnik Edvin Pauel Habl (1889-1953), došao je do zaključka da se univerzum stalno širi.

Čovek koji je ceo svoj odrasli život posvetio otkrivanju strukture kosmosa, rođen je u Maršfildu Od malih nogu je bio zainteresovan za astronomiju, iako je na kraju postao ovlašćeni pravnik. Nakon što je diplomirao na Univerzitetu Cambridge, Edwin je radio u Čikagu na opservatoriji York. U Prvom svjetskom ratu (1914-1918) borio se. Godine fronta samo su pomaknule otkriće u prošlost. Danas cijeli naučni svijet zna šta je Hablova konstanta.

Na putu ka otkriću

Vraćajući se s fronta, naučnik je skrenuo pažnju na visokoplaninsku opservatoriju Mount Wilson (Kalifornija). Tamo je primljen. Zaljubljen u astronomiju, mladić je proveo dosta vremena gledajući u sočiva ogromnih teleskopa veličine 60 i 100 inča. Za to vrijeme - najveći, gotovo fantastičan! Izumitelji su radili na uređajima skoro deceniju, postižući najveće moguće povećanje i jasnoću slike.

Podsjetimo da se vidljiva granica Univerzuma zove Metagalaksija. Prelazi u stanje u vrijeme Velikog praska (kosmološka singularnost). Moderne odredbe navode da su vrijednosti fizičkih konstanti homogene (što znači brzina svjetlosti, elementarni naboj itd.). Vjeruje se da Metagalaksija sadrži 80 milijardi galaksija (nevjerovatna brojka i dalje zvuči ovako: 10 sekstiliona i 1 septilion zvijezda). Oblik, masa i veličina - za Univerzum su to potpuno drugačiji koncepti od onih koji su prihvaćeni na Zemlji.

Misteriozne cefeide

Da bi se potkrijepila teorija koja objašnjava širenje svemira, bila su potrebna dugoročna dubinska istraživanja, složena poređenja i proračuni. Početkom dvadesetih godina XX veka, jučerašnji vojnik je konačno mogao da klasifikuje posmatrane magline odvojeno od Mlečnog puta. Prema njegovom otkriću, oni su spiralni, eliptični i nepravilni (tri vrste).

U Andromedi, spiralnoj magli koja nam je najbliža, ali ne i najbliža, Edwin je vidio Cefeide (klasu pulsirajućih zvijezda). Hubbleov zakon bliže je nego ikad svom konačnom oblikovanju. Astronom je izračunao udaljenost do ovih svjetionika i veličinu najvećeg.Prema njegovim nalazima, Andromeda sadrži oko trilion zvijezda (2,5-5 puta veće od Mliječnog puta).

Konstantno

Neki naučnici, objašnjavajući prirodu cefeida, upoređuju ih sa gumenim loptama na naduvavanje. Oni se povećavaju, pa smanjuju, zatim se približavaju, pa se udaljavaju. Radijalna brzina u ovom slučaju fluktuira. Kada se kompresuje, temperatura "putnika" raste (iako se površina smanjuje). Pulsirajuće zvijezde su neobično klatno koje će, prije ili kasnije, stati.

Kao i ostale magline, Andromedu naučnici karakterišu kao ostrvski svemirski prostor, koji podseća na našu galaksiju. Godine 1929. Edwin je otkrio da su radijalne brzine galaksija i njihove udaljenosti međusobno povezane, linearno zavisne. Utvrđen je koeficijent izražen u km/s po megaparseku, takozvana Hubble konstanta. Univerzum se širi - konstantno se mijenja. Ali u određenom trenutku u svim tačkama sistema univerzuma to je isto. U 2016. - 66,93 ± 0,62 (km/s)/Mpc.

Ideje o sistemu svemira, kontinuiranoj evoluciji, širenju, tada su dobile opservacijsku osnovu. Proces je astronom aktivno proučavao do samog početka Drugog svjetskog rata. Godine 1942. vodio je Odsjek za vanjsku balistiku na poligonu Aberdeen (SAD). Da li je o tome sanjao saradnik možda najmisterioznije nauke na svetu? Ne, on je želeo da "dešifruje" zakone skrivenih uglova dalekih galaksija! Što se tiče političkih stavova, astronom je otvoreno osudio vođu Trećeg Rajha, Adolfa Hitlera. Na kraju svog života, Hubble je bio poznat kao moćan protivnik upotrebe oružja za masovno uništenje. Ali da se vratimo na magline.

Great Edwin

Mnoge astronomske konstante se vremenom koriguju, pojavljuju se nova otkrića. Ali svi se oni ne mogu porediti sa Zakonom širenja Univerzuma. Čuveni astronom 20. veka Habl (od vremena Kopernika mu nije bio ravan!) stavlja se u ravan sa osnivačem eksperimentalne fizike Galileom Galilejem i autorom inovativnog zaključka o postojanju zvezdanog sistemi, William Herschel.

I prije nego što je Hubble zakon otkriven, njegov autor je postao član Nacionalne akademije nauka Sjedinjenih Američkih Država, kasnije akademija u različitim zemljama, ima mnogo nagrada. Mnogi su vjerovatno čuli za činjenicu da je prije više od deset godina svemirski teleskop Hubble pušten u orbitu i uspješno radi. Ovo je ime jedne od manjih planeta koje se okreću između orbite Marsa i Jupitera (asteroid).

Ne bi bilo sasvim pošteno reći da je astronom samo sanjao da ovjekovječi svoje ime, ali postoje posredni dokazi da je Edwin volio privlačiti pažnju. Postoje fotografije na kojima veselo pozira pored filmskih zvijezda. U nastavku ćemo govoriti o njegovim pokušajima da "popravi" dostignuće na nivou laureata i tako uđe u istoriju kosmologije.

Metoda Henrietta Leavitt

Čuveni britanski astrofizičar je u svojoj knjizi Kratka istorija vremena napisao da je "otkriće da se svemir širi bila najveća intelektualna revolucija 20. veka". Hubble je imao sreću da bude na pravom mjestu u pravo vrijeme. Opservatorija Mount Wilson bila je centar opservatorskog rada koji je podržao novu astrofiziku (kasnije nazvanu kosmologija). Najmoćniji Hooker teleskop na Zemlji upravo je ušao u službu.

Ali Hablovu konstantu teško da je otkrila samo sreća. Bilo je potrebno strpljenje, upornost i sposobnost da se poraze naučnici rivali. Tako je američki astronom Harlow Shapley predložio svoj model Galaksije. Već je bio poznat kao naučnik koji je odredio veličinu Mlečnog puta. Široko je koristio metodu određivanja udaljenosti od Cefeida, koristeći metodu koju je 1908. sastavila Henrietta Swan Leavitt. Ona je postavila udaljenost do objekta, na osnovu standardnih varijacija svjetlosti sjajnih zvijezda (Cepheid varijable).

Ne prašina i gas, već druge galaksije

Harlow Shapley je vjerovao da je širina galaksije 300.000 svjetlosnih godina (oko deset puta više od dozvoljene vrijednosti). Međutim, Shapley je, kao i većina astronoma tog vremena, bio siguran: Mliječni put je cijeli svemir. Uprkos sugestiji koju je prvi put dao William Herschel u 18. veku, on je delio zajedničko uverenje da su sve magline za relativno obližnje objekte samo delovi prašine i gasa na nebu.

Koliko je gorkih, hladnih noći Habl proveo sedeći ispred moćnog Hukerovog teleskopa pre nego što je uspeo da dokaže da Šepli nije u pravu. U oktobru 1923., Edwin je primijetio "bljesak" objekat u maglini M31 (sazviježđe Andromeda) i sugerirao da ne pripada Mliječnom putu. Nakon što je pažljivo pregledao fotografske ploče koje su uhvatile isto područje koje su prethodno istraživali drugi astronomi, uključujući Shapleyja, Edwin je shvatio da se radi o Cefeidi.

Cosmos Discovered

Hubble je koristio Shapleyjev metod za mjerenje udaljenosti do promjenljive zvijezde. Ispostavilo se da se procjenjuje na milione svjetlosnih godina od Zemlje, koja je daleko izvan Mliječnog puta. Sama galaksija sadrži milione zvijezda. Poznati Univerzum se dramatično proširio istog dana i - u određenom smislu - sam Kosmos je otkriven!

New York Times je napisao: "Otkrivene spiralne magline su zvjezdani sistemi. Dr. Hubbel (sic) potvrđuje stav da su one poput 'ostrvskih univerzuma' sličnih našem." Otkriće je bilo od velike važnosti za astronomski svijet, ali Hubbleov najveći trenutak tek je dolazio.

Nema statike

Kao što smo rekli, pobeda Kopernika br. 2 došla je 1929. godine, kada je klasifikovao sve poznate magline i izmerio njihove brzine iz spektra emitovane svetlosti. Njegovo zapanjujuće otkriće da se sve galaksije udaljuju od nas brzinama koje rastu proporcionalno njihovoj udaljenosti od Mliječnog puta šokiralo je svijet. Hubbleov zakon je poništio tradicionalni pogled na statični univerzum i pokazao da je on sam po sebi pun dinamike. I sam Ajnštajn je pognuo glavu pred tako neverovatnom moći zapažanja.

Autor teorije relativnosti ispravio je vlastite jednadžbe, kojima je opravdao širenje Univerzuma. Sada je Hubble pokazao da je Ajnštajn bio u pravu. Hubble vrijeme je recipročna vrijednost Hubble konstante (t H = 1/H). Ovo je karakteristično vrijeme širenja Univerzuma u ovom trenutku.

Eksplodirao i rasuo

Ako je konstanta u 2016. godini 66,93 ± 0,62 (km/s)/Mpc, tada se ekspanzija trenutno karakteriše sljedećim brojkama: (4,61 ± 0,05) 10 17 s ili (14,610 ± 0,016) 10 9 godina. I opet, malo humora. Optimisti kažu da je dobro što se galaksije "rastaju". Ako zamislite da su sve bliže, prije ili kasnije bi došlo do Velikog praska. Ali s njim je počelo rađanje svemira.

Galaksije su "jurile" (počele se kretati) u različitim smjerovima u isto vrijeme. Ako brzina uklanjanja nije bila proporcionalna udaljenosti, teorija eksplozije je besmislena. Druga derivirana konstanta je Hablova udaljenost – proizvod vremena i brzine svjetlosti: D H = ct H = c/H. U trenutnom trenutku - (1,382 ± 0,015) 10 26 m ili (14,610 ± 0,016) 10 9 svjetlosnih godina.

I opet o lopti na naduvavanje. Vjeruje se da čak ni astronomi ne tumače uvijek ispravno širenje svemira. Neki poznavaoci smatraju da nabubri poput gumene lopte, ne znajući za nikakva fizička ograničenja. Istovremeno, same galaksije ne samo da se udaljavaju od nas, već se i nasumično "bunjaju" unutar nepokretnih klastera. Drugi tvrde da udaljene galaksije "odlebde" kao fragmenti Velikog praska, ali to čine smireno.

Mogao bi biti nobelovac

Hubble je pokušavao da dobije Nobelovu nagradu. Krajem 1940-ih čak je unajmio reklamnog agenta (sada bi ga zvali PR menadžer) da promovira slučaj. Ali napori su bili uzaludni: nije bilo kategorije za astronome. Edwin je umro 1953. godine, u toku naučnog istraživanja. Nekoliko noći je posmatrao vangalaktičke objekte.

Njegov posljednji ambiciozni san ostao je neostvaren. Ali naučniku bi svakako bilo drago da je svemirski teleskop nazvan po njemu. A generacije braće u umu nastavljaju da istražuju ogroman i divan prostor. Još uvijek krije mnoge misterije. Koliko otkrića je pred nama! A Hablove derivativne konstante će sigurno pomoći jednom od mladih naučnika da postane Kopernik broj 3.

Izazivati ​​Aristotela

Šta će se dokazati ili opovrgnuti, kao kada je teorija beskonačnosti, večnosti i nepromenljivosti prostora oko Zemlje, koju je podržavao i sam Aristotel, odletela u paramparčad? Univerzumu je pripisivao simetriju i savršenstvo. Potvrdio je kosmološki princip: sve teče, sve se mijenja.

Vjeruje se da će za milijarde godina nebo biti prazno i ​​mračno. Ekspanzija će "odnijeti" galaksije izvan kosmičkog horizonta, odakle svjetlost ne može doprijeti do nas. Hoće li Hubble konstanta biti relevantna za prazan univerzum? Šta će biti sa naukom kosmologije? Hoće li nestati? Sve su ovo pretpostavke.

Crveni pomak

U međuvremenu je teleskop Hubble napravio sliku koja pokazuje da smo još daleko od univerzalne praznine. U profesionalnom okruženju postoji mišljenje da je otkriće Edwina Hubblea vrijedno, ali ne i njegov zakon. Međutim, on je bio taj koji je gotovo odmah prepoznat u naučnim krugovima tog vremena. Zapažanja o "crvenom pomaku" ne samo da su dobila pravo na postojanje, već su relevantna iu XXI vijeku.

I danas, kada određuju udaljenost do galaksija, oslanjaju se na naučnikovo superotkriće. Optimisti kažu da čak i ako naša galaksija ostane jedina, neće nam biti "dosadno". Biće milijarde patuljastih zvezda i planeta. To znači da će pored nas i dalje postojati “paralelni svjetovi” koje će trebati istražiti.

Veliki fizičari prošlosti I. Newton i A. Einstein vidjeli su Univerzum kao statičan. Sovjetski fizičar A. Fridman je 1924. godine izneo teoriju o "povlačenju" galaksija. Fridman je predvidio širenje svemira. Ovo je bio revolucionarni preokret u fizičkom predstavljanju našeg svijeta.

Američki astronom Edwin Hubble istraživao je maglinu Andromeda. Do 1923. mogao je smatrati da su njegove periferije skupovi pojedinačnih zvijezda. Hubble je izračunao udaljenost do magline. Ispostavilo se da je to 900.000 svjetlosnih godina (tačnije izračunata udaljenost danas je 2,3 miliona svjetlosnih godina). Odnosno, maglina se nalazi daleko iza Mliječnog puta - Naše Galaksije. Nakon posmatranja ove i drugih maglina, Hubble je došao do zaključka o strukturi Univerzuma.

Univerzum se sastoji od skupa ogromnih zvezdanih jata - galaksije.

Upravo oni nam se na nebu pojavljuju kao daleki magloviti "oblaci", jer pojedinačne zvijezde jednostavno ne možemo razmatrati na tako velikoj udaljenosti.

E. Hubble je uočio važan aspekt u dobijenim podacima, koji su astronomi uočili ranije, ali ga je teško protumačiti. Naime: posmatrana dužina spektralnih svetlosnih talasa koje emituju atomi udaljenih galaksija je nešto veća od dužine spektralnih talasa koje emituju isti atomi u uslovima zemaljskih laboratorija. Odnosno, u spektru emisije susjednih galaksija, kvant svjetlosti koji emituje atom za vrijeme skoka elektrona iz orbite u orbitu pomjeren je po frekvenciji u smjeru crvenog dijela spektra u poređenju sa sličnim kvantom koji emituje isti atom na zemlji. Habl je preuzeo na sebe da protumači ovo zapažanje kao manifestaciju Doplerovog efekta.

Sve posmatrane susjedne galaksije se udaljavaju od Zemlje, jer gotovo svi galaktički objekti izvan Mliječnog puta imaju crveni spektralni pomak proporcionalan brzini njihovog uklanjanja.

Ono što je najvažnije, Habl je uspeo da uporedi rezultate svojih merenja udaljenosti do susednih galaksija sa merenjima brzine njihovog uklanjanja (po crvenom pomaku).

Matematički, zakon je formulisan vrlo jednostavno:

gdje je v brzina galaksije koja se udaljava od nas,

r je udaljenost do njega,

H je Hubble konstanta.

I, iako je Habl u početku došao do ovog zakona kao rezultat posmatranja samo nekoliko nama najbližih galaksija, nijedna od mnogih novih galaksija vidljivog svemira otkrivenih od tada, sve udaljenija od Mlečnog puta, ne ispada. ovog zakona.

Dakle, glavna posljedica Hubbleovog zakona:

Univerzum se širi.

Samo tkivo svetskog prostora se širi. Svi posmatrači (i mi nismo izuzetak) sebe smatraju u centru svemira.

4. Teorija velikog praska

Iz eksperimentalne činjenice recesije galaksija procijenjena je starost Univerzuma. Ispostavilo se da je jednako - oko 15 milijardi godina! Tako je započela era moderne kosmologije.

Naravno, postavlja se pitanje: šta se dogodilo na početku? Ukupno, naučnicima je trebalo oko 20 godina da ponovo potpuno preokrenu ideje o Univerzumu.

Odgovor je predložio izvanredni fizičar G. Gamow (1904 - 1968) 40-ih godina. Istorija našeg sveta počela je Velikim praskom. Upravo to misli većina astrofizičara danas.

Veliki prasak je brz pad prvobitno ogromne gustine, temperature i pritiska materije koncentrisane u veoma maloj zapremini Univerzuma. Sva materija svemira bila je sabijena u gustu grudu protomaterije, zatvorenu u vrlo malom volumenu u poređenju sa trenutnom skalom Univerzuma.

Ideja o svemiru, koja je nastala iz supergustog ugruška supervruće materije i od tada se širi i hladi, naziva se teorija Velikog praska.

Danas ne postoji uspješniji kosmološki model nastanka i evolucije Univerzuma.

Prema teoriji Velikog praska, rani svemir se sastojao od fotona, elektrona i drugih čestica. Fotoni su u stalnoj interakciji sa drugim česticama. Kako se svemir širio, hladio se, a u određenoj fazi elektroni su počeli da se spajaju sa jezgrima vodika i helijuma i formiraju atome. To se dogodilo na temperaturi od oko 3000 K, a približna starost svemira je 400 000 godina. Od tog trenutka, fotoni su se mogli slobodno kretati u prostoru, praktično bez interakcije sa materijom. Ali ostali su nam "svjedoci" tog doba - to su reliktni fotoni. Vjeruje se da je reliktno zračenje sačuvano od početnih faza postojanja Univerzuma i da ga ravnomjerno ispunjava. Kao rezultat daljeg hlađenja zračenja, njegova temperatura se smanjila i sada iznosi oko 3 K.

Postojanje CMB je teorijski predviđeno u okviru teorije Velikog praska. Smatra se jednom od glavnih potvrda teorije Velikog praska.