Структуры и масштабы вселенной: Строение и масштабы Вселенной

Содержание

Строение и масштабы Вселенной — О’Пять пО физике!

Основные понятия

Космология – учение о Вселенной в целом, основанное на результатах исследований, доступных для астрономических наблюдений.

Вселенная – весь существующий материальный мир, безграничный во времени и пространстве и бесконечно разнообразный по формам, которые принимает материя в процессе своего развития.

Вселенная безгранична, но не бесконечна.

Метагалактика – часть Вселенной, доступная для астрономических наблюдений (т.е. те галактики, скорость «убегания» от нас которых меньше скорости света)

Вселенная существует около 15 млрд лет.

Существующие знания о Вселенной основаны на астрономических наблюдениях и на предположении о том, что законы природы, установленные на Земле, могут быть применены ко всей Вселенной.

Систематические целенаправленные наблюдения за Вселенной ведутся с момента появления первых телескопов (1609-1610 годы.

Галилей).

Начиная с 1931 года, для изучения Вселенной используют также методы радиолокации – по отраженному радиосигналу определяют положение и скорость движения космического объекта.

Строение и масштабы Вселенной

Наиболее распространённым типом небесных тел являются звезды.

Невооружённым глазом в безлунную ночь можно видеть над горизонтом около 3 тыс. звёзд.

В настоящее время астрономы определили положения нескольких миллионов звезд и составили их каталоги.

Около 240 звезд имеют собственные имена (Вега, Альтаир, Сириус, Полярная и пр.)

Звезды распределены на небе не равномерно, а отдельными компактными группами – созвездиями. Под созвездиями понимают область неба в пределах некоторых установленных границ. Это сделано для удобства ориентировки на небесной сфере и обозначения звезд. Всё небо разделено на 88 созвездий.

Группы звёзд в созвездиях имеют устойчивую конфигурацию, т.е. взаимное расположение звезд в созвездии не изменяется с течением времени.

Есть три группы созвездий по происхождению их названий:

1. Связанные с древнегреческой мифологией

2. Связанные с предметами, на которые похожи фигуры, образуемые яркими звездами созвездий (Стрела, Треугольник, Весы, Лев, Рак, Скорпион, Большая медведица и др.)

Иногда в созвездии выделяют группу звезд с названием, отличным от названия созвездия – астеризм (например, Ковш в созвездии Малая Медведица).

Гигантские звёздные системы, состоящие из сотен миллиардов звёзд образуют галактику.

Солнечная система и окружающие её звезды составляют ничтожную часть нашей Галактики – Млечный Путь.

Ближайшие соседи нашей Галактики – Туманность Андромеды, Большие Магеллановы облака и Малые Магеллановы облака.

Кроме звёзд в состав галактик входят туманности – газопылевые скопления (межзвёздный газ, состоящий из атомарного водорода, и космическая пыль)

Американский астрофизик Э. Хаббл предложил следующую классификацию галактик:

Эллиптические галактики имеют форму сплюснутых сфероидов. Состоят в основном из старых звезд.

Спиральные галактики имеют форму спирали (Млечный Путь, Туманность Андромеды). В рукавах спиральных галактик находятся молодые звезды, идут процессы образования новых звезд.

Галактики неправильной формы (Магеллановы облака). Имеют разнообразную форму.

Млечный Путь относится к типу спиральных галактик, содержит около 150 миллиардов звезд (Солнцу около 4-4,5 млрд лет). 95% массы Галактики расположено около галактической плоскости. Поэтому если смотреть с торца, млечный Путь сосредоточен почти в одной плоскости. Экваториальная плоскость окружена звёздными скоплениями, которые называют «шаровыми скоплениями».

Пространство между галактиками и звездами внутри галактик заполнено очень разреженным веществом: межзвёздным газом, космической пылью, элементарными частицами, а также электромагнитным излучением.

В каждом кубическом сантиметре межзвездноо пространства в среднем находится один атом вещества. Для сравнения, в воздухе при нормальных условиях около 10¹⁹ молекул в 1 см³.

При самом высоком вакууме, который может быть получен в лабораторных условиях (порядка 10^-12 мм. рт. ст.) в 1 см³ содержится сто тысяч молекул.

Расстояния между звездами внутри галактик значительно больше размеров самих звезд.

Расстояния между галактиками сравнимы с размерами самих галактик.

Масштабы Вселенной столь велики, что использовать единицы длины, принятые в СИ, неудобно. Например, размеры нашей Галактики таковы, что луч света, распространяясь со скоростью 300000 км/с проходит расстояние от одного ее края до другого за сто тысяч лет.

В старой научной литературе:

Астрономическая единица (1 а.е.) – средний радиус орбиты Земли при её обращении вокруг Солнца.

1 а.е. = 150 млн км (расстояние от Солнца до Земли)

Наиболее удалённая от Солнца планета, Плутон, отстоит от него на расстоянии 40 а.е. Это размер Солнечной системы.

В популярной литературе:

Световой год – расстояние, которое свет проходит за одни земной год.

1 с.г. = 10000 млрд км = 10 трлн. км.

В современной научной литературе:

Парсек (пк) – параллакс-секунда.

Секунда – единица измерения угла.

Параллакс – видимое изменение положения предмета вследствие перемещения точки наблюдения.

В астрономии различают:

· Суточный параллакс

· Годичный параллакс

· Вековой параллакс (оборот Солнца относительно ядра галактики)

По параллаксу небесных светил методами тригонометрии определяют расстояние до этих светил.

Парсек – расстояние, с которого радиус земной орбиты виден под углом в одну угловую секунду.

1 пк = 206265 а.е. = 3,3 с.г. = 33 мрлн км.

Самая близкая к Солнцу звезда – Проксима Центавра удалена от него на 1,3 пк.

Солнце удалено от центра нашей Галактики на расстояние 8000 пк.

Диаметр Млечного Пути составляет 40000 пк.

Самая близкая звезда в созвездии Андромеды находится на удалении 720000 пк.

Средняя плотность галактик в наблюдаемой части Вселенной – около 8-10 тысяч на один кубический миллион парсеков.

Типичная скорость относительного движения галактик – коло 1000 км/с

Оценочное время вероятного столкновения галактик составляет около 10¹³ лет, что больше времени существования Вселенной в 1400 раз.

Пример Редже (итальянский физик; книга «Этюды о Вселенной»).

Пошаговое путешествие во Вселенной.

Следующий шаг больше предыдущего в 10000 раз. Сколько шагов до края Вселенной?

1й шаг – 4 м, потолок; 2й – 40 км, стратосфера; 3й – 400000 км, луна; 4й – 40 млрд км, граница Солнечной системы; 5й – 4,3 с.г., Альфа-Центавра; 6й – 40000 с.л., ядро Галактики; 7й – 400 млн с.л., центр космоса; 8й не получится – 40 млрд с.л. – но Вселенная родилась лишь 15 млрд лет назад.

Структура и масштабы Вселенной — презентация онлайн

Астрономия
Структура и масштабы
вселенной
Кудашкина Полина
11 класс
Сафонова Елизавета
11 класс
Содержание:
1. Что изучает астрономия.
2. Каковы методы изучения Вселенной.
3. Каковы современные представления о Вселенной.
Что такое астрономия?
Астрономией называют науку о Вселенной, определяющую
расположение, структуру и образование небесных тел. В
современное время она включает в себя несколько разделов:
1. астрометрию, которая изучает расположение и движение космических
объектов;
2. небесную механику – определение массы и формы звезд, изучение законов
их передвижения под воздействием сил тяготения;
3. теоретическую астрономию, в рамках которой ученые разрабатывают
аналитические и компьютерные модели небесных тел и явлений;
4. астрофизику – изучение химических и физических свойств
космических объектов.
Изучение вселенной:
Вселенная – это огромнейшее и неисследованное место, не
имеющее строгого определения понятие в астрономии и
философии. Однако, астрономически ее можно описать как
совокупность наблюдаемых и ненаблюдаемых, материальных и
нематериальных объектов, силовых полей и прочего, содержащегося
в окружающем нас пространстве, включая само пространство и
исключая то, что находится за его границами, если таковые
существуют. Иначе говоря, Вселенная — это все, что нас окружает.
Согласно современным представлениям, Вселенная родилась в
результате Большого взрыва 13,9 млрд лет назад, и, таким образом,
ее радиус не должен превышать 13,9 млрд световых лет. Вселенная
заполнена как минимум 1 600 000 обнаруженных галактик,
организованных в ячеистую структуру. Стенки ячеек образованы из
сверхскоплений галактик, внутри стенок — пустота, войды.
Сверхскопления галактик, в свою очередь, состоят из галактических
скоплений, а те — из локальных групп галактик. Галактики состоят
из множества различных объектов: черных дыр, звезд, межзвездного
газа и т. д.
Методы изучения вселенной:
1. Изучение метеоритов. метеориты представляют собой осколки
разрушившихся планет. Поэтому по составу метеоритов можно судить
о веществе космических тел. В метеоритах химических элементов,
которые отсутствуют на Земле, не обнаружено. Изучая метеориты,
можно сделать некоторые выводы о составе и строении внутренних
частей Земли, так как по происхождению Земля и планеты солнечной
системы едины.
2.
Изучение космического пространства при помощи телескопов.
Современные телескопы позволяют изучать пространство, удаленное
от Земли на расстояние до полутора миллиардов световых лет.
С помощью телескопов можно фотографировать космические тела и
определенные участки неба. В комбинации с различными специальными
приборами телескопами определяют яркость блеска, температуру, рельеф
поверхности и другие особенности космических тел.
При помощи телескопов можно изучать спектры светил, а по характеру
спектра делать выводы о химическом составе вещества небесных тел и
типах реакций, протекающих на них.
3. Изучение космического пространства при помощи ракет, искусственных
спутников и космических кораблей. Начало этому методу изучения
космического пространства было положено в нашей стране 4 октября 1957 г.
в связи с запуском первого в мире искусственного спутника Земли. Последние
достижения нашей науки и техники позволили снаряжать пилотируемые
космические корабли, рассчитанные на несколько космонавтов.
Искусственные спутники и космические ракеты оборудуются специальными
приборами, фиксирующими и передающими научную информацию на Землю.
Пилотируемые космические корабли, на борту которых находятся ученые
различных специальностей, позволяют значительно расширить программу
изучения космического пространства.
Современные представления о Вселенной:
1. Своеобразие глобального эволюционизма.
Астрономические наблюдения доказывают, что материя во Вселенной
находится в непрерывном развитии. Это относится к ее разнообразным
формам и состояниям — от газовых и пылевидных космических образований,
имеющих очень малую плотность, до сверхплотных объектов, таких,
например, как «черные дыры»; от звезд и звездных объединений до огромных
по размерам галактик. Постоянное качественное изменение форм и видов
материи проводит к важному следствию: различные объекты Вселенной не
могли возникнуть одновременно, а формировались в разные эпохи ее
глобальной эволюции.
Космология-область науки, в которой изучает происхождение и
развитие небесных тел и их систем. Условно она разделяется на
планетную космологию и звездную. Космология же рассматривает
Вселенную как единое целое. Поэтому важное значение
космологических концепций состоит в том, что они дают
представление об общих закономерностях строения и эволюции
Вселенной, выступая основными элементами познания бесконечного
материального мира.
Глобальный эволюционизм базируется на современной космологии.
Космология же является одним из трех разделов естествознания,
которые находятся на стыке (пересечении) различных наук:
астрономии, физики, математики. Здесь используются методы
исследования и концепции, существенно различаются по своему
характеру. Сегодня эволюция Вселенной является научным фактом,
основанным на концептуальных положениях физики и всесторонне
подтвержденным многочисленными астрофизическими
наблюдениями.
2. Основы современной космологии.
Научная космология формируется в XX веке, а еe зарождение связанно с
именем А. Эйнштейна, создавшего в 1916 г. Релятивистскую теорию
тяготения (общую теорию относительности), которая стала
теоретическим фундаментом науки о строении Вселенной. Он разработал
стационарную замкнутую сферическую модель Вселенной, характерной
чертой которой была конечность пространственного сечения, хотя с точки
зрения внутренней геометрии это пространство представлялось
неограниченным. В своей концепции Эйнштейн связал между собой
пространство и время в единую ценность — пространственно-временной
континуум (ПВК). ПВК Эйнштейна можно представить в виде
четырехмерного цилиндрического мира с конечным трехмерным
пространственным сечением и неограниченной осью времени.
Современный этап развития космологического знания начинается с
работ замечательного российского ученого А.А. Фридмана.
Основываясьна теории Эйнштейна, он в 1922 г. Доказал, что
Вселенная не остается постоянной, неизменной во времени, а
должна либо расширяться, либо сжиматься. На базе фридмановских
решений возможно построение трех типов моделей Вселенной, вид
которых определяется средней плотностью материи. Если
плотность материи равна критической rкр10г/см3, то
пространство не искривляется, его геометрия евклидова, а
Вселенная равномерно расширяется в бесконечность. В настоящее
время пока еще не установлена средняя плотность космической
материи, а следовательно невозможно с достаточной
достоверностью указать, какому типу фридмановских моделей
соответствует наша Вселенная.
Концепция А.А. Фридмана получила в 1929 г. Свое блестящее
подтверждение: американский астроном Э. Хаббл, благодаря
многочисленным наблюдениям установил факт расширения
Вселенной, проявляющийся в разбегании (разлете) галактик. Данное
открытием стало одним из величайших достижений современного
естествознании, посредством которого была доказана глобальная
эволюция вселенной.
Концепция происхождения Вселенной в результате Большого взрыва
стала в настоящее время общепринятой, а астрономы дали ей
название «стандартной модели». Начальное стремительное
расширение Вселенной характеризовалось колоссальными
плотностью, давлением и температурой (100 млрд. градусов по
Цельсию). В таких условиях никакие формы жизни зародиться не
могли, существовали лишь элементарные частицы в виде
ионизированной плазмы. Поэтому данная концепция научно
обосновывает тот факт, что живая материя а затем и разум могли
появиться только на определенном этапе эволюции самой
Вселенной, когда для этого сформировались естественные
предпосылки.Спонтанное расширение Вселенной (большой взрыв)
имеет коренное отличие от взрывных процессов окружающего нас
макромира, где вещество разлетается сквозь пространство.
3. Крупномасштабная структура Вселенной
Крупномасштабную структуру нашей Вселенной составляют галактики гигантские звездные системы. Вся ранняя Вселенная состояла из
разреженного вещества (газа), именно космический газ, в основном водород,
определяет важнейшие особенности звездных систем. Из этого газа и сейчас
рождаются звезды, сотни миллиардов которые образуют нашу
галактику.Далекие звездные системы — галактики, а так же их скопления
являются наибольшими структурными единицами Вселенной, размеры этих
скоплений и количество содержащих в них галактик различны. Большие
скопления содержат до тысячи галактик и имеют громадные
пространственные размеры. Среднее же расстояние между ними примерно в
десять раз больше, чем размеры самих этих галактических скоплений.Раньше
считалось, что вся космическая материя сосредоточенна в святящихся
галактиках, но в настоящее время выдвигаются гипотезы невидимого
вещества, скрытая масса которого, вероятно занимает основную часть
Вселенной.
Наша Вселенная эвалюционирует процессы изменения в ней происходили
миллиарды лет назад, происходят они и в настоящее время, но уже не в
таком быстром темпе. Сегодня астрономы фиксируют взрывы сверхновых
звезд, преобразовывания галактических системах. вещество здесь
постепенно перерабатывается благодаря ядерным реакциям, идущим в
звездах: водород превращается в гелий, а в последующем — в более тяжелые
химические элементы. Сами же галактики стремительно разлетаются друг
от друга из-за расширения пространства Вселенной. Скорость их удаления
от нашей Галактики достигает колоссальной -100 км/с., причем, чем дальше
галактики от нас тем выше скорость их удаления. Зависимость между
скоростью удаления галактики и расстоянием до нее предсказывается
концепцией расширяющиеся вселенной. С точки зрения ее внутренней
структуры процесс расширения представляет собой равномерное
растяжение трехмерной сети, образованной галактическими скоплениями,
вместе с увеличением размеров ячеек пустоты между ними.
1 . Эволюция галактик.
Образование галактик рассматривают как естественный этап
эволюции Вселенной, происходящих под действием гравитационных
сил. По-видимому, 14 млрд лет назад в первичном веществе началось
обособлений протоскоплений (просто – от греческого первый). В
протоскоплениях в ходе разнообразных динамических процессов
происходило выделение групп галактик. Многообразие форм
галактик связано с разнообразием начальных условий образования
галактик.
5 интересных фактов о космосе:
1. Вокруг Земли вращается более 8 тысяч единиц космического
мусора.
2. Луч света от Солнца до Земли добирается всего за 8 минут, но
фотону требуются сотни тысяч лет, чтобы добраться от
ядра звезды к его поверхности.
3. 99% массы Солнечной системы составляет масса Солнца.
4. Если заплакать в космосе, слезы останутся на глазах и лице.
(математичка, ты довольна?)
5. В космосе нет звуков, так как нет воздуха, в котором
распространялись бы звуковые волны.( это значит, что ты не
услышишь, как на тебя кричит математичка из-за очередной
двойки).
Спасибо за внимание

Структура и масштабы Вселенной — презентация онлайн

1. Структура и масштабы вселенной

Астрономия. Урок 1.

2.

Астрономия – это наука о небесных телах (от древнегреческих слов астон – звезда и номос – закон)Она изучает видимые и действительные движения и законы,
определяющие эти движения , форму, размер, массу и рельеф
Поверхности, природу и физическое состояние небесных тел,
взаимодействие и их эволюцию.

3. Изучение вселенной

Число звезд в галактике исчисляется в триллионах. Самые многочисленные
звезды – это карлики с массами примерно в 10 раз меньше Солнца. Кроме
одиночных звезд и их спутников ( планет ), в состав Галактики входят
двойные и кратные звезды, а также группы звезд, связанные силой тяготения
и движущиеся в пространстве как единое целое, называемое звездными
скоплениями. Некоторые из них можно отыскать на небе в телескоп, а
иногда и не вооруженным глазом. Такие скопления не имеют правильной
формы; их в настоящее время известно более тысячи. Звездные скопления
делятся на рассеянные и шаровые. В отличие от рассеивающих звездных
скоплений, состоящих в основном из звезд, которые принадлежат главной
последовательности, шаровые скопления содержат красные и желтые
гиганты и сверхгиганты.

Обзоры неба, выполненные рентгентовскими
телескопами, установленными на специальных искусственных спутниках
Земли, привели к открытию рентгентовского излучения многих шаровых
скоплений.

4. Строение галактики

Подавляющая часть звезд и диффузной материи Галактики занимает
линзообразный объем. Солнце находится на расстоянии около 10.000 Пк от
центра Галактики, скрытого от нас облаками межзвездной пыли. В центре
Галактики расположено ядро, которое в последнее время тщательно
исследуется в инфракрасном, радио- и рентгеновском диапазонах волн.
Непрозрачные облака пыли застилают от нас ядро, препятствуя визуальным
и обычным фотографическим наблюдениям этого интереснейшего объекта
Галактики. Если бы мы могли взглянуть на галактический диск «сверху», то
обнаружили бы огромные спиральные ветви,
в основном содержащие наиболее горячие и яркие звезды, а также
массивные газовые облака. Диск со спиральными ветвями образует основу
плоской подсистемы Галактики.

А объекты, концентрирующиеся к ядру
Галактики и лишь частично проникающие в диск, относятся к сферической
подсистеме. Это и есть упрощенная форма строения Галактики.

5. Типы галактик

1 Спиральные. Это 30% галактик. Они бывают двух видов. Нормальные и
пересеченные.
2 Эллиптические. Считается, что большинство галактик имеет форму
сплющенной сферы. Среди них есть шаровые и почти плоские. Самая
большая из известных эллиптических- галактика М87 в созвездии Девы.
3 Не правильные. Многие галактики имеют клочковатую форму без ярко
выраженного контура. К ним относится Магеланово Облако Нашей
Местной группы.

6. Солнце

Более того, изучение Солнца вносит огромный
вклад в понимание устройства Вселенной в целом, особенно тех ее элементов,
которые аналогичны по своей сути и принципам «работы».

7. Солнце

Солнце — это объект, существующий, по
человеческим меркам, очень давно.
Его формирование началось примерно 5
миллиардов лет назад. Тогда на месте
Солнечной системы находилось обширное
молекулярное облако.
Под воздействием сил гравитации в нем начали
возникать завихрения, подобные земным
смерчам. В центре одного из них вещество (в
основном это был водород) начало уплотняться,
и 4,5 млрд лет назад тут появилась молодая
звезда, которая спустя еще продолжительный
период времени получила имя Солнце.
Вокруг него постепенно стали формироваться
планеты — наш уголок Вселенной начал
приобретать привычный для современного
человека вид. —

8. Жёлтый карлик

Солнце — это не уникальный объект. Его относят к классу желтых карликов,
сравнительно небольших звезд главной последовательности.

Срок
«службы», отпущенный таким телам, составляет примерно 10 миллиардов
лет. По меркам космоса, это совсем немного. Сейчас наше светило, можно
сказать, в самом расцвете сил: еще не старое, уже не молодое — впереди
еще полжизни.

9. Строение солнца

10. Световой год

Световой год – это то расстояние, которое проходит свет за один год. Международный астрономический
союз дал свое объяснение световому году – это то расстояние, которое проходит свет в вакууме, без
участия гравитации, за юлианский год. Юлианский год равен 365 суткам. Именно эта расшифровка
используется в научной литературе. Если брать профессиональную литературу, то тут расстояние
рассчитывается в парсеках или кило- и мегапарсеках.
До 1984 года световым годом считалось расстояние, которое проходит свет за один тропический год.
Новое определение отличается от старого всего лишь на 0,002%. Особого различия между определениями
нет.
Имеются конкретные цифры, которые определили расстояние световых часов, минут, дней и т.

д.
Световой год равен 9 460 800 000 000 км,
месяц — 788 333 млн. км.,
неделя — 197 083 млн. км.,
сутки — 26 277 млн. км,
час — 1 094 млн. км.,
минута — около 18 млн. км.,
секунда — около 300 тыс. км.

11. Галактика Созвездие Девы

Лучше всего Деву можно рассмотреть в
начале весны, а именно в марте —
апреле, когда оно переходит в южную
часть горизонта. Благодаря тому, что
созвездие
имеет
внушительные
размеры, Солнце в нем находится
больше месяца – начиная с 16
сентября и вплоть до 30 октября. На
старинных звездных атласах Деву
представляли, как девушку с колоском
пшеницы в правой руке. Однако не
каждый
способен
разглядеть
в
хаотичной россыпи звезд именно
такой образ. Тем не менее, найти
созвездие Девы на небе не так уж
сложно. В ее составе есть звезда
первой величины, благодаря яркому
свету которой Деву можно легко
разыскать среди прочих созвездий.

12.

Туманность Андромеды• Ближайшая к Млечному Пути большая галактика.
• Содержит примерно 1 триллион звёзд, что в 2,5-5 раз больше
Млечного Пути. Расположена в созвездии Андромеды и отдалена
от Земли на расстояние 2,52 млн св. лет. Плоскость галактики наклонена
к лучу зрения под углом 15°, её видимый размер — 3,2 × 1,0°, видимая
звёздная величина — +3,4m.

13. Млечный путь

световых лет (один такой
световой год составляет десять триллионов
километров). Толщина звездного скопления — 15 тыс.,
а глубина — около 8 тыс. световых лет. Сколько весит
Млечный Путь? Это (определение его массы — весьма
сложная задача) подсчитать не представляется
возможным. Сложности вызывает определение
массы темной материи, которая не вступает во
взаимодействие с электромагнитным излучением. Вот
почему астрономы окончательно не могут ответить на
данный вопрос. Но существуют грубые подсчеты,
согласно которым, вес Галактики находится в пределах
от 500 до 3000 млрд масс Солнца

14. Ядро Млечного Пути

В центральной части ядра Млечного Пути расположена сверхмассивная черная
дыра. Этот участок космического пространства, вес которого равен массе трех миллионов солнц,
имеет мощнейшую гравитацию. Вокруг него вращается еще одна черная дыра, только меньшего
размера. Такая система создает настолько сильное гравитационное поле, что находящиеся
неподалеку созвездия и звезды совершают движение по весьма необычным траекториям. У центра
Млечного Пути есть и другие особенности. Так, для него характерно большое скопление звезд.
Причем расстояние между ними в сотни раз меньше, чем то, которое наблюдается на периферии
образования.
Ядро Млечного Пути

16. Туманность Северная Америка

17. Туманность Пеликан

18. Крабовидная туманность

Структура и масштабы Вселенной. — Студопедия.Нет

Задание на 02.06.2020

Дата	Дисциплина	Учебная группа	Пара	Тема занятия	Задания	Домашнее задание
02. 06.2020	Астрономия	1ТМ	3	Лекция Предмет астрономии. История развития астрономии.	1. Изучить теоретический материал лекции (конспект лекции см. ниже). 2. Обобщив и систематизировав изученный материал, законспектировать учебный материал по плану. Учебный материал по дисциплине «Астрономия» можно писать в тетрадях по физике, сделав соответствующий заголовок «Астрономия». 3. Фото выполненного задания отправить на электронный адрес [email protected] в срок до 04.06.2020 (включительно).	Выучить конспект. Самостоятельная работа: ознакомиться с астрономическими новостями на сайте http://www.astronet.ru/.

Образец оформления задания в тетрадях.

АСТРОНОМИЯ

02.06.2020

Предмет астрономии. История развития астрономии.

План

1. Предмет астрономии. История развития астрономии.

2. Структура и масштабы Вселенной.

3. Разделы астрономии.

Введение в астрономию

Лекция №1. Предмет астрономии. История развития астрономии.

Цель: получение представлений об астрономии как науке, рассмотрение связи с другими науками; ознакомление с историей развития астрономии.

Задачи:

– узнать, что такое астрономия и что она изучает;

– познакомиться с главными особенностями астрономии, узнать, как возникла эта наука, и охарактеризовать её главные периоды развития;

– получить представление о структуре и масштабах Вселенной;

– познакомиться с основными разделами астрономии.

План

1. Предмет астрономии. История развития астрономии.

2. Структура и масштабы Вселенной.

3. Разделы астрономии.

Литература:

1. Воронцов-Вельяминов Б.А. Астрономия. 11 кл.: Учеб. для общеобразоват. учеб. заведений / Б.А. Воронцов-Вельяминов, Е.К. Страут. – 4-е изд., стереотип. – М. : Дрофа, 2003. – 224 с.

2. Порфирьев В.В. Астрономия : Учеб. для 11 кл. общеобразоват. учреждений В.В. Порфирьев. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : 2003. – 174 с.

Вопрос для самоконтроля:

1. Что изучает астрономия?

2. С какой наукой тесно связана астрономия?

3. Назовите три фактора, стимулировавших зарождение и развитие астрономии.

4. Какие практические вопросы она помогала решать?

5. Какой из стимулов развития астрономии для Вас самый убедительный? Почему?

6. Кто из древнегреческих ученых разработал первую, достаточно стройную картину мироздания? (Аристотель.)

7. Охарактеризуйте геоцентрическую модель мира.

8. Охарактеризуйте гелиоцентрическую модель мира.

9. Назовите имена выдающихся астрономов и их вклад в развитие астрономии.

10. Какой ученый в России пропагандировал идеи гелиоцентризма?

11. Как переводится с греческого языка слово «планета»?

12. Охарактеризуйте известные вам разделы астрономии.

13. Что такое астрология?

14. Почему, по Вашему мнению, астрология не является наукой?

15. Как именно астрономия влияет на формирование мировоззрения человека?

Предмет астрономии. История развития астрономии.

Астрономия (от греч. «astron» – «звезда», «nomos» – «закон») – наука о небесных телах и их системах, о законах их движения, строения и развития, а также о строении и развитии Вселенной в целом.

Сейчас известно, что во Вселенной кроме звезд существует еще много других космических тел и их систем – планет, астероидов, комет, галактик, туманностей. Поэтому астрономы изучают все объекты, которые расположены за пределами Земли, и их взаимодействие между собой. Слово «космос» в переводе с греческого означает порядок, в отличие от хаоса, где царит беспорядок. То есть еще в Древней Греции ученые понимали, что во Вселенной действуют законы, поэтому на небе существует определенный порядок. В наше время под словом космос мы представляем себе Вселенную.

Астрономия изучает всю совокупность небесных светил: планеты и их спутники, кометы и метеорные тела, Солнце, звезды, звездные скопления, туманности, галактики, а также вещества и поля, которые заполняют пространство между светилами.

Астрономия – одна из древнейших наук. Первые астрономические записи, найденные в древнеегипетских гробницах, датируются ХХ-ХVII вв. до н.э. Так, известно, что уже за 3000 лет до н.э. египетские жрецы по первому утреннему появлению ярчайшей звезды земного звездного неба Сириус определяли время наступления разлива реки Нил. В древнем Китае за 2000 лет до н.э. видимые движения Солнца и Луны были так хорошо изучены, что китайские астрономы предсказывали наступление солнечных и лунных затмений.

Было, по крайней мере, три причины, которые обусловили и стимулировали зарождение и развитие астрономии.

Первый и, безусловно, самый древний стимул – это практические потребности людей. Для первобытных кочевых племен, которые занимались охотой, очень важным обстоятельством было чередование темных безлунных и светлых лунных ночей, что требовало наблюдений за изменением фаз Луны.

С ритмической сменой времен года был связан летний цикл жизни земледельцев. Для народов Междуречья, Египта, Китая очень важным было предсказание разливов крупных рек, в долинах которых они жили. А это требовало как наблюдений за высотой Солнца над горизонтом в течение года, так и сопоставления событий на Земле с видом звездного неба. Опираясь на эти наблюдения, люди уже издавна разработали определенные системы отсчета времени – календари. Наблюдая за восходом Солнца утром и его заходом вечером, они смогли выделить для ориентации в пространстве одно из главных направлений – направление восток-запад. Слово «ориентироваться» происходит от латинского «ориенс», что означает «восток», а также «восход Солнца». Для ориентации ночью люди запоминали расположение на небе ярких звезд и их отдельных характерных групп, выясняли условия видимости светил на небе в течение года.

Вторым стимулом для тщательных наблюдений звездного неба, а в целом – для накопления астрономических знаний и развития астрономии, были астрологические предсказания.

Уже в III тыс. до н.э. древние вавилоняне внимательно следили за движением так называемых «блуждающих светил», которые, в отличие от неподвижных звезд, не сохраняли постоянное положение на небе, а двигались, перемещаясь из созвездия в созвездие. От древних греков до нас дошло их общее название – планеты, от римлян – собственные названия: Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн. К числу планет в те времена относили еще и Солнце и Луну, потому что они также «блуждали» по небу.

Не зная истинных причин движения планет на небе, древние наблюдатели составили представление, согласно которому Солнце, Луна и упомянутые пять светил является «предвестниками воли богов». Например, на клинописных табличках, датируемых 2300 до н.э., написано: «Если Венера появляется на востоке в месяце Айяр и Большие и Малые Близнецы окружают ее, и все четыре, как и она, темные, царь Элама будет поражен болезнью и не останется в живых».

Более 4000 лет назад зародилась астрология – необоснованные с позиций современной науки попытки по положению планет на небе предвидеть ход событий на земле, погоду, урожай, мир или войну для государства, судьбу правителя, а впоследствии – и каждого человека

Третьим, наверное, самым главным стимулом для развития астрономии было неудержимое желание человеческой мысли проникнуть в суть вещей, понять настоящее положение Земли и человека во Вселенной, познать законы, по которым движутся светила и которые определяют их рождение, строение и дальнейшее развитие. То есть астрономия удовлетворяла потребность человека в объяснении происхождения и развития окружающего мира.

Играя огромную мировоззренческую роль, астрономия всегда занимала видное место в духовной жизни человечества.

Вот что писал по этому поводу А. Пуанкаре: «Астрономия полезна, потому что она возвышает нас над нами самими; она полезна, потому что она величественна; она полезна, потому что она прекрасна. Она показывает нам, какой ничтожный человек телом и как величественен он духом, ибо ум его в состоянии постичь сияющие бездны, где его тело – лишь темная точка, в состоянии наслаждаться их безмолвной гармонией. Так приходим мы к осознанию своего могущества, и это осознание … делает нас сильнее».

Астрономия зарождалась в разных уголках планеты: в Междуречье, Китае, Египте – везде, где, осознав себя, человек организовывал свою жизнь в определенной общности. Конечно, в те времена ответы на вопросы о строении и происхождении окружающего мира и о месте Земли в нем люди давали на основании своих непосредственных впечатлений и ощущений. Поэтому не случайно сложилось представление о том, что Земля неподвижна и находится в центре мира. Как очевидный факт принималось, что Солнце, Луна и весь небосвод вращаются вокруг нее.

Долгое время у людей не было оснований сомневаться даже в том, что Земля плоская. Земля издавна считалась центром мироздания. Землю удерживала какие-то мифические животные – черепахи, слоны, киты. Первый древнегреческий философ Фалес Милетский считал, что земля плавает в мировом океане.

Результаты длительных наблюдений, в частности видимых движений Луны, Солнца, планет, передавались из поколения в поколение. Со временем они помогли смоделировать движения этих светил и благодаря этому вычислять их положение среди звезд на много лет вперед. Совершенно это удалось сделать греческому ученому Клавдию Птолемею около 150 г. н.э. Его геоцентрическая модель мира была так тщательно проработана, что ее использовали почти 1500 лет.

Первая научная геоцентрическая система мира начала формироваться в трудах Аристотеля и других ученых древней Греции. Свое завершение она получила в работах древнегреческого астронома Птолемея. Согласно этой системе в центре мира расположена Земля (от греч. Гея – Земля), откуда и название геоцентрическая. Вселенная ограничена хрустальной сферой, на которой расположены звезды. Между Землей и сферой движутся планеты, Солнце и Луна (рис. 1). Древние считали, что равномерное круговое движение – это идеальное движение, и что небесные тела именно так и движутся.

Но наблюдения показывали, что Солнце и Луна движутся неравномерно и для устранения этого очевидного противоречия, пришлось предположить, что они движутся по окружностям, центры которых не совпадают ни с центром Земли, ни между собой. Еще более сложное петлеобразное движение планет пришлось представить как сумму двух круговых равномерных движений. Петлеобразное движение планет еще долгое время оставалось загадкой и нашло свое объяснение только в учении великого польского астронома Николая Коперника

Рисунок 1 – Система мира Птолемея (геоцентрическая)

Уже в древности многие астрономы пытались построить гелиоцентрическую систему, поместив в центр мира Солнце. Но их попытки были отвергнуты. Гелиоцентрическая система мира впервые была изложена в книге гениального польского астронома Николая Коперника «Об обращении небесных сфер», вышедшей в свет в 1543 г.

В ходе научной революции XVII в. оказалось, что геоцентризм несовместим с астрономическими фактами и противоречит физике; постепенно сложилась гелиоцентрическая система мира, пионером в создании которой был Коперник. Он «сдвинул Землю, остановив Солнце».

Гелиоцентрическая система мира (от греч. Гелиос – Солнце) – теория устройства системы мира, согласно которой в центре мира находится Солнце, планеты, в том числе и Земля, обращаются вокруг Солнца по круговым орбитам, а Луна обращается вокруг Земли и одновременно с ней вокруг Солнца (рис. 2).

Гелиоцентрическая система позволила освободиться (хотя и не полностью) от ряда произвольных и противоречивых допущений, которых требовала система Птолемея, и объяснить наблюдаемые факты с единой точки зрения. Фактически Коперник сформулировал новый принцип научного исследования, определивший на многие годы путь развития науки.

Согласно этому принципу то, что мы видим, необязательно совпадает с тем, что происходит на самом деле. Новое учение впервые отвергло лежащее в основе любой религии представление о принципиальном отличии «земного» – низкого и порочного от «небесного» – чистого и возвышенного. Земля была сведена в ряд обычных планет, а человек потерял свой статус «центра мироздания». Произошёл разрыв науки с теологией, открылся путь для материалистического познания природы.

Рисунок 2 – Система мира Коперника (гелиоцентрическая)

Важнейший шаг в направлении развития материалистического мировоззрения был сделан Джордано Бруно, сформулировавшим идею о бесконечности Вселенной, о тождественной природе Солнца и звёзд, о множественности обитаемых миров.

Окончательная победа коперниканства связана с именами И. Кеплера и Г. Галилея. Выдающийся немецкий астроном и математик Иоганн Кеплер получил в наследство от датского астронома Тихо де Браге результаты многолетних наблюдений за движением планеты Марс. Обработав их, Кеплер сформулировал новые законы движения планет. Важнейшим выводом учёного было то, что планеты движутся по эллипсам и неравномерно. Это положение позволило окончательно отказаться от произвольных допущений, сохранившихся в теории Коперника от птолемеевой системы мира.

7 января 1610 г. знаменитый итальянский учёный Галилео Галилей впервые направил на небо свой телескоп. Уже в первые ночи наблюдений Галилей обнаружил, что существует огромное количество слабых, недоступных для невооружённого глаза звёзд. Выяснилось, что Млечный Путь состоит из слабых звёзд, угловые расстояния между которыми настолько малы, что их изображения на сетчатке глаза сливаются и образуют сплошную туманную полосу. Галилей установил, что в отличие от звёзд планеты обладают видимыми в телескоп дисками, что Венера светит отражённым светом Солнца и, подобно Луне, меняет свой вид, представляясь то полным диском, то серпом. Галилей увидел горы на Луне и определил их высоту, а у Юпитера обнаружил четыре спутника (до сих пор называемые галилеевыми), которые обращаются вокруг него, подобно Луне, обращающейся вокруг Земли. Открытия Галилея непосредственно подтвердили теорию Коперника.

Нужно сказать, что открытия Галилея были признаны не сразу. Часть учёных отнеслись к ним весьма скептически. Некоторые даже отказывались смотреть в телескоп, поскольку считали все увиденное Галилеем просто оптическими иллюзиями.

Но так продолжалось недолго. Господствующая католическая церковь резко осудила Галилея и заставила уже далеко не молодого учёного отречься от своих взглядов. Только недавно церковь признала осуждение Галилея трагической ошибкой.

Появление небесной механики обязано гению И. Ньютона, открывшего закон всемирного тяготения. С этого момента стало возможным точно рассчитывать движение небесных тел. Исаак Ньютон, обобщив законы Кеплера о движении планет, открыл закон всемирного тяготения и заложил основы небесной механики.

Уильям Гершель (1738-1822) – создал модель нашей Галактики – гигантской, но конечных размеров системызвезд.

Йозеф Фраунгофер (1787-1826) – впервые использовал спектральный анализ в астрономии.

Эдвин Хаббл (1889-1953) – доказал, что за пределами нашей Галактики есть бесчисленное число других таких же звездных систем и этот мир галактик расширяется.

Альберт Эйнштейн (1879-1955) – создал теорию относительности, которая стала фундаментом космологии.

Структура и масштабы Вселенной.

Вы уже знаете, что наша Земля со своим спутником Луной, другие планеты и их спутники, кометы и малые планеты обращаются вокруг Солнца, что все эти тела составляют Солнечную систему.В свою очередь, Солнце и все другие звезды, видимые на небе, входят в огромную звездную систему – нашу Галактику. Самая близкая к Солнечной системе звезда находится так далеко, что свет, который распространяется со скоростью 300 000 км/с, идет от нее до Земли более четырех лет. Звезды являются наиболее распространенным типом небесных тел, в одной только нашей Галактике их насчитывается несколько сотен миллиардов. Объем, занимаемый этой звездной системой, так велик, что свет может пересечь его только за 100 тыс. лет.

Во Вселенной существует множество других галактик, подобных нашей. Именно расположение и движение галактик определяет строение и структуру Вселенной в целом. Галактики так далеки друг от друга, что невооруженным глазом можно видеть лишь три ближайшие: две – в Южном полушарии, а с территории России всего одну – туманность Андромеды. От наиболее отдаленных галактик свет доходит до Земли за 10 млрд. лет. Значительная часть вещества звезд и галактик находится в таких условиях, создать которые в земных лабораториях невозможно. Все космическое пространство заполнено электромагнитным излучением, гравитационными и магнитными полями, между звездами в галактиках и между галактиками находится очень разряженное вещество в виде газа, пыли, отдельных молекул, атомов и ионов, атомных ядер и элементарных частиц.

Как известно, расстояние до ближайшего к Земле небесного тела ‒ Луны составляет примерно 400 000 км. Наиболее удаленные объекты располагаются от нас расстоянии, которое превышает расстояние до Луны более чем в 10 раз.

Попробуем представить размеры небесных тел и расстояния между ними во Вселенной, воспользовавшись хорошо известной моделью – школьным глобусом Земли, который в 50 млн. раз меньше нашей планеты. В этом случае мы должны изобразить Луну шариком диаметром примерно 7 см, находящимся от глобуса на расстоянии около 7,5 м. Модель Солнца будет иметь диаметр 28 м и находиться на расстоянии 3 км, а модель Плутона – самой далекой планеты Солнечной системы – будет удалена от нас на 120 км. Ближайшая к нам звезда при таком масштабе модели будет располагаться на расстоянии примерно 800 000 км, т.е. в 2 раза дальше, чем Луна. Размеры нашей Галактики сократятся примерно до размеров Солнечной системы, но самые далекие звезды все же будут находиться за ее пределами.

Разделы астрономии.

Современная астрономия настолько развитой наукой, делится на более десяти отдельных дисциплин, в каждой из которых используются только ей присущие методы исследований, типы инструментов, понятийный аппарат.

Астрометрия разрабатывает методы измерения положений небесных светил и угловых расстояний между ними, она же решает проблему измерения времени.

Небесная механика выясняет динамику движения небесных тел: планет, природных и искусственных спутников, комет, метеорных тел, астероидов, двойных и кратных звезд под действием сил гравитации.

Астрофизика изучает физическую природу небесных тел, физические процессы, происходящие в них, строение и эволюцию как отдельных небесных тел, так и их систем.

Практическая астрономия объясняет электромагнитное излучение небесных тел.

Теоретическая астрономия интерпретирует эти наблюдения в рамках математических моделей, которые строятся на основе известных законов физики.

Звездная астрономия – изучает собственные движения звезд в Галактике, а также их блеск, цвет, спектры, пространственное распределение и тому подобное.

Вопросами происхождения и развития небесных тел занимается космогония, а развитием Вселенной в целом – космология (от греч. «космос» – «Вселенная», «гонос» – «происхождение», «логос» – «учение»).

Еще с древнейших времен человек интересовался небесными явлениями – движением Солнца, Луны, планет и звезд, появлениями комет и метеоров, солнечными и лунными затмениями. Собственно, это были первые астрономические наблюдения, которые способствовали становлению астрономической науки. Зато астрология (от греч. «астрон» – «звезда», «логос» – «слово»), возникшая в Месопотамии во 2-м тысячелетии до н.э., была тесно связана с астральными культами. В эллинистическую эпоху стали составлять гороскопы, по которым якобы можно было предсказать судьбу человека согласно положениям небесных светил в момент его рождения. С момента своего зарождения и до сих пор астрология – псевдонаука. Однако стоит заметить: для составления гороскопов надо было знать положение светил, и это заставляло астрологов наблюдать за планетами и звездами, а, следовательно, накапливать астрономические знания. Отдельные известные астрономы прошлых времен (например, И. Кеплер) в силу тех или иных обстоятельств уделяли определенное внимание астрологии. Хотя по мере накопления знаний о природе Вселенной и психологии человека была признана ненаучность астрологии, но и в наше время есть люди, которые верят в астрологические предсказания.

Современная астрономия, оставаясь фундаментальной наукой, имеет огромное прикладное значение и непосредственно связана с научно-техническим прогрессом человечества. Изучение различных небесных тел, которые могут находиться в условиях и очень высоких, и очень низких температур, плотностей и давлений, обогащает важными данными «земные» науки – физику, химию и т.п.

Законы небесной механики положены в основу теории движения космических аппаратов, а практическую космонавтику представить без астрономии вообще невозможно. Для примера достаточно назвать достижения в области ракетной техники, которые завершились созданием искусственных спутников и космических кораблей. Эти достижения, в свою очередь, вызвали мощное развитие радиоэлектроники.

И в наше время астрономия решает ряд практических задач. К числу таких задач относятся: обеспечение общества точным временем, вычисление и составление календаря, определение географических координат пунктов на Земле.

Кроме того, астрономия является одной из главных наук, благодаря которым создается научная картина мира – система представлений об общих законах строения и развития Вселенной и её отдельных частей. И эта научная картина мира, в большей или меньшей степени, становится элементом мировоззрения каждого человека.

Выводы:

Астрономия – это наука, которая изучает различные космические тела и их системы, а также процессы, происходящие при взаимодействии этих тел между собой. В течение последнего тысячелетия представления людей о Вселенной существенно изменились – от геоцентрической системы мира Птолемея с хрустальными сферами вокруг Земли, до современной величественной картины безграничного космоса. Астрономия тесно связана с другими естественными науками – физикой, химией, математикой, биологией, философией, потому что на Земле и в космосе действуют одни и те же законы природы. В нашей Вселенной ничего вечного не существует – образуются и взрываются звезды и планеты, рождаются и гибнут цивилизации… Вечным остается только один вопрос: Почему существует Вселенная, и почему в этом странном мире мы живем?

Вселенная, размеры и масштабы, строение, структура и расширение, звездные законы и история изучения, чудеса и бесконечность, карта и модель

Что мы знаем о мироздании, каков космос? Вселенная – это трудно постижимый человеческим разумом безграничный мир, который кажется нереальным и нематериальным. На самом деле нас окружает материя, безграничная в пространстве и во времени, способная принимать различные формы. Чтобы попытаться понять истинные масштабы космического пространства, как устроена Вселенная, строение мироздания и процессы эволюции, нам потребуется переступить порог собственного мироощущения, взглянуть на окружающий нас мир под другим ракурсом, изнутри.

Взгляд на бескрайние просторы космоса с Земли

Образование Вселенной: первые шаги

Космос, который мы наблюдаем в телескопы, является только частью звездной Вселенной, так называемой Мегагалактикой. Параметры космологического горизонта Хаббла колоссальные – 15-20 млрд. световых лет. Эти данные приблизительны, так как в процессе эволюции Вселенная постоянно расширяется. Расширение Вселенной происходит путем распространения химических элементов и реликтового излучения. Структура Вселенной постоянно меняется. В пространстве возникают скопления галактик, объекты и тела Вселенной – это миллиарды звезд, формирующие элементы ближнего космоса – звездные системы с планетами и со спутниками.

А где начало? Как появилась Вселенная? Предположительно возраст Вселенной составляет 20 млрд. лет. Возможно, источником космической материи стало горячее и плотное протовещество, скопление которого в определенный момент взорвалось. Образовавшиеся в результате взрыва мельчайшие частицы разлетелись во все стороны, и продолжают удаляться от эпицентра в наше время. Теория Большого взрыва, которая сейчас доминирует в научных кругах, наиболее точно подходит под описания процесса образования Вселенной. Возникшее в результате космического катаклизма вещество представляло собой разнородную массу, состоящую из мельчайших неустойчивых частиц, которые сталкиваясь и разлетаясь, стали взаимодействовать друг с другом.

Большой взрыв – теория возникновения Вселенной, объясняющая ее образование. Согласно этой теории изначально существовало некоторое количество вещества, которое в результате определенных процессов взорвалось с колоссальной силой, разбросав в окружающее пространство массу матери.

Спустя некоторое время, по космическим меркам – мгновение, по земному летоисчислению – миллионы лет, наступил этап материализации пространства. Из чего состоит Вселенная? Рассеянное вещество стало концентрироваться в сгустки, большие и малые, на месте которых впоследствии стали возникать первые элементы Вселенной, огромные газовые массивы – ясли будущих звезд. В большинстве случаев процесс формирования материальных объектов во Вселенной объясняется законами физики и термодинамики, однако существует ряд моментов, которые пока не поддаются объяснению. К примеру, почему в одной части пространства расширяющееся вещество концентрируется больше, тогда как в другой части мироздания материя сильно разрежена. Ответы на эти вопросы можно будет получить только тогда, когда станет понятен механизм образования космических объектов, больших и малых.

Сейчас же процесс образования Вселенной объясняется действием законов Вселенной. Гравитационная нестабильность и энергия в разных участках запустили процессы формирования протозвезд, которые в свою очередь под воздействием центробежных сил и гравитации образовали галактики. Другими словами, в то время как материя продолжала и продолжает расширяться, под воздействием сил тяготения начались процессы сжатия. Частицы газовых облаков стали концентрироваться вокруг мнимого центра, образуя в итоге новое уплотнение. Строительным материалом в этой гигантской стройке является молекулярный водород и гелий.

Химические элементы Вселенной – первичный строительный материал, из которого шло впоследствии формирование объектов Вселенной

Дальше начинает действовать закон термодинамики, приводятся в действие процессы распада и ионизации. Молекулы водорода и гелия распадаются на атомы, из которых под действием сил гравитации формируется ядро протозвезды. Эти процессы являются законами Вселенной и приняли форму цепной реакции, происходят во всех далеких уголках Вселенной, заполнив мироздание миллиардами, сотнями миллиардов звезд.

Эволюция Вселенной: основные моменты

На сегодняшний день в научных кругах бытует гипотеза о цикличности состояний, из которых соткана история Вселенной. Возникнув в результате взрыва протовещества скопления газа, стали яслями для звезд, которые в свою очередь сформировали многочисленные галактики. Однако достигнув определенной фазы, материя во Вселенной начинает стремиться к своему изначальному, концентрированному состоянию, т. е. за взрывом и последующим расширением вещества в пространстве следует сжатие и возврат к сверхплотному состоянию, к исходной точке. Впоследствии все повторяется, за рождением следует финал и так на протяжении многих миллиардов лет, до бесконечности.

Начало и конец мироздания в соответствии с цикличностью эволюции Вселенной

Однако опустив тему образования Вселенной, которая остается открытым вопросом, следует перейти к строению мироздания. Еще в 30-е годы XX века стало ясно, что космическое пространство поделено на районы – галактики, которые являются огромными образованиями, каждое со своим звездным населением. При этом галактики не являются статическими объектами. Скорость разлета галактик от мнимого центра Вселенной постоянно меняется, о чем свидетельствует сближение одних и удаление других друг от друга.

Все перечисленные процессы с точки зрения продолжительности земной жизни длятся очень медленно. С точки зрения науки и этих гипотез – все эволюционные процессы происходят стремительно. Условно эволюцию Вселенной можно разделить на четыре этапа – эры:

адронная эра;
лептонная эра;
фотонная эра;
звездная эра.

Космическая шкала времени и эволюции Вселенной, в соответствии с которой можно объяснить появление космических объектов

На первом этапе все вещество было сконцентрировано в одной большой ядерной капле, состоящей из частиц и античастиц, объединенных в группы – адроны (протоны и нейтроны). Соотношение частиц и античастиц составляет примерно 1:1,1. Далее наступает процесс аннигиляции частиц и античастиц. Оставшиеся протоны и нейтроны являются тем строительным материалом, из которого формируется Вселенная. Продолжительность адронной эры ничтожна, всего 0,0001 секунды – период взрывной реакции.

Далее, спустя 100 секунд, начинается процесс синтеза элементов. При температуре миллиард градусов в процессе ядерного синтеза образуются молекулы водорода и гелия. Все это время вещество продолжает расширяться в пространстве.

С этого момента начинается длительный, от 300 тыс. до 700 тыс. лет, этап рекомбинации ядер и электронов, формирующих атомы водорода и гелия. При этом наблюдается снижение температуры вещества, падает интенсивность излучения. Вселенная становится прозрачной. Образовавшийся в колоссальных количествах водород и гелий под действием сил гравитации превращает первичную Вселенную в гигантскую строительную площадку. Через миллионы лет начинается звездная эра – представляющая собой процесс образования протозвезд и первых протогалактик.

Такое деление эволюции на этапы вписывается в модель горячей Вселенной, которая объясняет многие процессы. Истинные причины Большого взрыва, механизм расширения материи остаются необъяснимыми.

Строение и структура Вселенной

С образования водородного газа начинается звездная эра эволюции Вселенной. Водород под действием гравитации скапливается в огромные скопления, сгустки. Масса и плотность таких скоплений колоссальны, в сотни тысяч раз превышают массу самой сформировавшейся галактики. Неравномерное распределение водорода, наблюдавшееся на начальной стадии формирования мироздания, объясняет различия в размерах образовавшихся галактик. Там, где должно было существовать максимальное скопление водородного газа, образовались мегагалактики. Где концентрация водорода была незначительной, появились галактики меньших размеров, подобные нашему звездному дому – Млечному Пути.

Версия, в соответствии с которой Вселенная представляет собой точку начала-конца, вокруг которой вращаются галактики на разных этапах развития

С этого момента Вселенная получает первые образования с четкими границами и физическими параметрами. Это уже не туманности, скопления звездного газа и космической пыли (продукты взрыва), протоскопления звездной материи. Это звездные страны, площадь которых огромна с точки зрения человеческого разума. Вселенная становится полна интересных космических феноменов.

С точки зрения научных обоснований и современной модели Вселенной, сначала формировались галактики в результате действия гравитационных сил. Происходило превращение материи в колоссальный вселенский водоворот. Центростремительные процессы обеспечили последующую фрагментацию газовых облаков в скопления, которые стали местом рождения первых звезд. Протогалактики с быстрым периодом вращения превратились со временем в спиральные галактики. Там, где вращение было медленным, и в основном наблюдался процесс сжатия вещества, образовались неправильные галактик, чаще эллиптические. На этом фоне во Вселенной происходили более грандиозные процессы – формирование сверхскоплений галактик, которые тесно соприкасаются своими краями друг с другом.

Сверхскопления – это многочисленные группы галактик и скоплений галактик в составе крупномасштабной структуры Вселенной. В пределах 1 млрд св. лет находится около 100 сверхскоплений

С этого момента стало ясно, что Вселенная представляет собой огромную карту, где континентами являются скопления галактик, а странами – мегагалактики и галактики, образовавшиеся миллиарды лет назад. Каждое из образований состоит из скопления звезд, туманностей, скоплений межзвездного газа и пыли. Однако все это население составляет лишь 1% от общего объема вселенских образований. Основную массу и объем галактик занимает темная материя, природу которой выяснить не представляется возможным.

Разнообразие Вселенной: классы галактик

Стараниями американского ученого астрофизика Эдвина Хаббла мы теперь имеем границы Вселенной и четкую классификацию галактик, населяющих ее. В основу классификации легли особенности структуры этих гигантских образований. Почему галактики имеют разную форму? Ответ на этот и многие другие вопросы дает классификация Хаббла, в соответствии с которой Вселенная состоит из галактик следующих классов:

спиральные;
эллиптические;
иррегулярные галактики.

К первым относятся наиболее распространенные образования, которыми заполнено мироздание. Характерными чертами спиральных галактик является наличие четко выраженной спирали, которая вращается вокруг яркого ядра либо стремится к галактической перемычке. Спиральные галактики с ядром обозначаются символами S, тогда как у объектов с центральной перемычкой обозначение уже SB. К этому классу относится и наша галактика Млечный Путь, в центре которой ядро разделено светящейся перемычкой.

Типичная спиральная галактика. В центре отчетливо видны ядро с перемычкой от концов которой исходят спиральные рукава.

Подобные образования разбросаны по Вселенной. Ближайшая к нам спиральная галактика Андромеда – гигант, который стремительно сближается с Млечным Путем. Наибольшей из известных нам представительниц этого класса является гигантская галактика NGC 6872. Диаметр галактического диска этого монстра составляет примерно 522 тысячи световых лет. Находится этот объект на расстоянии от нашей галактики в 212 млн. световых лет.

Следующим, распространенным классом галактических образований являются эллиптические галактики. Их обозначение в соответствии с классификацией Хаббла буква Е (elliptical). По форме эти образования эллипсоиды. Несмотря на то, что подобных объектов во Вселенной достаточно много, эллиптические галактики не отличатся выразительностью. Состоят они в основном из гладких эллипсов, которые наполнены звездными скоплениями. В отличие от галактических спиралей, эллипсы не содержат скоплений межзвездного газа и космической пыли, которые являются основными оптическими эффектами визуализации подобных объектов.

Типичный представитель этого класса, известный на сегодняшний день – эллиптическая кольцевая туманность в созвездии Лиры. Этот объект расположен от Земли на расстоянии 2100 световых лет.

Вид эллиптической галактики Центавр А в телескоп CFHT

Последний класс галактических объектов, которыми населена Вселенная – иррегулярные или неправильные галактики. Обозначение по классификации Хаббла – латинский символ I. Основная черта – это неправильная форма. Другими словами у подобных объектов нет четких симметричных форм и характерного рисунка. По своей форме такая галактика напоминает картину вселенского хаоса, где звездные скопления чередуются с облаками газа и космической пыли. В масштабах Вселенной иррегулярные галактики – явление частое.

В свою очередь неправильные галактики делятся на два подтипа:

иррегулярные галактики I подтипа имеют сложную неправильной формы структуру, высокую плотную поверхность, отличающуюся яркостью. Нередко такая хаотическая форма неправильных галактик является следствием разрушившихся спиралей. Типичный пример подобной галактики – Большое и Малое Магелланово Облако;
иррегулярные, неправильные галактики II подтипа имеют низкую поверхность, хаотическую форму и не отличаются высокой яркостью. Вследствие снижения яркости, подобные образования трудно обнаружить на просторах Вселенной.

Большое Магелланово Облако является самой ближайшей к нам неправильной галактикой. Оба образования в свою очередь являются спутниками Млечного Пути и могут быть в скором времени(через 1-2 млрд. лет) поглощены более крупным объектом.

Неправильная галактика Большое Магелланово облако – спутник нашей галактики Млечный Путь

Несмотря на то, что Эдвин Хаббл достаточно точно расставил галактики по классам, данная классификация не является идеальной. Больше результатов мы могли бы достичь, включи в процесс познания Вселенной теорию относительности Эйнштейна. Вселенная представлена богатством разнообразных форм и структур, каждая из которых имеет свои характерные свойства и особенности. Недавно астрономы сумели обнаружить новые галактические образования, которые по описанию являются промежуточными объектами, между спиральными и эллиптическими галактиками.

Млечный Путь – самая известная нам часть Вселенной

Две спиральные ветви, симметрично расположенные вокруг центра, составляют основное тело галактики. Спирали в свою очередь состоят из рукавов, которые плавно перетекают друг в друга. На стыке рукавов Стрельца и Лебедя расположилось наше Солнце, находящееся от центра галактики Млечный Путь на расстоянии 2,62·10¹⁷км. Спирали и рукава спиральных галактик – это скопления звезд, плотность которых увеличивается по мере приближения к галактическому центру. Остальную массу и объем галактических спиралей составляет темная материя, и только малая часть приходится на межзвездный газ и космическую пыль.

Положение Солнца в рукавах Млечного Пути, место нашей галактики во Вселенной

Толщина спиралей составляет примерно 2 тыс. световых лет. Весь это слоеный пирог находится в постоянном движении, вращаясь с огромной скоростью 200-300 км/с. Чем ближе к центру галактики, тем выше скорость вращения. Солнцу и нашей Солнечной системе потребуется 250 млн. лет, чтобы совершить полный оборот вокруг центра Млечного Пути.

Наша галактика состоит из триллиона звезд, больших и малых, сверхтяжелых и средней величины. Самое плотное скопление звезд Млечного Пути – рукав Стрельца. Именно в этой области наблюдается максимальная яркость нашей галактики. Противоположная часть галактического круга наоборот, менее яркая и плохо различима при визуальном наблюдении.

Центральная часть Млечного Пути представлена ядром, размеры которого предположительно составляют 1000-2000 парсек. В этой самой яркой области галактики сосредоточено максимальное количество звезд, которые имеют различные классы, свои пути развития и эволюции. В основном это старые сверхтяжелые звезды, находящиеся на финальной стадии Главной последовательности. Подтверждением наличия стареющего центра галактики Млечный Путь является наличие в этой области большого числа нейтронных звезд и черные дыры. Действительно – центр спирального диска любой спиральной галактики – сверхмассивная черная дыра, которая словно гигантский пылесос всасывает в себя небесные объекты и реальную материю.

Сверхмассивная черная дыра, находящаяся в центральной части Млечного Пути – место гибели всех галактических объектов

Что касается звездных скоплений, то ученым сегодня удалось классифицировать два вида скоплений: шарообразные и рассеянные. Помимо звездных скоплений спирали и рукава Млечного Пути, как и любой другой спиральной галактики, состоят из рассеянной материи и темной энергии. Являясь последствием Большого взрыва, материя пребывает в сильно разреженном состоянии, которое представлено разреженным межзвездным газом и частицами пыли. Видимая часть материи представляет собой туманности, которые в свою очередь делятся на два типа: планетарные и диффузные туманности. Видимая часть спектра туманностей объясняется преломлением света звезд, которые излучают свет внутри спирали по всем направлениями.

В этом космическом супе и существует наша Солнечная система. Нет, мы не единственные в этом огромном мире. Как и у Солнца, многие звезды имеют свои планетарные системы. Весь вопрос в том, как обнаружить далекие планеты, если расстояния даже в пределах нашей галактики превышают продолжительность существования любой разумной цивилизации. Время во Вселенной измеряется другими критериями. Планеты со своими спутниками, самые мелкие объекты во Вселенной. Количество подобных объектов не поддается исчислению. Каждая из тех звезд, которые находятся в видимом диапазоне, могут иметь собственные звездные системы. В наших силах увидеть только самые ближайшие к нам существующие планеты. Что происходит по соседству, какие миры существуют в других рукавах Млечного Пути и какие планеты существуют в других галактиках, остается загадкой.

Kepler-16 b — экзопланета у двойной звезды Kepler-16 в созвездии Лебедь

Заключение

Имея только поверхностное представление о том, как появилась и как эволюционирует Вселенная, человек сделал лишь маленький шаг на пути постижения и осмысливания масштабов мироздания. Грандиозные размеры и масштабы, с которыми ученым приходится сегодня иметь дело, говорят о том, что человеческая цивилизация – лишь мгновение в этом пучке материи, пространства и времени.

Модель Вселенной в соответствии с понятием присутствия материи в пространстве с учетом времени

Изучение Вселенной идет от Коперника и до наших дней. Сначала ученые отталкивались от гелиоцентрической модели. На деле оказалось, что космос не имеет реального центра и все вращение, движение и перемещение происходит по законам Вселенной. Несмотря на то, что существует научное объяснение происходящим процессам, вселенские объекты распределены на классы, виды и типы, ни одно тело в космосе не похоже на другое. Размеры небесных тел примерны, так же как и их масса. Расположение галактик, звезд и планет условно. Все дело в том, что во Вселенной нет системы координат. Наблюдая за космосом, мы делаем проекцию на весь видимый горизонт, считая нашу Землю нулевой точкой отсчета. На самом деле мы только микроскопическая частичка, затерявшаяся в бесконечных просторах Вселенной.

Вселенная – это субстанция, в которой все объекты существуют в тесной привязке к пространству и времени

Аналогично привязки к размерам, следует рассматривать время во Вселенной, как главную составляющую. Зарождение и возраст космических объектов позволяет составить картину рождения мира, выделить этапы эволюции мироздания. Система, с которой мы имеем дело, тесно связана временными рамками. Все процессы, протекающие в космосе, имеют циклы – начало, формирование, трансформацию и финал, сопровождающийся гибелью материального объекта и перехода материи в другое состояние.

Структура и масштабы Вселенной презентация, доклад

Слайд 1Текст слайда:

Структура и масштабы вселенной

Астрономия. Урок 1.

Слайд 2Текст слайда:

Астрономия – это наука о небесных телах (от древнегреческих слов астон – звезда и номос – закон)

Она изучает видимые и действительные движения и законы,
определяющие эти движения , форму, размер, массу и рельеф
Поверхности, природу и физическое состояние небесных тел,
взаимодействие и их эволюцию.

Слайд 3Текст слайда:

Изучение вселенной

Число звезд в галактике исчисляется в триллионах. Самые многочисленные звезды – это карлики с массами примерно в 10 раз меньше Солнца. Кроме одиночных звезд и их спутников ( планет ), в состав Галактики входят двойные и кратные звезды, а также группы звезд, связанные силой тяготения и движущиеся в пространстве как единое целое, называемое звездными скоплениями. Некоторые из них можно отыскать на небе в телескоп, а иногда и не вооруженным глазом. Такие скопления не имеют правильной формы; их в настоящее время известно более тысячи. Звездные скопления делятся на рассеянные и шаровые. В отличие от рассеивающих звездных скоплений, состоящих в основном из звезд, которые принадлежат главной последовательности, шаровые скопления содержат красные и желтые гиганты и сверхгиганты. Обзоры неба, выполненные рентгентовскими телескопами, установленными на специальных искусственных спутниках Земли, привели к открытию рентгентовского излучения многих шаровых скоплений.

Слайд 4Текст слайда:

Строение галактики

Подавляющая часть звезд и диффузной материи Галактики занимает линзообразный объем. Солнце находится на расстоянии около 10.000 Пк от центра Галактики, скрытого от нас облаками межзвездной пыли. В центре Галактики расположено ядро, которое в последнее время тщательно исследуется в инфракрасном, радио- и рентгеновском диапазонах волн. Непрозрачные облака пыли застилают от нас ядро, препятствуя визуальным и обычным фотографическим наблюдениям этого интереснейшего объекта Галактики. Если бы мы могли взглянуть на галактический диск «сверху», то обнаружили бы огромные спиральные ветви,
в основном содержащие наиболее горячие и яркие звезды, а также массивные газовые облака. Диск со спиральными ветвями образует основу плоской подсистемы Галактики. А объекты, концентрирующиеся к ядру Галактики и лишь частично проникающие в диск, относятся к сферической подсистеме. Это и есть упрощенная форма строения Галактики.

Слайд 5Текст слайда:

Типы галактик

1 Спиральные. Это 30% галактик. Они бывают двух видов. Нормальные и
пересеченные.

2 Эллиптические. Считается, что большинство галактик имеет форму сплющенной сферы. Среди них есть шаровые и почти плоские. Самая большая из известных эллиптических- галактика М87 в созвездии Девы.

3 Не правильные. Многие галактики имеют клочковатую форму без ярко выраженного контура. К ним относится Магеланово Облако Нашей Местной группы.

Слайд 6Текст слайда:

Солнце

Солнце — это центр нашей планетной системы, основной ее элемент, без которого не было бы ни Земли, ни жизни на ней. Наблюдением за звездой люди занимаются с древних времен. С тех пор наши знания о светиле значительно расширились, обогатились многочисленными сведениями о движении, внутренней структуре и природе этого космического объекта. Более того, изучение Солнца вносит огромный вклад в понимание устройства Вселенной в целом, особенно тех ее элементов, которые аналогичны по своей сути и принципам «работы».

Слайд 7Текст слайда:

Солнце

Солнце — это объект, существующий, по человеческим меркам, очень давно.
Его формирование началось примерно 5 миллиардов лет назад. Тогда на месте Солнечной системы находилось обширное молекулярное облако.
Под воздействием сил гравитации в нем начали возникать завихрения, подобные земным смерчам. В центре одного из них вещество (в основном это был водород) начало уплотняться, и 4,5 млрд лет назад тут появилась молодая звезда, которая спустя еще продолжительный период времени получила имя Солнце.
Вокруг него постепенно стали формироваться планеты — наш уголок Вселенной начал приобретать привычный для современного человека вид. —

Слайд 8Текст слайда:

Жёлтый карлик

Солнце — это не уникальный объект. Его относят к классу желтых карликов, сравнительно небольших звезд главной последовательности. Срок «службы», отпущенный таким телам, составляет примерно 10 миллиардов лет. По меркам космоса, это совсем немного. Сейчас наше светило, можно сказать, в самом расцвете сил: еще не старое, уже не молодое — впереди еще полжизни.

Слайд 9Текст слайда:

Строение солнца

Слайд 10Текст слайда:

Световой год

Световой год – это то расстояние, которое проходит свет за один год. Международный астрономический союз дал свое объяснение световому году – это то расстояние, которое проходит свет в вакууме, без участия гравитации, за юлианский год. Юлианский год равен 365 суткам. Именно эта расшифровка используется в научной литературе. Если брать профессиональную литературу, то тут расстояние рассчитывается в парсеках или кило- и мегапарсеках.
До 1984 года световым годом считалось расстояние, которое проходит свет за один тропический год. Новое определение отличается от старого всего лишь на 0,002%. Особого различия между определениями нет.
Имеются конкретные цифры, которые определили расстояние световых часов, минут, дней и т. д.
Световой год равен 9 460 800 000 000 км,
месяц — 788 333 млн. км.,
неделя — 197 083 млн. км.,
сутки — 26 277 млн. км,
час — 1 094 млн. км.,
минута — около 18 млн. км.,
секунда — около 300 тыс. км.

Слайд 11Текст слайда:

Галактика Созвездие Девы

Лучше всего Деву можно рассмотреть в начале весны, а именно в марте — апреле, когда оно переходит в южную часть горизонта. Благодаря тому, что созвездие имеет внушительные размеры, Солнце в нем находится больше месяца – начиная с 16 сентября и вплоть до 30 октября. На старинных звездных атласах Деву представляли, как девушку с колоском пшеницы в правой руке. Однако не каждый способен разглядеть в хаотичной россыпи звезд именно такой образ. Тем не менее, найти созвездие Девы на небе не так уж сложно. В ее составе есть звезда первой величины, благодаря яркому свету которой Деву можно легко разыскать среди прочих созвездий.

Слайд 12Текст слайда:

Туманность Андромеды

Ближайшая к Млечному Пути большая галактика.
Содержит примерно 1 триллион звёзд, что в 2,5-5 раз больше Млечного Пути. Расположена в созвездии Андромеды и отдалена от Земли на расстояние 2,52 млн св. лет. Плоскость галактики наклонена к лучу зрения под углом 15°, её видимый размер — 3,2 × 1,0°, видимая звёздная величина — +3,4m.

Слайд 13Текст слайда:

Млечный путь

Млечный Путь относится к галактикам спирального типа. При этом он имеет перемычку в виде огромной звездной системы, связанной между собой гравитационными силами. Считается, что Млечный Путь существует уже более тринадцати миллиардов лет. Это период, в течение которого в данной Галактике образовалось порядка 400 млрд созвездий и звезд, свыше тысячи огромных по своим размерам газовых туманностей, скоплений и облаков. Форма Млечного Пути хорошо видна на карте Вселенной. При ее рассмотрении становится понятно, что это скопление звезд представляет собой диск, диаметр которого равен 100 тыс. световых лет (один такой световой год составляет десять триллионов километров). Толщина звездного скопления — 15 тыс., а глубина — около 8 тыс. световых лет. Сколько весит Млечный Путь? Это (определение его массы — весьма сложная задача) подсчитать не представляется возможным. Сложности вызывает определение массы темной материи, которая не вступает во взаимодействие с электромагнитным излучением. Вот почему астрономы окончательно не могут ответить на данный вопрос. Но существуют грубые подсчеты, согласно которым, вес Галактики находится в пределах от 500 до 3000 млрд масс Солнца

Слайд 14Текст слайда:

Ядро Млечного Пути

Эта часть Млечного Пути расположена в созвездии Стрельца. В ядре находится источник нетеплового излучения, имеющий температуру порядка десяти миллионов градусов. В центре данной части Млечного Пути находится уплотнение, называемое «балджем». Это целая вереница старых звезд, которая движется по вытянутой орбите. У большей части этих небесных тел жизненный цикл уже подходит к концу. В центральной части ядра Млечного Пути расположена сверхмассивная черная дыра. Этот участок космического пространства, вес которого равен массе трех миллионов солнц, имеет мощнейшую гравитацию. Вокруг него вращается еще одна черная дыра, только меньшего размера. Такая система создает настолько сильное гравитационное поле, что находящиеся неподалеку созвездия и звезды совершают движение по весьма необычным траекториям. У центра Млечного Пути есть и другие особенности. Так, для него характерно большое скопление звезд. Причем расстояние между ними в сотни раз меньше, чем то, которое наблюдается на периферии образования.

Слайд 15

Слайд 16Текст слайда:

Туманность Северная Америка

Слайд 17Текст слайда:

Туманность Пеликан

Слайд 18Текст слайда:

Крабовидная туманность

Скачать презентацию

Крупномасштабная структура Вселенной

Colless, M. et al. Обзор красных смещений галактик 2dF: спектры и красные смещения. Пн. Нет. Р. Астрон. соц. 328 , 1039–1063 (2001).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
York, D.G. et al. Sloan Digital Sky Survey: техническое резюме. Астрон. J. 120 , 1579–1587 (2000).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Геллер, М. Дж. и Хучра, Дж. П. Составление карты вселенной. Наука 246 , 897–903 (1989).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый
Бонд Дж. Р., Кофман Л. и Погосян Д. Как нити галактик вплетаются в космическую паутину. Природа 380 , 603 (1996).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый
Springel, V. et al. Моделирование образования, эволюции и скопления галактик и квазаров. Природа 435 , 629–636 (2005).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый
Уайт, С.Д.М., Френк, К.С. и Дэвис, М. Кластеризация во Вселенной, в которой преобладают нейтрино. Астрофиз. Дж. Летт. 274 , Л1–Л5 (1983).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый
Гут, А. Х. Инфляционная вселенная: возможное решение проблем горизонта и плоскостности. Physical Review D 23 , 347–356 (1981).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС МАТЕМАТИКА Google ученый
Старобинский А. А. Динамика фазового перехода в новом сценарии инфляционной Вселенной и генерация возмущений. Физ. лат. B 117 , 175–178 (1982).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Zwicky, F. Die Rotverschiebung von extragalaktischen Nebeln. Хелв. физ. Acta 6 , 110–127 (1933).
ОБЪЯВЛЕНИЕ МАТЕМАТИКА Google ученый
Цвикки, Ф. Туманности как гравитационные линзы. Физ. 51 , 290 (1937).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый 9 Мпк. Астрон. J. 120 , 1198–1208 (2000).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Уилсон, Г., Кайзер, Н., Луппино, Г. А. и Коуи, Л. Л. Массы галактического ореола по результатам линзирования между галактиками. Астрофиз. J. 555 , 572–584 (2001).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Клоу Д., Луппино Г. А., Кайзер Н. и Джоя И. М. Слабое линзирование скоплениями галактик с большим красным смещением. I. Массовая реконструкция скопления. Астрофиз. J. 539 , 540–560 (2000).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый
Van Waerbeke, L. et al. Статистика космических сдвигов и космология. Астрочастиц Phys. 374 , 757–769 (2001).
Google ученый
Кайзер, Н. О пространственных корреляциях кластеров Абелла. Астрофиз. Дж. Летт. 284 , L9–L12 (1984).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Дэвис М., Эфстатиу Г., Френк К. С. и Уайт С. Д. М. Эволюция крупномасштабной структуры во Вселенной, в которой преобладает холодная темная материя. Астрофиз. J. 292 , 371–394 (1985).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый
Бардин Дж. М., Бонд Дж. Р., Кайзер Н. и Салай А. С. Статистика пиков гауссовских случайных полей. Астрофиз. J. 304 , 15–61 (1986).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый
Уайт, С. Д. М., Наварро, Дж. Ф., Эврард, А. Э. и Френк, К. С. Барионный состав скоплений галактик — вызов космологической ортодоксии. Природа 366 , 429 (1993).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый
Аллен, С. В., Шмидт, Р. В., Фабиан, А. К. и Эбелинг, Х. Космологические ограничения на основе функции локальной рентгеновской светимости наиболее ярких в рентгеновском диапазоне скоплений галактик. Пн. Нет. Р. Астрон. соц. 342 , 287–298 (2003).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Эке, В. Р., Коул, С., Френк, К. С. и Патрик Генри, Дж. Измерение Ω0 с использованием эволюции кластера. Пн. Нет. Р. Астрон. соц. 298 , 1145–1158 (1998).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Боргани, С. и др. Измерение Ом м с помощью ROSAT Deep Cluster Survey. Астрофиз. J. 561 , 13–21 (2001).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Spergel, D. N. et al. Наблюдения первого года с помощью микроволнового зонда анизотропии Уилкинсона (WMAP): определение космологических параметров. Астрофиз. Дж. Доп. 148 , 175–194 (2003).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Эфстатиу Г., Сазерленд В. Дж. и Мэддокс С. Дж. Космологическая постоянная и холодная темная материя. Природа 348 , 705–707 (1990).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Сондерс В. , Френк К., Роуэн-Робинсон М., Лоуренс А. и Эфстатиу Г. Поле плотности локальной вселенной. Природа 349 , 32–38 (1991).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Perlmutter, S. et al. Измерения омега и лямбда от 42 сверхновых с большим красным смещением. Астрофиз. J. 517 , 565–586 (1999).
ОБЪЯВЛЕНИЕ МАТЕМАТИКА Google ученый
Riess, A.G. et al. Свидетельства наблюдений сверхновых для ускоряющейся Вселенной и космологической постоянной. Астрон. J. 116 , 1009–1038 (1998).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Smoot, G. F. et al. Структура на картах дифференциального микроволнового радиометра COBE за первый год. Астрофиз. Дж. Летт. 396 , Л1–Л5 (1992).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
де Бернардис, П. и др. Плоская Вселенная по картам высокого разрешения космического микроволнового фонового излучения. Природа 404 , 955–959 (2000).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый
Ханани, С. и др. МАКСИМА-1: Измерение анизотропии космического микроволнового фона в угловых масштабах 10 ⁻⁵ . Астрофиз. Дж. Летт. 545 , Л5–Л9 (2000).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Netterfield, C.B. et al. Измерение с помощью БУМЕРАНГА множественных пиков в угловом спектре мощности космического микроволнового фона. Астрофиз. J. 571 , 604–614 (2002).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый
Kovac, J.M. et al. Обнаружение поляризации космического микроволнового фона с помощью DASI. Природа 420 , 772–787 (2002).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый
Leitch, E.M. et al. Измерение поляризации с помощью интерферометра с угловой шкалой градусов. Природа 420 , 763–771 (2002).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый
Контальди, Ч.Р., Хекстра, Х. и Льюис, А. Совместный анализ космического микроволнового фона и слабого линзирования: ограничения на космологические параметры. Физ. Преподобный Летт. 90 , 221303 (2003).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Тегмарк, М. и др. Трехмерный спектр мощности галактик из Sloan Digital Sky Survey. Астрофиз. J. 606 , 702–740 (2004).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый
Санчес, А. Г. и др. Космологические параметры из измерений космического микроволнового фона и окончательного спектра мощности 2dF обзора красного смещения галактик. Пн. Нет. Р. Астрон. соц. 366 , 189–207 (2006).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Seljak, U. et al. Анализ космологических параметров, включая лес SDSS Ly-α и смещение галактик: ограничения на первичный спектр флуктуаций, массу нейтрино и темную энергию. Физ. Ред. D 71 , 103515 (2005 г.).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Сюняев Р. А., Зельдович Ю. Б. Мелкомасштабные флуктуации реликтового излучения. Астрофиз. Космические науки. 7 , 3–19 (1970).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Сен, Р., Миральда-Эскуд, Дж., Острайкер, Дж. П. и Раух, М. Гравитационный коллапс мелкомасштабной структуры как источник леса Лайман-α. Астрофиз. Дж. Летт. 437 , Л9–Л12 (1994).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Уайт, С. Д.М. и Френк, К.С. Формирование галактик посредством иерархической группировки. Астрофиз. J. 379 , 52–79 (1991).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Press, WH & Schechter, P. Формирование галактик и скоплений галактик в результате самоподобной гравитационной конденсации. Астрофиз. J. 187 , 425–438 (1974).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Лейси К. и Коул С. Скорость слияния в иерархических моделях формирования галактик. Пн. Нет. Р. Астрон. соц. 262 , 627–649 (1993).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Уайт, С.Д.М. и Рис, М.Дж. Конденсация ядра в тяжелых гало: двухэтапная теория формирования и кластеризации галактик. Пн. Нет. Р. Астрон. соц. 183 , 341–358 (1978).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Рид, Д. С. и др. Первое поколение гало звездообразования. Пн. Нет. Р. Астрон. соц. 363 , 393–404 (2005).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый
Чиарди, Б., Феррара, А. и Уайт, С.Д.М. Ранняя реионизация первыми галактиками. Пн. Нет. Р. Астрон. соц. 344 , Л7–Л11 (2003 г.).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый
Абель Т., Брайан Г.Л. и Норман М.Л. Формирование первой звезды во Вселенной. Наука 295 , 93–98 (2002).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый
Хернквист Л., Кац Н., Вайнберг Д. Х. и Миральда-Эскюде Дж. Лиманский лес в модели холодной темной материи. Астрофиз. Дж. Летт. 457 , L51 (1996).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый
Крофт, Р. А. К., Вайнберг, Д. Х., Кац, Н. и Хернквист, Л. Восстановление спектра мощности флуктуаций массы по наблюдениям за лесом Ly-α. Астрофиз. J. 495 , 44 (1998).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Croft, R. A. C. et al. На пути к точному измерению кластеризации материи: данные о лесах Ly-α на красных смещениях 2–4. Астрофиз. J. 581 , 20–52 (2002).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Ким, Т.-С., Виль, М., Хенельт, М.Г., Карсвелл, Р.Ф. и Кристиани, С. Спектр мощности распределения потока в Лиманском лесу α большой выборки спектров поглощения UVES QSO (ЛУКАС). Пн. Нет. Р. Астрон. соц. 347 , 355–366 (2004).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый
Виль, М., Хенельт, М. Г. и Спрингель, В. Вывод спектра мощности темной материи из Лиманского α-леса в спектрах поглощения QSO высокого разрешения. Пн. Нет. Р. Астрон. соц. 354 , 684–694 (2004).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый
Макдональд П., Сельяк У., Сен Р., Боде П. и Острайкер Дж. П. Физические воздействия на спектр мощности потока Ly-α в лесу: демпфирование крыльев, колебания ионизирующего излучения и галактические ветры. Пн. Нет. Р. Астрон. соц. 360 , 1471–1482 (2005).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Агирре, А. и др. Противостояние космологических симуляций наблюдениям за межгалактическими металлами. Астрофиз. Дж. Летт. 620 , Л13–Л17 (2005).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый
Кайзер, Н. Слабое гравитационное линзирование далеких галактик. Астрофиз. J. 388 , 272–286 (1992).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Ван Вербеке, Л. , Мелье, Ю. и Хекстра, Х. Работа с систематикой в исследованиях космического сдвига: новые результаты обзора VIRMOS-Descart. Астропарт. физ. 429 , 75–84 (2005).
Google ученый
Мандельбаум, Р., Сельяк, У., Кауфманн, Г., Хирата, К.М. и Бринкманн, Дж. Массы галактических гало и доли спутников по данным межгалактического линзирования в SDSS: звездная масса, светимость, морфология и зависимости окружения. АрХив Астрофиз. электронных отпечатков 〈arXiv:astro-ph/0511164〉 (2005).
Виль, М., Веллер, Дж. и Хенельт, М. Г. Ограничения на первичный спектр мощности из спектров лиманского альфа-леса высокого разрешения и WMAP. Пн. Нет. Р. Астрон. соц. 355 , Л23–Л28 (2004).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый
Бенсон, А. Дж., Коул, С., Френк, К. С. , Боуг, К. М. и Лейси, К. Г. Природа смещения галактик и их скопление. Пн. Нет. Р. Астрон. соц. 311 , 793–808 (2000).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый
Масджеди, М. и др. Очень мелкомасштабное скопление и скорость слияния ярких красных галактик. АрХив Астрофиз. электронных отпечатков 〈arXiv:astro-ph/0512166〉 (2005).
Croton, D. J. et al. Множество жизней активных галактических ядер: охлаждающие потоки, черные дыры, светимость и цвета галактик. Пн. Нет. Р. Астрон. соц. 365 , 11–28 (2006).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Де Люсия Г., Спрингель В., Уайт С.Д.М., Кротон Д. и Кауфманн Г. История формирования эллиптических галактик. Пн. Нет. Р. Астрон. соц. 366 , 499–509 (2006).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Джавалиско, М. и др. Угловое скопление галактик с разрывом Лаймана при красном смещении z ∼ 3. Астрофиз. J. 503 , 543 (1998).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Adelberger, K.L. et al. Анализ подсчета в ячейках галактик с разрывом Лаймана на красном смещении z ∼ 3. Astrophys. J. 505 , 18–24 (1998).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Мо, Х.Дж. и Фукугита, М. Ограничения моделей формирования космической структуры на основе раннего образования гигантских галактик. Астрофиз. Дж. Летт. 467 , L9 (1996).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Боуг К.М., Коул С., Френк К.С. и Лейси К.Г. Эпоха формирования галактик. Астрофиз. J. 498 , 504 (1998).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Вайнберг С. Проблема космологической постоянной. Ред. Мод. физ. 61 , 1–23 (1989).
ОБЪЯВЛЕНИЕ MathSciNet КАС МАТЕМАТИКА Google ученый
Хёфлих П., Уилер Дж. К. и Тилеманн Ф. К. Сверхновые типа Ia: влияние начального состава на нуклеосинтез, кривые блеска, спектры и последствия для определения Ω м и Λ . Астрофиз. J. 495 , 617 (1998).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Травальо, К., Хиллебрандт, В. и Рейнеке, М. Эффект металличности в многомерном нуклеосинтезе SNIa. Астрочастиц Phys. 443 , 1007–1011 (2005 г.).
КАС Google ученый
Хамуй, М. и др. Абсолютная светимость сверхновых Калана/Тололо типа Ia. Астрон. J. 112 , 2391 (1996).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Gallagher, J. S. et al. Химия и звездообразование в родительских галактиках сверхновых типа Ia. Астрофиз. J. 634 , 210–226 (2005).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый
Бланшар А., Дуспи М., Роуэн-Робинсон М. и Саркар С. Альтернатива космологической «модели соответствия». Астропарт. физ. 412 , 35–44 (2003).
МАТЕМАТИКА Google ученый
Чанг, Л.-Ю., Насельский, П.Д., Верходанов, О.В. и Уэй, М.Дж. Негауссовость карт, полученных на основе данных первого года микроволнового зонда анизотропии Уилкинсона. Астрофиз. Дж. Летт. 590 , Л65–Л68 (2003 г.).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Виэльва, П., Мартинес-Гонсалес, Э., Баррейро, Р. Б., Санс, Дж. Л. и Кайон, Л. Обнаружение негауссовости в данных первого года микроволнового зонда анизотропии Уилкинсона с использованием сферических вейвлетов. Астрофиз. J. 609 , 22–34 (2004).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый
де Оливейра-Коста, А., Тегмарк, М., Залдарриага, М. и Гамильтон, А. Значение крупномасштабных флуктуаций реликтового излучения в WMAP. Физ. Ред. D 69 , 063516 (2004).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Эриксен Х.К., Хансен Ф.К., Бандай А.Дж., Гурски К.М. и Лилье П.Б. Асимметрии в поле анизотропии космического микроволнового фона. Астрофиз. J. 605 , 14–20 (2004).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый
Лэнд, К. и Магейхо, Дж. Изучение свидетельств предпочтительной оси анизотропии космического излучения. Физ. Преподобный Летт. 95 , 071301 (2005).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Яффе, Т. Р., Бэндай, А. Дж., Эриксен, Х. К., Гурски, К. М. и Хансен, Ф. К. Доказательства завихренности и сдвига на больших угловых масштабах в данных WMAP: нарушение космологической изотропии? Астрофиз. Дж. Летт. 629 , Л1–Л4 (2005).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Агаронян Ф. и др. Гамма-лучи очень высокой энергии из направления Стрельца A ^* . Астропарт. физ. 425 , Л13–Л17 (2004).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Бергстрем, Л., Уллио, П. и Бакли, Дж. Х. Наблюдаемость гамма-лучей от аннигиляций нейтралино темной материи в гало Млечного Пути. Астропарт. физ. 9 , 137–162 (1998).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Бекенштейн, Дж. Д. Релятивистская теория гравитации для модифицированной парадигмы ньютоновской динамики. Физ. Ред. D 70 , 083509 (2004 г.).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Aguirre, A., Schaye, J. & Quataert, E. Проблемы модифицированной ньютоновской динамики в кластерах и лесу Ly-α? Астрофиз. J. 561 , 550–558 (2001).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый
Клыпин А., Кравцов А. В., Валенсуэла О. и Прада Ф. Где находятся пропавшие галактические спутники? Астрофиз. J. 522 , 82–92 (1999).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый
Мур, Б. и др. Субструктура темной материи внутри галактических гало. Астрофиз. Дж. Летт. 524 , Л19–Л22 (1999).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый
Наварро, Дж. Ф., Френк, К. С. и Уайт, С. Д. М. Универсальный профиль плотности на основе иерархической кластеризации. Астрофиз. J. 490 , 493 (1997).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
де Блок, В. Дж. Г., Макго, С. С., Босма, А. и Рубин, В. К. Профили плотности массы галактик с низкой поверхностной яркостью. Астрофиз. Дж. Летт. 552 , Л23–Л26 (2001).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Хаяши, Э. и др. Внутренняя структура ореолов ΛCDM. II. Профили масс гало и кривые вращения галактик с низкой поверхностной яркостью. Пн. Нет. Р. Астрон. соц. 355 , 794–812 (2004).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Баллок Дж. С., Кравцов А. В., Вайнберг Д. Х. Иерархическое формирование галактик и субструктура в звездном гало Галактики. Астрофиз. J. 548 , 33–46 (2001).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Бенсон А.Дж., Френк К.С., Лейси К.Г., Боуг К.М. и Коул С. Влияние фотоионизации на формирование галактик. II. Галактики-спутники в Местной группе. Пн. Нет. Р. Астрон. соц. 333 , 177–190 (2002).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый
Кочанек, К.С. и Далал, Н. Испытания подструктуры гравитационных линз. Астрофиз. J. 610 , 69–79 (2004).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Огури М., Такада М., Уметсу К. и Бродхерст Т. Можно ли объяснить крутой профиль массы A1689 трехосным темным ореолом? Астрофиз. J. 632 , 841–846 (2005).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый
Пирс А. Темная материя в точно настроенной минимальной суперсимметричной стандартной модели. Физ. Ред. D 70 , 075006 (2004 г.).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Хайман З., Мор Дж. Дж. и Холдер Г. П. Ограничения на космологические параметры из будущих обзоров скоплений галактик. Астрофиз. J. 553 , 545–561 (2001).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Пиблз, П. Дж. Э. и Ю, Дж. Т. Первичное адиабатическое возмущение в расширяющейся Вселенной. Астрофиз. J. 162 , 815 (1970).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Коул, С. и др. Обзор красного смещения галактик 2dF: анализ спектра мощности окончательного набора данных и космологические последствия. Пн. Нет. Р. Астрон. соц. 362 , 505–534 (2005).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Eisenstein, D. J. et al. Обнаружение барионного акустического пика в крупномасштабной корреляционной функции ярких красных галактик SDSS. Астрофиз. J. 633 , 560–574 (2005).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Huetsi, G. Акустические колебания в спектре мощности образца SDSS DR4 Luminous Red Galaxy. АрХив Астрофиз . электронных отпечатков 〈arXiv:astro-ph/0512201〉 (2005).
Ангуло Р. и др. Ограничения на уравнение состояния темной энергии из-за отпечатка барионов на спектре мощности скоплений. Пн. Нет. Р. Астрон. соц. 362 , Л25–Л29 (2005).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Аллен, Б. Стохастический фон гравитационных волн в моделях инфляционной вселенной. Физ. Ред. D 37 , 2078–2085 (1988).
ОБЪЯВЛЕНИЕ MathSciNet КАС Google ученый
Лит, Д. Х. Что бы мы узнали, обнаружив сигнал гравитационной волны в анизотропии космического микроволнового фона? Физ. Преподобный Летт. 78 , 1861–1863 (1997).
ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый
Бойл, Л. А., Стейнхардт, П. Дж. и Турок, Н. Фон космических гравитационных волн в циклической Вселенной. Физ. Ред. D 69 , 127302 (2004 г.).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Gott, J. R. I. et al. Карта Вселенной. Астрофиз. J. 624 , 463–484 (2005).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый
Evrard, A. E. et al. Скопления галактик в моделировании объема Хаббла: космологические ограничения, полученные на основе обзоров неба. Астрофиз. J. 573 , 7–36 (2002).
ОБЪЯВЛЕНИЕ Google ученый

Скачать ссылки

Крупномасштабная структура Вселенной

Пи Джей Пиблз

Мягкая обложка ISBN: 97806

838 65 долларов США/50 фунтов стерлингов электронная книга ISBN: 97806

714

электронные книги

Многие из наших электронных книг можно приобрести в этих интернет-магазины:

Амазонка разжечь
Гугл игры
Ракутен Кобо
Барнс и Благородный Уголок
Apple Книги

Многие из наших электронных книг доступны в электронной библиотеке ресурсов, включая эти платформы:

Книги в JSTOR
Электронные книги EBSCO
Эбрари
Моя библиотека
Библиотека электронных книг

Shipping to:

Choose CountryUnited StatesCanadaUnited KingdomAfghanistanAland IslandsAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntarcticaAntigua And BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBonaire, Sint Eustatius and SabaBosnia And HerzegovinaBotswanaBouvet IslandBrazilBritish Indian Ocean TerritoryBrunei DarussalamBulgariaBurkina FasoBurundiCabo VerdeCambodiaCameroonCayman IslandsCentral African RepublicChadChileChinaChristmas IslandCocos (Keeling) IslandsColombiaComorosCongoCongo, Democratic RepublicCook IslandsCosta RicaCote D’IvoireCroatiaCubaCuraçao CyprusCzech RepublicDenmarkDjiboutiDominicaDominican RepublicEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial GuineaEritreaEstoniaEthiopiaFalkland Мальвинские островаФарерские островаФиджиФинляндияФранцияФранцузская ГвианаФранцузская ПолинезияФранцузские Южные ТерриторииГабонГамбияГрузияГерманияГанаГибралтарГрецияГренландияГренадаГваделупаГуамГуата malaGuernseyGuineaGuinea-BissauGuyanaHaitiHeard Island & Mcdonald IslandsHoly See (Vatican City State)HondurasHong KongHungaryIcelandIndiaIndonesiaIran, Islamic Republic OfIraqIrelandIsle Of ManIsraelItalyJamaicaJapanJerseyJordanKazakhstanKenyaKiribatiKoreaKorea People’ Republic OfKuwaitKyrgyzstanLao People’s Democratic RepublicLatviaLebanonLesothoLiberiaLibyan Arab JamahiriyaLiechtenstein LithuaniaLuxembourgMacaoMacedoniaMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMicronesia, Federated States OfMoldovaMonacoMongoliaMontenegroMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNepalNetherlandsNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorfolk IslandNorthern Mariana IslandsNorwayOmanPakistanPalauPalestinian Territory, OccupiedPanamaPapua New GuineaParaguayPeruPhilippinesPitcairnPolandPortugalPuerto RicoQatarReunionRomaniaRussian FederationRwandaSaint BarthelemySaint HelenaSaint Китс и НевисСент-ЛюсияСент-МартинСент-Пьер и MiquelonSaint Vincent And GrenadinesSamoaSan MarinoSao Tome And PrincipeSaudi ArabiaSenegalSerbiaSeychellesSierra LeoneSingaporeSint Maarten (Dutch part) SlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSouth Georgia And Sandwich Isl. South SudanSpainSri LankaSudanSurinameSvalbard And Jan MayenSwazilandSwedenSwitzerlandSyrian Arab RepublicTaiwanTajikistanTanzaniaThailandTimor-LesteTogoTokelauTongaTrinidad And TobagoTunisiaTurkeyTurkmenistanTurks And Caicos IslandsTuvaluUgandaUkraineUnited Arab EmiratesUnited States Outlying IslandsUruguayUzbekistanVanuatuVenezuelaViet NamVirgin Islands, BritishVirgin Islands, U.S. Уоллис и ФутунаЗападная СахараЙеменЗамбияЗимбабве

Добавить в корзину

Поддержите свой местный независимый книжный магазин.

США
Канада
Великобритания
Европа

Физика и астрономия

Пи Джей Пиблз

Классический отчет о структуре и эволюции ранней Вселенной от лауреата Нобелевской премии по физике П. Дж. Э. Пиблза

Принстонская серия по физике

Мягкая обложка

электронная книга

Скачать обложку

Мгновенная веха после его публикации, Крупномасштабная структура Вселенной остается важным введением в эту жизненно важную область исследований. Написанная одним из самых уважаемых космологов-теоретиков в мире, она представляет собой бесценное историческое введение в предмет и устойчивый обзор ключевых методов, статистических измерений и методов работы с космической эволюцией. С характерной ясностью и проницательностью П. Дж. Э. Пиблз фокусируется на крупнейших известных структурах — скоплениях галактик — взвешивая эмпирические доказательства природы скоплений и теории того, как они развиваются в расширяющейся Вселенной. Обязательный справочник для студентов и исследователей, это издание Крупномасштабная структура Вселенной знакомит новое поколение читателей с классическим текстом по современной космологии.

Награды и признание

Джеймс Пиблз, со-лауреат Нобелевской премии по физике

П. Дж. Э. Пиблз — физик, лауреат Нобелевской премии, чьи книги включают «Век космологии» , «Основы физической космологии» и «Квантовая механика» (все Принстон). Он является почетным профессором науки Альберта Эйнштейна на факультете физики Принстонского университета.

Жизнь во Вселенной, 5-е издание
Джеффри Беннетт, Сет Шостак, Николас Шнайдер и Мередит МакГрегор
Вся правда
Пи Джей Пиблз
Небо для всех
Под редакцией Вирджинии Тримбл и Дэвида А. Вайнтрауба.
Космологический век
Пи Джей Пиблз
Добро пожаловать во Вселенную в 3D
Нил де Грасс Тайсон, Майкл А. Штраус, Дж. Ричард Готт и Роберт Дж. Вандербей

Оставайтесь на связи, чтобы быть в курсе последних книг, идей и специальных предложений.

Будьте в курсе последних книжных новостей.

Эп. 137: Крупномасштабная структура Вселенной

На этой неделе мы будем мыслить масштабно. Больше, чем большой. Мы собираемся рассмотреть самые большие вещи во Вселенной. Если бы вы могли отступить назад и исследовать области космоса шириной в миллиарды световых лет, что бы вы увидели? Как устроена Вселенная в самом большом масштабе? И что еще более важно… почему?

Shownotes

Местная группа галактик — Атлас Вселенной
Треугольная галактика — Астронет >
Галактика Андромеды — NOAO
Группы, скопления и сверхскопления — UTK
Сверхскопление Девы — Атлас Вселенной
Самая большая пустота в космосе имеет диаметр 1 миллиард световых лет — New Scientist
Звуковые волны/волны сжатия в ранней Вселенной — WMAP
Цифровой обзор неба Слоана
Разборка под давлением плунжера — Swinburne Astronomy
Приливные хвосты — Интернет-энциклопедия науки
Эллиптическая галактика M87 — SEDS
Астрономы наблюдают за формированием крупнейших связанных структур во Вселенной — Universe Today
Планковский телескоп
WMAP (микроволновый датчик анизотропии Wilkinson
Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST)
Большой синоптический обзорный телескоп (LSST)
Галактический зоопарк

Видео:

Видео от Джоша Барнса из Гавайского университета — Galaxy Transformations
Фильмы из Sloan Digital Sky Survey и WMAP

Статьи:

Крупномасштабные структуры из обзоров галактик и скоплений
Анализ крупномасштабной структуры
Гамма-лучи от крупномасштабных структур Вселенной
Крупномасштабная структура в обзоре SDSS

Стенограмма: Крупномасштабная структура Вселенной

Загрузить стенограмму

Фрейзер Кейн: Квантовая механика.

Д-р Памела Гей: Да, тема, которая вселяет ужас в сердца многих, многих студентов.

Фрейзер: Разве это не похоже на то, что в мире только три человека разбираются в квантовой механике? Или никто из тех, кто говорит мне, что понимает квантовую механику, не понимает квантовую механику?

Памела: Я думаю, что в теории струн есть только три человека, которые могут заниматься математикой. С квантовой механикой есть много людей, которые могут работать с уравнениями, но с точки зрения способности полностью усвоить их и заставить делать это свой желудок.

Это как кинематика. Ваш желудок может к кинематике. Ваш желудок знает, что вы роняете мяч. Он приземлится на землю. Квантовая механика, каждая молекула в вашем теле сходит с ума, не верьте. [Смех]

Фрейзер: Хорошо, но здесь вы нас опережаете. Итак, позвольте мне сделать мое официальное представление, и мы можем начать оттуда. Квантовая механика — это изучение очень маленьких вещей; природа реальности наименьшего масштаба. Это наука, которая бросает вызов здравому смыслу и не предлагает полезных аналогий. Тем не менее, он приносит пользу, делая научные прогнозы с невероятной точностью.

Давайте заглянем в историю квантовой теории, а затем попытаемся понять ее связь со вселенной. Итак, если бы я [смех] пошел и нашел несколько физиков, загнал их в угол и сказал — о, у меня есть один прямо сейчас — и сказал, что такое квантовая механика? [Смех] Какой ответ я получу?

Памела: Я думаю, что самое прямое описание этого: способ использовать уравнения, которые работают, описать почти все как одновременно волны и частицы, в то время как ваша голова действительно болит.

Фрейзер: Хорошо, в зависимости от того, насколько велико их эго и насколько хорошо, по их мнению, они это понимают, это математический способ. Какие вещи вы можете математически описать с помощью квантовой теории?

Памела: Весь спектр атома можно очень подробно описать с помощью квантовой механики. Я могу пойти и использовать телескоп, чтобы наблюдать за водородом во многих различных состояниях по всей Вселенной. Я могу понять 21-сантиметровую линию как очень редкое переворачивание электрона.

Я могу понять различные линии излучения, исходящие от газообразного водорода, нагретого до разных температур, в зависимости от того, как электроны перескакивают с одного энергетического уровня на другой. Я могу понять, как свет поглощается газами и рассеивается в разные стороны, как работают лазеры и мазеры.

Все это исходит из квантовой механики. Я могу очень точно придумать всевозможные сумасшедшие числа, описывающие, как вибрируют молекулы. Все работает. Это удивительная сумасшедшая часть этого, все это работает.

Фрейзер: Верно, если вы подставите цифры, вы получите точное описание реальности, хотя то, что на самом деле происходит, бросает вызов логике на каждом шагу. Как возникла квантовая механика?

Памела: Это в основном произошло из-за того, что я думаю, что это был первоначальный случай, когда кто-то проводил эксперимент, из которого получалось что-то действительно сумасшедшее, и он сидел в своем кресле и выпускал ряд ругательств.

Были такие вещи, как если бы вы выстрелили невероятно интенсивным лучом красного света в металлическую пластину. Металлическая пластина идет да, так, хорошо и ничего не делает. Но если вы направите синий свет более высокой энергии на ту же пластину, вы можете получить отстрел электронов. Дело в том, что вам даже не нужно использовать такой интенсивный синий свет. Интенсивность света, казалось, не имела ничего общего с происходящим. Это было связано с цветом света.

В конце концов это было объяснено Эйнштейном с помощью того, что мы называем фотоэлектрическим эффектом, когда свет внезапно перестал быть непрерывным интенсивным морем энергии, а стал дискретными пакетами, где количество энергии в каждом отдельном пакете зависело от цвета. Это была революционная идея. Это заставило нас изменить то, как мы думаем о вещах.

Внезапно это перестало быть светом, распространяющимся в этом истончающемся море, когда оно излучается вдали от солнца. Скорее, это группа отдельных фотонов, где пространство между фотонами увеличивается по мере того, как вы удаляетесь все дальше и дальше, и свет вынужден распространяться на все большую и большую площадь. Все это было ново. Наиболее фундаментально идея о том, что свет может иметь только определенные энергии. Это было нечто совершенно ожидаемое, что снова оказалось полностью правдой.

Фрейзер: Как первые физики боролись с этим?

Памела: Им нужно было разобраться во многих вещах. Первое, с чем, вероятно, разобрались, это то, что электроны могут быть искривлены электромагнитными силами и имеют очень маленькую массу. Когда они попадают на флуоресцентные экраны, они могут излучать свет. Электронно-лучевая трубка была одним из первых экспериментов, которые заставили нас начать думать об электронах как о маленьких незаметных пакетиках и начать понимать, как они работают.

Фрейзер: Что происходит в ЭЛТ?

Памела: По сути, вы ускоряете электрон, и мы не знали, что именно это мы делаем, когда ученые впервые начали это делать. Вы создаете как можно более полный вакуум. Затем вы делаете различные вещи, которые вызывают создание электронов. Вы разгоняете их через заряженные пластины, через конденсаторы.

Затем, регулируя магнитные поля, вы можете изменить место удара электрона на флуоресцентной флуоресцентной пластине. Регулируя магнитные поля в электрических полях, которые вы используете в этой системе, вы действительно можете измерить массу электрона.

Когда мы впервые измерили его и поняли, что это доли, тысячные доли массы атома, мы поняли, что электроны — это эти незаметные крошечные частицы, которые чрезвычайно малы, но посмотрите, что мы можем с ними делать.

Фрейзер: Но какое место в этой истории занимает квантовая механика?

Памела: Как только мы начали думать о вещах как о маленьких, вот у нас электрон, вот у нас фотоны, мы начали исследовать структуру атома. Первоначально считалось, что атомы в основном — это модель сливового пудинга, в которой протоны и электроны случайным образом сливаются вместе.

Были проведены эксперименты, в которых пучки электронов направлялись на золотую фольгу. Если бы структура атома была в основном сливовым пудингом, где у вас есть эти рандомизированные сливы — электроны и протоны — беспорядочно рассеянные в атоме, вы бы получили один набор того, как электроны отражаются, когда они проходят через золотую фольгу.

Вместо этого мы увидели рассеяние, которое можно было бы объяснить только в том случае, если бы протоны и нейтроны были сконцентрированы в очень маленьких ядрах, окруженных огромным роем электронного облака. Это заставило нас задуматься о том, что делают электроны, если они вращаются по орбите? Были проблемы с тем, если электроны вращаются по орбите, почему они не излучают энергию постоянно?

Они постоянно ускоряются, потому что движутся по кругу. Это стало очень проблематично. Именно в попытке разобраться с этой проблемой и при рассмотрении допустимых длин волн света мы также столкнулись с проблемами, связанными с тем, что по мере того, как длина волны становится все короче и короче, количество энергии должно стремиться к бесконечности. Внезапно у нас появляются теплые объекты, испускающие бесконечное количество света.

Это ультрафиолетовая катастрофа. Именно так его называли в те дни, когда мы еще не знали о рентгеновских и гамма-лучах. Пытаясь разобраться во всех этих различных проблемах, люди в конце концов пришли к выводу, что мы можем решить эту проблему, если начнем рассматривать энергию как квантованную, что существуют определенные допустимые значения, где не может быть бесконечно малой длины волны.

В конце концов, вы просто иссякнете, и в ультрафиолете все станет равно нулю. Таким образом, энергия стремится к нулю, а длина волны становится бесконечно малой. Мы смогли решить эти проблемы, сделав что-то крайне неудовлетворительное и заявив, что энергия дискретна и может иметь только определенные заданные значения.

Фрейзер: Когда вы говорите, что энергия дискретна и может иметь только определенные заданные значения, это квантовая часть квантовой механики, так как энергия поступает в виде пакетов очень определенного количества. Это кванты, да?

Памела: Да, и здесь мы говорим, что энергия равна константе, умноженной на частоту света. Именно эта константа, которая всегда присутствует и никогда не стремится к нулю, дает нам следующее: вам разрешены только определенные значения.

Фрейзер: Тогда наименьшее теоретическое количество света, которое вы можете получить, это один пакет, верно?

Памела: Правильно.

Фрейзер: Итак, вы получаете ноль, а затем единицу, но между ними не может быть дробей. Это хорошо, потому что если бы у вас были дроби, вы бы изливали бесконечное количество энергии.

Памела: Да, и мы этого не делаем, так что все в порядке. Затем у нас также начались все эти другие странные вещи. Де Бройль был одним из тех, кто заметил, что у электронов тоже есть длина волны. Мы не были счастливы, но почти смогли справиться с концепцией, что свет — это и частица, и волна. У него нет массы, он действует странным образом, причиняет боль, но ладно, мы можем уйти от этого.

Затем мы начали понимать как поле — а я еще не родился — что электроны, которые имеют массу, также могут иметь длину волны и могут интерферировать друг с другом. Одна из вещей, которую мы знали, это то, что вы можете брать лучи света и направлять их через щели и получать удивительные узоры на стене, интерференционные и дифракционные картины. Это связано с волновой природой света.

Точно так же, как волны, проходящие через скалы и направляющиеся к берегу, могут закончиться совершенно прямой волной, ударяющейся об эти скалы, превращающейся в совершенные участки круга, расходящиеся от щели сквозь скалы.

Фрейзер: Мы сделали целое шоу с нашей двойственностью волновых частиц, так что я знаю, что у нас есть все подробности, если люди захотят послушать это шоу.

Памела: Люди начали ставить эксперименты, о боже, электроны тоже мешают.

Фрейзер: Какой аппарат? Каким должен быть эксперимент, чтобы увидеть, как электрон интерферирует сам с собой?

Памела: Вот классный способ, как ты это делаешь. Если у вас есть достаточно тонкие щели и вы посылаете пучки электронов, по одному электрону за раз через щель, вы вместо того, чтобы получить два идеальных изображения щели на каком-то экране вдалеке — что, как сказал бы ваш желудок, должно произойти, — вы сияете. электроны на щели, они проходят через щель, попадают на детектор сзади, и вы получаете изображение щелей.

Фрейзер: Верно, они либо отскакивают, потому что ударяются о боковые стороны щелей, либо проходят прямо через щель и задевают детектор.

Памела: Да, ничего страшного. Реальность такова, что когда электроны один за другим, не имея ничего другого, кроме как проходить через эти щели, они как будто знают, что приближаются другие электроны.

Они проходят и со временем выстраивают интерференционную картину на детекторе, как если бы это была целая серия волн, интерферирующих друг с другом.

Фрейзер: У вас есть электрон, проходящий через обе щели одновременно?

Памела: И мешает себе.

Фрейзер: И мешать самому себе создавать этот узор.

Памела: Это функция вероятности. Это действительно странно. Это так здорово, и мы посмотрим, сможем ли мы найти анимацию для размещения на нашем веб-сайте. Так здорово наблюдать, как это происходит.

Вы увидите на вашем детекторе вспышку электрона, ударившую слева. Электрон попал прямо в линию из щели. Электрон ударил справа; другой электрон над щелью.

Они накапливаются со временем, и по одному электрону за раз они создают эту интерференционную картину. Они строят его с идеальным распределением большинства электронов, приземляющихся там, где у вас самая высокая вероятность.

Фрейзер: Это та же закономерность, которую вы видите с фотонами, но удивительно, что вы видите ее с электронами, верно?

Памела: Так и случилось. Именно тогда мы начали понимать, что действия света и частиц диктуются вероятностью. Электроны, как и свет, способны каким-то образом понять: «Эй, я волна, я прохожу через щели». Я должен во что-то вмешаться, и это что-то может появиться позже. [Смех] Это просто круто.

Фрейзер: Да, теперь ты можешь продолжать, верно? Вы не ограничиваетесь только электронами.

Памела: Нет. В конце концов, когда вы приближаетесь к все более и более крупным физическим объектам, их длины волн становятся меньше, чем они есть на самом деле. Длина волны человеческого существа намного меньше, чем у человека.

Вы не можете послать меня через две щели и заставить меня мешать самому себе на другом конце. В какой-то момент вы перестаете проводить эти эксперименты, потому что длина волны и физический размер просто не позволяют этого сделать.

Фрейзер: Я думаю, что они зашли так далеко, как Buckyballs, верно? На самом деле они получили атомы из молекул, содержащих примерно 60 атомов углерода, и смогли пропустить их через себя и заставить вмешиваться. Это безумие. [Смех]

Памела: Да, это не имеет никакого смысла. Кроме того, есть и другие следствия квантовой механики, с которыми нам все еще некомфортно. Одним из них является принцип неопределенности Гейзенберга. Идея, стоящая за этим, заключается в том, что волны несут в себе энергию. Они несут импульс. Поскольку волна движется в пространстве, если она сталкивается с чем-то, она может передать этот импульс и в основном выполнить работу.

Если я хочу измерить скорость, с которой эта длина волны распространяется в пространстве, и я хочу очень, очень точно измерить эту длину волны, я застрял. Я могу только очень точно знать его импульс или очень точное положение в пространстве. На самом деле мне не позволено знать и то, и другое в одно и то же время.

Если я сконцентрирую его положение в точке, я больше ничего не знаю о его длине волны. Все, что я знаю, это то, что весь свет прямо сейчас прямо сейчас, это все, что я знаю. Внезапно информация о длине волны полностью исчезла.

Но если я очень тщательно смогу каким-то образом определить его длину волны, то я увижу период колебаний электромагнитной волны. Это не имеет центральной точки. Это не имеет конкретной позиции. Это означает, что я могу либо точно знать, где находится волна, либо точно знать ее длину, но не просите меня сказать вам и то, и другое одновременно.

Фрейзер: То же самое происходит с электроном, вращающимся вокруг протона?

Памела: Точно.

Фрейзер: Вы можете узнать его импульс или положение?

Памела: Да, и вы не можете знать оба. Это относится ко многим различным способам смотреть на эти частицы. У нас есть наиболее распространенный способ взглянуть на это с точки зрения импульса позиции. Мы также можем рассматривать с точки зрения энергии в позиции. Энергия — это еще один способ взглянуть на длину волны.

Мы пытаемся разобраться в том, что происходит, и постоянно натыкаемся на то, что вам не позволено что-то знать. У нас также есть, как только мы начинаем смотреть на вещи с точки зрения относительности, мы начинаем сталкиваться с неопределенностью энергии и времени. Все эти вещи связаны друг с другом, и это приводит к тому, что мы можем знать только половину информации в любой точке.

Любой, кто глубоко влюблен в кинематику и представление о том, что если вы знаете положение и скорость всего в любой момент, вы можете предсказать полное развертывание остальной Вселенной. Принцип неопределенности говорит, что я не могу этого знать.

Фрейзер: Верно, дело не только в том, что ваши инструменты недостаточно хороши. Никакие инструменты никогда не могли быть сделаны достаточно хорошими, чтобы знать эти две части информации одновременно.

Памела: Да, просто вселенная не позволяет. Это то, как это подключено. Существуют разные способы обмана системы. Был проведен действительно изящный эксперимент — понимание эксперимента все еще обсуждается, — но сам эксперимент действительно классный.

Если у вас есть одна из этих двойных щелей и вы направляете через нее свет, вы получите эту замечательную интерференционную картину на стене. Вы можете очень аккуратно расположить тонкие провода между двойными щелями и стеной там, где эти провода попадают в тени бахромы. Их размещение никак не повлияет на то, что вы видите.

Если поместить линзу между щелями и стеной, линза будет воспринимать свет так, как будто это скопление частиц. Что касается линзы, то свет — это частица. На самом деле он возьмет эту красивую дифракционную картину, избавится от нее и сделает два изображения щелей на стене. Вы переходите от красивой дифракционной картины к щелям и щелям, красиво светящимся, как ваш желудок изначально ожидал, что вы его увидите.

Если вы проведете этот эксперимент, вставив линзу после того, как вставите эти провода, вы все равно не увидите провода в красивых прорезях. Если вы закроете одну из этих щелей, чтобы интерференция больше не происходила внезапно, то на изображении той щели, которую вы не закрывали, вы сможете увидеть тени проводов. Так что свет знает, что больше не мешает.

Фрейзер: Правильно, и это после того, как он уже прошел через щель, и поэтому вы блокируете его между щелью и детектором — щелью в стене.

Памела: Нет, ты действительно блокируешь его до того, как он попадет в щель.

Фрейзер: Хорошо, заблокируй его до того, как он пройдет через щель.

Памела: Затем внезапно интерференционная картина исчезла. Это как-то жутковато, что у вас может быть свет с точки зрения проводов, который знает, что он должен мешать. Затем этот мешающий свет попадает на линзу и вдруг говорит: «Ой, теперь я стану частицей».

Вы можете изменить поведение волны, когда она пересекается с тенями и проводом, на поведение частицы, когда она проходит через линзу. Это просто круто. Вы можете возиться со своей головой, возясь со светом.

Фрейзер: Я знаю, что квантовая механика прекрасна, работает очень хорошо и очень хорошо поддерживается математикой. И все же это настоящая заноза в боку для людей, пытающихся объединить силы вселенной, верно? Он не будет себя вести, и если вы попытаетесь свести гравитацию к сфере квантовой механики, они не поладят.

Памела: Да, одна из проблем, с которыми мы сталкиваемся, это то, что квантовая механика способна предсказать, как энергия распределяется между тепловой и кинетической энергией. Это позволяет нам понять, как ведут себя газы. Это позволяет нам понять переходы электронов и атомов, колебания молекул.

По мере того, как вы увеличиваете плотность системы, это позволяет нам продолжать понимать, что происходит, благодаря объединению квантовой механики и термодинамики, где вы можете начать понимать, что если вы можете упаковать систему достаточно плотно, как в белой карликовой звезде, внезапно все электронов идут нормально, принцип полиисключения.

Принцип полиисключения гласит, что электроны должны быть ориентированы в двух разных ориентациях, как орбиты при одной и той же энергии атома. Мы называем это вращением вверх и вращением вниз только потому, что электроны на самом деле не вращаются, о чем мы знаем. Это просто удобный способ думать об электронах. Вы можете представить, что один северный полюс вверх, один северный полюс вниз, когда они вращаются. Они этого не делают, это просто способ представить себе это.

Если вам нужно достаточно плотно упаковать электроны, внезапно это будут не только электроны на энергетических уровнях вокруг этого атома, но и электроны атомов на орбитах вокруг тех атомов вон там. Внезапно все электроны в основном образуют одну решетку энергетических уровней, тщательно подчиняющуюся принципу полиисключения, поскольку они образуют то, что мы называем вырожденным газом. Все это работает с квантовой механикой.

По мере того, как мы продолжаем увеличивать плотность, создавая нейтронные звезды, вдруг он понял, черт возьми, не может быть электронов и протонов так близко друг к другу, они должны объединяться, и они объединяются, чтобы сформировать нейтроны. Мы можем объяснить, как сохраняется энергия, как сохраняется масса и что выбрасывается в процессе. Мы можем объяснить нейтронные звезды.

Когда вы начинаете крутить дальше, квантовая механика вдруг не может объяснить, что происходит, когда нейтроны больше не могут существовать. Когда плотность становится настолько высокой, что даже нейтроны как бы испускают дух и говорят: «Хорошо, теперь я буду чем-то другим, чтобы занимать меньше места». Какими бы разными не были нейтроны, чтобы занимать меньше места и образовывать черные дыры, квантовая механика не может этого сделать. Квантовая механика не может объяснить гравитационные эффекты.

Это одна из тех проблем, которые, я надеюсь, будут решены еще при моей жизни, потому что есть способ увидеть вселенную, где гравитация — это геометрия. Есть способ рассматривать вселенную, где гравитация все еще является частью физики элементарных частиц, где она управляется потоком гравитонов. Мы не знаем, какая точка зрения полностью верна или верны обе.

У нас есть геометрия и частицы точно так же, как частицы и длины волн. Я не знаю, как, открыв бозон Хиггса и открыв гравитон, если мы откроем эти вещи, мы собираемся описать какому-то будущему поколению физиков то, как устроена Вселенная.

Фрейзер: Я полагаю, на том же фронте вы не можете взять квантовую механику и расширить ее за пределы нескольких коллекций атомов?

Памела: Здесь нам приходится иметь дело с тем, что мы называем классической механикой, где мы начинаем описывать вещи в объемных движениях. Внезапно вещи ведут себя так, как понимает наш желудок.

Фрейзер: Верно, нет никакой неопределенности относительно орбиты Юпитера.

Памела: Точно.

Fraser: Вы можете предсказать это в этой ситуации, это действительно сводится к качеству ваших инструментов.

Памела: У нас есть странная вселенная, где, когда вещи начинают двигаться слишком быстро или их массы становятся слишком большими, мы должны обратиться к Эйнштейну.

Затем, когда вы пойдете в другом направлении и начнете иметь дело с очень маленькими вещами, вам придется начать использовать квантовую механику.

В этой срединной земле вы можете использовать ньютоновскую механику, и наши желудки понимают планету Земля и большую часть физики, с которой нам приходится иметь дело изо дня в день.

Фрейзер: Что мне нравится в квантовой механике, и я могу только предполагать, потому что почти не понимаю ее, так это то, что это одна из тех наук, которые действительно бросают вызов, как вы говорите, вашему желудку.

Это не позволит вам интуитивно прогрессировать, проводя аналогии в уме, и вроде бы так и должно быть, потому что [смех] это имеет для меня смысл.

Я видел, как падают камни, и я понимаю, что если я покачаю чем-то вокруг своей головы, оно совершит красивый круг и все такое прочее. Ваша интуиция ничего не стоит, и вы должны выбросить ее.

Вы должны просто сказать, что я просто начну проводить эксперименты, посмотрю, что они мне скажут, и приму результаты, вот и все.

Я нахожу все это действительно освежающим, потому что, если вы послушаете это шоу, у нас нет ни единой аналогии. Нет ничего. Иногда твоя мать похожа на частицу… нет, это [смех] не работает.

Аналогов просто нет, ничего, что могло бы вам в этом помочь. Вы должны просто слушать природу, слушать эксперименты и следить за математикой. Это единственный вид прогресса, который вы можете сделать.

Я думаю, это здорово, потому что я думаю, что так много науки — хотя ученые действительно стараются прогрессировать и стараются быть объективными, просто слушают свои эксперименты и так далее — много личного опыта привносится в нее.

Это одна из тех ситуаций, когда ни у кого нет никакого мнения по этому поводу. Я предполагаю, что, может быть, они строят мнения об одной теории и другой теории, но, в конце концов, просто у человека нет развитого способа справиться с этим.

Мне очень нравится квантовая механика. У нас есть несколько других тем, которые мы хотели затронуть в этой области, поэтому я думаю, что мы собираемся провести пару шоу и поговорить о некоторых действительно интересных вещах, которые произошли из квантовой механики.

Одним из них является запутанность, жуткое действие на расстоянии, и у нас есть пара других вещей, о которых мы хотим поговорить, особенно о том, как это связано с астрономией, так что мы продолжим это в следующих нескольких шоу. Спасибо, Памела.

Фрейзер Кейн: Привет, Памела, ты готова мыслить масштабно?

Доктор Памела Гей: Надеюсь, что да.

Фрейзер: На этой неделе мы собираемся мыслить масштабно. Больше, чем большой, мы собираемся рассмотреть самые большие вещи во Вселенной.

Если бы вы могли отойти назад и исследовать области космоса шириной в миллиарды световых лет, что бы вы увидели? Как устроена Вселенная в самом большом масштабе? Важнее почему?

Давайте для начала подумаем о мелочах. У нас есть Земля, вращающаяся вокруг Солнца. Солнце входит в состав спиральной галактики под названием Млечный Путь, тогда что?

Памела: Тогда мы принадлежим к местной группе, которая представляет собой эту маленькую крошечную группу галактик. В значительной степени это мы, Андромеда и Треугольник. Это маленькая крошечная система.

Фрейзер: Это единственный раз, когда вы можете описать совокупность галактик [смех] как крошечную. В любое другое время я думаю, вы бы употребили слово «великолепный».

Памела: Верно, значит, на великой схеме всего космоса наша местная группа, которая в основном состоит из карликовых галактик, но имеет несколько других больших галактик, как я уже сказал нам, Андромеда и Треугольник крошечные по сравнению к тому, что там.

Фрейзер: Хорошо, давайте тогда почувствуем масштаб. Насколько велика наша местная группа? Почему мы называем эти галактики местной группой?

Памела: Гравитационно мы все связаны друг с другом. Мы все являемся частью роя систем, которые счастливо вращаются вокруг друг друга. Однажды они с радостью поглотят друг друга, по мере того как мы будем превращаться во все большую и большую кучу массы, в которой будет все меньше и меньше незаметных объектов.

Наши небольшие группы гравитационно связанных галактик медленно движутся к другим гораздо более крупным скоплениям галактик, в которые мы позже попадем только потому, что их гравитация намного больше.

Фрейзер: Подобно Млечному Пути, мы все собрались вместе в одну местную группу. Я знаю, что Андромеда находится примерно в двух с половиной миллионах световых лет от нас, так что это своего рода масштаб, на который мы здесь смотрим. Существуют также десятки карликовых галактик.

Памела: Правильно.

Фрейзер: К чему тогда мы движемся?

Памела: Мы находимся на окраине так называемого сверхскопления Девы, которое является нашим местным сверхскоплением. Это большой город, пригородом которого мы в настоящее время являемся.

По мере разрастания города он будет медленно поглощать нас, за исключением того, что в данном случае город не становится больше, а город фактически втягивает нас под действием гравитации. сверхскопление.

Фрейзер: Давайте тогда почувствуем масштаб. У нас, скажем, 50 галактик в нашей местной группе, насколько велико сверхскопление Девы?

Памела: Сверхскопление Девы на самом деле достаточно велико, и если вы прокрутите телескоп через этот участок неба, вы увидите около сотни групп и скоплений галактик, которые являются частью этого сверхскопления.

Это мы, само скопление Девы. Есть и другие вещи, такие как основная группа Земли, которые падают в нее. Есть группа М 101. Мы все вместе составляем сверхскопление Девы.

Фрейзер: Можно взять телескоп и посмотреть?

Памела: Да, и это одна из крутых частей. Вы действительно можете выйти на улицу и увидеть множество сверхскоплений. Сверхскопление Девы, вероятно, одно из самых драматичных, поскольку внутри него находится скопление Девы.

Вы также можете выйти на улицу и легко увидеть кластер Coma. Скопления галактик достаточно велики, чтобы их можно было легко распознать как большое количество галактик в концентрированной области неба на фотографиях и просто при осмотре неба телескопом.

Точно так же, как скопление Гиады кажется гораздо более плотной областью звезд, скопления Девы и Волосы выглядят как гораздо более плотные области галактик. Вам просто нужен телескоп побольше, чтобы увидеть скопление галактик, потому что они тусклые.

Фрейзер: Правильно. Значит, большинство галактик, которые мы можем видеть, являются частью сверхскопления Девы?

Памела: Да, это одна из самых крутых вещей, что мы все падаем вместе и являемся частью одного большого города галактик.

Фрейзер: Верно, теперь сверхскопление Девы является частью чего-то еще большего?

Памела: Здесь мы пытаемся выяснить, как вы называете вещи. Само сверхскопление Девы — это угол, где сходятся несколько разных стен.

Наша вселенная со временем превратилась из сплошного блока. Если вы посмотрите, какой была структура Вселенной во времена космического микроволнового фона, изменения плотности тогда были очень незначительными. Флуктуации, которые мы видим в космическом микроволновом фоне, составляют лишь одну тысячную.

Сегодня, когда мы смотрим, мы видим эти огромные пустоты, практически ничего в этих очень плотных стенах, эти действительно плотные сверхскопления, где вся масса гравитационно стянута вместе.

Сверхскопления — это места, где сходятся разные стены. Сверхскопление Девы — это всего лишь одно место, где сходятся все эти разные стены.

Фрейзер: Ладно, мне нужна аналогия. Я думаю о стенах.

Памела: Швейцарский сыр.

Фрейзер: Швейцарский сыр? Пузыри, пенистые пузыри.

Памела: Да, когда вы идете в продуктовый магазин, там есть всякие разные сыры с дырками. Есть сыр с очень маленькими дырочками, очень дешевый американский швейцарский. Тогда есть кружевной швейцарский сыр.

С ажурным швейцарским сыром, где множество разных пузырьков не совсем соприкасаются по углам, вы получите намного больше сыра.

Затем есть стена между двумя пузырями, а затем вы получаете соединение четырех пузырей. Это даст вам больше сыра на стыке четырех пузырей.

Фрейзер: Итак, отверстия — это воздушные карманы, верно? Таковы пустоты, которые есть у нас во Вселенной. Тогда сыр [смех] — это галактики. Насколько велики тогда эти пустоты?

Памела: Пустоты могут быть просто огромными. Просто чтобы дать вам некоторое представление, прежде чем перейти к размеру пустот, наша собственная галактика Млечный Путь находится на расстоянии около 100 000 световых лет от края до края. Это его диаметр.

Андромеда, наш ближайший сосед-гигант, находится на расстоянии около 2 1/2 миллионов световых лет. Сверхскопление Девы намного больше. Его диаметр составляет 110 миллионов световых лет. Пустота, маленькая пустота, а не гигантская пустота, просто средний пробег местной пустоты составляет 200 миллионов световых лет в пустоте.

Фрейзер: Ничего?

Памела: Ничего. Они начинают искать и могут найти внутри себя одну или две одинокие галактики, но это гигантские пустые пространства. Двести миллионов — это немного. Их размер может быть в два-три раза больше.

Мы обнаруживаем, что суперпустоты больше похожи на 400 миллионов световых лет бок о бок практически из ничего. Таким образом, мы вышли из вселенной, которая была в значительной степени одним непрерывным куском вещества с очень небольшими, небольшими неравномерностями в распределении материи.

Небольшие места, где было немного больше, смогли гравитационно прицепиться к окружающему их материалу. Места, которых было немного меньше, они просто как бы сдались и позволили гравитационно разорвать себя на части.

Места, где меньше, стали меньше, а места, где больше, стали больше. Во вселенной тот, у кого больше, получает больше. Это как-то несправедливо.

Фрейзер: Это как богатые становятся еще богаче, верно?

Памела: Да.

Фрейзер: Бедные становятся беднее с точки зрения пространства.

Памела: Гравитация не понимает Робин Гуда.

Фрейзер: Итак, давайте посмотрим, понимаю ли я это. Давным-давно, прямо во время большого взрыва были эти колебания плотности новорожденной Вселенной.

Эти колебания плотности расширились за миллиарды лет, так что теперь у нас есть пустоты.

Памела: Это всего лишь очень слабые флуктуации, которые мы видим на космическом микроволновом фоне, и эти неоднородности на уровне один к 10 000.

Именно эти небольшие неоднородности привели ко всему, что мы видим сегодня.

Фрейзер: Знаем ли мы, почему были эти различия?

Памела: Это восходит к тому, что я думаю, мы уже рассказывали об этом в предыдущем шоу, где в основном проходили звуковые волны, а звуковые волны имеют очень физическое значение. Звуковые волны — это когда у вас есть волны сжатия, движущиеся через среду. По сути, в ранней Вселенной двигались звуковые волны.

Различные длины волн этих волн застыли там, где вы получили небольшую избыточную плотность и небольшую недостаточную плотность. Это намного сложнее, чем это, но это самый простой способ взглянуть на это.

У нас были волны, проходящие через более раннюю среду, и эти волны застыли как места с более высокой плотностью и более низкой плотностью.

Фрейзер: Верно, я могу себе представить волны, идущие через океан, если бы вы внезапно заморозили океан, а затем измерили толщину океана, у вас были бы места, которые были толще. У вас были бы места, которые были тоньше только из-за того, где в этот момент были волны.

Памела: В данном случае это больше похоже на измерение плотности воздуха, когда оркестр играет сложные ноты. Все эти разные звуки, которые вы слышите, имеют разную длину волны, и они замирают.

Фрейзер: А потом богатые становились богаче, а бедные беднели миллиарды лет, пока мы не пришли к сегодняшнему дню.

Памела: Точно.

Фрейзер: Хорошо, тогда, если я должен был как бы отойти назад и просто увидеть всю вселенную?

Памела: Вы можете сделать это локально с помощью Sloan Digital Sky Survey.

Фрейзер: Итак, сколько же я увижу этих пустот? Какой длины будут эти стены?

Памела: Что замечательно, так это то, что мы действительно можем наблюдать за ростом структуры, потому что, оглядываясь все дальше и дальше назад, мы можем заглянуть еще дальше во времени. Свету требуется конечное количество времени, чтобы добраться из точки А в точку Б.

Когда мы смотрим на близлежащие предметы, мы можем измерить десятки различных пустот. Мы можем измерить десятки различных сверхскоплений. По мере того, как мы оглядываемся назад во времени на объекты, которые находятся дальше, и их свету требуется все больше и больше времени, чтобы добраться до нас, мы начинаем видеть все меньше и меньше сверхскоплений. Мы начинаем видеть все меньше и меньше самих кластеров. Кластеры становятся меньше.

Гигантские скопления существовали всегда. Некоторые из этих гигантских скоплений сформировались в первые миллиарды лет существования Вселенной, но продолжают расти. Они продолжают строиться, и их количество со временем растет.

Хотя мы видим десятки пустот, количество и размеры пустот выпадают, когда вы оглядываетесь назад во времени. Количество и размеры сверхскоплений уменьшаются по мере того, как вы заглядываете в прошлое. Мы действительно можем видеть, как развивается наша Вселенная.

Фрейзер: Я полагаю, пустоты увеличиваются там, где у вас есть эти стены галактик, и в какой-то момент они ломаются из-за Вселенной. Галактика должна принять решение, двигаться влево или вправо.

Он либо останется с этими приятелями, либо уйдет с этими приятелями, а затем между ними появится новая пустота, и эти пустоты будут расширены.

Памела: Одним из моментов, когда мы переводим часы вперед, является процесс, который вы только что описали, который превратит нашу вселенную из простой кружевной пены в не более чем изолированные острова галактик.

Со временем они превратятся в изолированную галактику, поскольку со временем все остывает.

Фрейзер: Это был мой следующий вопрос, чем все это обернется? Запустите часы вперед, как вы сказали, новые пустоты открываются, они становятся изолированными скоплениями галактик, этими сверхскоплениями. Тогда вы говорите, что они становятся галактикой?

Памела: Правильно. Мы все еще работаем над деталями модели. Что действительно здорово, так это то, что мы действительно можем наблюдать за этими системами, которые уже скреплены до такой степени, что расширение Вселенной не имеет никакого отношения к галактикам, входящим в сверхскопления. Они гравитационно удерживаются вместе.

Их разделение вызвано строго тем, каков их орбитальный размер, когда они вращаются вокруг центра сверхскопления. Со временем галактики будут проноситься мимо друг друга и гравитационно прилипать друг к другу, или материя будет удалена из галактик.

Весь этот довольно жестокий язык связан с галактиками. Мы говорим о преследовании галактик, когда две галактики проносятся мимо друг друга. Они движутся достаточно быстро, чтобы фактически не сливаться в одну новую систему, но гравитационное притяжение одной галактики к другой способно захватить некоторые звезды. Он способен захватить газ и вызвать звездообразование.

После завершения звездообразования то, что раньше могло быть хорошей здоровой галактикой, превратилось в мертвую эллиптическую систему. У нас есть то, о чем мы говорим как о зачистке под напорным давлением. Когда галактика попадает в одно из этих сверхскоплений, она сталкивается со всем материалом, который был удален из галактик, попавших туда ранее. Когда он попадает в этот материал, это похоже на пескоструйную обработку, за исключением уровней гравитации и давления. У вас есть эти системы, которые не могут гравитационно удерживать свой газ и пыль перед лицом столкновения с материалом, в который они падают.

В некоторых случаях стук снова вызывает звездообразование. У вас есть эти сложные приливные хвосты звездообразования. Это быстро, и когда это заканчивается, системы мертвы. Вы не обнаружите звездообразование в гигантских сверхскоплениях с той же скоростью, что и в меньших системах, таких как наша собственная местная группа.

Фрейзер: Думаю, мы уже видим будущее некоторых из этих сверхскоплений. Есть несколько чудовищных галактик с массой, в триллионы раз превышающей массу Млечного Пути, прямо в центре этих галактических скоплений.

Памела: А может и семь.

Фрейзер: Ага, они уже столько галактик оторвали и разорвали на части и добавили в массу. В конце концов, я думаю, им всем нужно время, чтобы встретить [смех] свой конечный пункт назначения в какой-то большой эллиптической галактике в центре скопления галактик.

Значит, так думают астрономы? В конце концов, в каждом из этих сверхскоплений останется по одной большой галактике?

Памела: Вопрос только в том, как далеко вы развиваете часы и в какой момент вы говорите, что у меня есть куча черных дыр или куча галактик. Со временем газ и пыль, израсходованные в звездообразовании, будут выброшены во внутреннюю среду скопления.

В конце концов вы получите в самом скоплении все более и более плотный газ, который вращается вокруг какой-либо конкретной галактики, направляясь к центру. Он такой горячий, что не уплотняется и не образует что-то красивое, маленькое и компактное в центре. Поскольку у вас есть эти галактики, беспокоящие друг друга, они уничтожают друг друга.

По прошествии достаточного количества времени они сливаются вместе и сливаются все больше. При этом у вас гаснут звезды в галактиках. У вас есть сами системы, звезды со временем отключаются. В какой момент, вы говорите, у меня теперь есть куча мертвых звезд и черных дыр, это действительно больше не галактика, и у меня есть система, которая заполнена большим количеством газа, чем звезд и пыли.

Вопрос в том, как вы назовете эти будущие сущности. Я не уверен, что кто-то сел и посмотрел на модели на триллионы лет вперед и сказал, что я перестану называть сверхскопление набором галактик и начну называть его набором мертвых компактных объектов.

Фрейзер: Тогда мы должны придумать имя. [смех] Слушатели, это ваш шанс. Спешите, мы напишем бумагу. Мы заявим имя.

Памела: Думаю, в основном астрономы беспокоятся о том, чтобы выяснить, что произошло в прошлом. Наши модели говорят, что да, все попадает в сверхскопления. На самом деле мы еще не начали беспокоиться о том, как умирают сверхскопления.

Фрейзер: Это будет совершенно необычно, но что может привлечь?

Памела: Если вы выйдете на улицу и включите свои микроволновые глаза, а затем решите, что вы собираетесь отправиться на орбиту, потому что вы можете видеть микроволновку намного лучше в этом направлении.

Фрейзер: Это просто, мы делаем это постоянно.

Памела: Верно, и такие вещи, как Планк, если он будет успешно запущен завтра, и микроволновый зонд анизотропии Уилкинсона в прошлом сделали очень хорошие измерения космического микроволнового фона.

Когда мы измеряем наше движение относительно космического микроволнового фона, мы можем сказать, что мы движемся в этом направлении из-за доплеровского смещения. Мы видим, что свет в одном направлении смещается в сторону красного. Свет в другом направлении смещается в сторону синего. На противоположных сторонах неба хорошо, поэтому мы знаем, что движемся в том направлении, в котором видим, как свет смещается в сторону синего.

Когда мы сложим все известные нам движения, когда мы сложим движение солнца вокруг центра галактики, когда мы сложим движение галактики относительно местной группы. Когда мы затем начинаем смотреть на движение локальной группы, мы обнаруживаем, что движемся в направлении, которое заблокировано диском Млечного Пути.

Мы не совсем уверены, к чему идем. Мы думаем, что это сочетание гигантского куска массы в этом направлении и гигантской пустоты массы в противоположном направлении. Недостаток массы заставит вас двигаться в направлении совершенно средней груды массы, потому что ваши силы не уравновешены. Это не антигравитация, а отсутствие гравитации, и эффект примерно такой же.

Фрейзер: Что бы нас ни привлекало, мы этого не видим. Это как ехать по шоссе с затемненным лобовым стеклом. Диск галактики блокирует небо. Есть ли у астрономов какие-нибудь идеи?

Памела: Мы считаем, что часть этого движения, вероятно, вызвана так называемым сверхскоплением Шепли. Это гигантское, гигантское скопление галактик, которое находится в направлении созвездия Центавра. Мы думаем, что это часть причины.

Существует также пустота, которая была обнаружена пару лет назад в противоположном направлении, что, как мы думаем, является еще одной частью причины. Вероятно, за пылью и газом, составляющими плоскость Млечного Пути, еще предстоит открыть еще массу. Мы просто не можем видеть, какие галактики находятся за пределами области, которую закрывает наш Млечный Путь.

Фрейзер: Я полагаю, что только в последние несколько лет у астрономов появилось много технологий, позволяющих заглянуть прямо сквозь Млечный Путь, верно? Я имею в виду рентген.

Памела: Рентген поможет.

Фрейзер: Да, и я знаю, что астрономы собирают обзоры галактик, скоплений и прочего на другой стороне Млечного Пути, используя Чандру и подобные вещи.

Памела: Одна из проблем заключается в том, что Чандра позволяет нам видеть только самые большие скопления галактик и ближайшие скопления галактик. Это единственные, у которых достаточно массы, чтобы генерировать достаточно горячего газа, чтобы он излучал рентгеновское излучение.

Мы тоже ищем в инфракрасном диапазоне. Инфракрасное излучение также может проникать сквозь пыль. Ищем по радио. Это путем объединения всех этих разных данных. Конечно, в диске есть вещи, излучающие инфракрасный свет. На диске есть вещи, которые излучают свет в радио.

Что бы ни случилось, всегда будет тяжело. У нас нет полностью прозрачной полосы, позволяющей просматривать все содержимое диска Млечного Пути.

Фрейзер: Разве не нужно какое-то пугающее псевдонаучное описание того, что такое великий аттрактор?

Памела: Нет, просто там что-то большое и мы падаем на него. Ничего страшного, мы понимаем, как это работает.

Фрейзер: Это одна из тех ситуаций, когда наша позиция не в нашу пользу.

Памела: Правильно.

Фрейзер: Вот и все.

Памела: =Иногда случаются случайные мировоззрения.

Фрейзер: Есть ли какие-нибудь миссии, которые, по вашему мнению, действительно помогут нам понять крупномасштабную структуру Вселенной?

Памела: Космический телескоп Джеймса Уэбба определенно поможет нам понять эволюцию крупномасштабной структуры. Sloan Digital Sky Survey и будущий Большой синаптический обзорный телескоп — LSST также будут играть важную роль.

Что сейчас происходит с Sloan Digital Sky Surveys? В Нью-Мексико есть роботизированный телескоп, который систематически смотрит на небо и делает обычные изображения, которые, надеюсь, многие из вас видели в Galaxy Zoo. Если нет, перейдите на galaxyzoo.org. Они измеряют не только то, как выглядит галактика на фотографиях, но и снимают спектры и измеряют красные смещения.

Это позволяет нам определить расстояние до этих галактик. Комбинируя всю эту различную информацию, они создают потрясающие трехмерные картины того, что приближается к миллиарду и выше, но с уменьшающимся количеством источников. Вы начинаете смотреть на квазары, чтобы измерить плотность Вселенной.

Они работают над созданием подробных трехмерных карт сначала нашего Млечного Пути, используя звезды, затем ближайшую часть, используя все галактики, а затем более отдаленные части, используя квазары.

Sloan Digital Sky Survey будет продолжать углубляться. Они будут продолжать изучать разные типы деталей с помощью разных опросов. В будущем на борту появится Большой обзорный телескоп Synaptic, который будет снимать изображение неба за изображением. Со временем вы можете добавлять их вместе, чтобы получать более глубокие изображения.

Космический телескоп Джеймса Уэбба не является обзорным телескопом, но со временем он позволит нам получить эквивалент глубокого поля Хаббла, но в инфракрасном диапазоне, что даст нам еще более глубокий взгляд на нашу вселенную, узкий конус понимания.

Фрейзер: Это идея машины времени, в которой Джеймс Уэбб собирается оглядываться на сотни миллионов лет назад.

Памела: Точно, самые первые объекты.

Фрейзер: Да, после того, как вселенная сформировалась, и действительно наблюдайте, как эти различия в плотности начали превращаться в большие скопления галактик, которые мы видим сегодня.

Памела: Вы можете выйти и увидеть обе стороны этого как в реальных данных, так и в моделях. В Гавайском университете есть парень Джош Барнс, который снял несколько потрясающих фильмов о том, как сливаются галактики. Если вы хотите увидеть, как галактики самоуничтожаются, у него есть модели, которые это делают.

Существует множество различных видеороликов о том, как со временем развиваются крупномасштабные структуры. Есть видеоролики Sloan Digital Sky Survey, которые позволяют вам отправиться прямо оттуда, на горную вершину в Нью-Мексико, уменьшив масштаб до Млечного Пути, уменьшив масштаб до местной группы и уменьшив масштаб до квазаров, которые находятся на краю. опроса.

Вы можете летать сквозь наше понимание Вселенной.

Фрейзер: Отлично. Я думаю, что это оборачивает самое большое, что есть. Спасибо, Памела.

Крупномасштабная структура Вселенной в нестабильных моделях темной материи | Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества

Фильтр поиска панели навигации Ежемесячные уведомления Королевского астрономического обществаЭтот выпускЖурналы РАНАстрономия и астрофизикаКнигиЖурналыOxford Academic Термин поиска мобильного микросайта

Закрыть

Расширенный поиск

Журнальная статья

Дорошкевич А. Г.,

А. Г. Дорошкевич

Ищите другие работы этого автора на:

Оксфордский академический

Google ученый

ОБЪЯВЛЕНИЯ

Клыпин А.А.,

А. А. Клыпин

Ищите другие работы этого автора на:

Оксфордский академический

Google ученый

ОБЪЯВЛЕНИЯ

Хлопов М.Ю.

М. Ю. Хлопов

Ищите другие работы этого автора на:

Оксфордский академический

Google ученый

ОБЪЯВЛЕНИЯ

Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества , том 239, выпуск 3, август 1989 г., страницы 923–938, https://doi.org/10.1093/mnras/239.3.923

Опубликовано:

История статьи

Получена редакция:

31 января 1989 г.

Принято:

22 февраля 1989 г.

Опубликовано:

01 августа 1989 г.

PDF
Разделенный вид
- Содержание статьи
- Рисунки и таблицы
- видео
- Аудио
- Дополнительные данные
Цитировать
Cite
Дорошкевич А. Г., Клыпин А.А., Хлопов М.Ю. Крупномасштабная структура Вселенной в нестабильных моделях темной материи, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society , том 239, выпуск 3, август 1989 г., страницы 923–938, https://doi.org/10.1093/mnras/239.3.923
Выберите формат Выберите format.ris (Mendeley, Papers, Zotero).enw (EndNote).bibtex (BibTex).txt (Medlars, RefWorks)
Закрыть
Разрешения
- Электронная почта
- Твиттер
- Фейсбук
- Подробнее

Закрыть

Advanced Search

Мы обсуждаем формирование и эволюцию крупномасштабной структуры в моделях нестабильной темной материи (UDM). Главной особенностью моделей является то, что формирование галактик начинается после распадов. Мы нашли разумное согласие с наблюдаемой картиной для моделей с массой распадающихся частиц 60–90 эВ и временем распада (0,3–1,5)×10 ⁹ лет. Формирование галактик в моделях УДМ начинается с z = 3, если продукты распадов релятивистские в настоящее время или, по крайней мере, с z = 6–7, если произведения нерелятивистские. Сходство смоделированного распределения галактик с реальным существенно улучшается, если принять во внимание, что: (i) галактики образовались только из вещества, прошедшего через толчки, (ii) только первая часть ударного вещества использовалась для образования галактик и (iii) процессы образования галактик вызывали мелкомасштабные флуктуации внутри сверхскоплений. Для спектра Харрисона-Зельдовича модели УДМ предсказывают крупномасштабные флуктуации Δ T/T , что противоречит результатам эксперимента «Реликт». Более крутые спектры обеспечивают возможное решение проблемы.

Этот контент доступен только в формате PDF.

. Скачать все слайды

Цитаты

Альтметрика

Дополнительная информация о метриках

Оповещения по электронной почте

Оповещение об активности статьи

Предварительные уведомления о статьях

Оповещение о новой проблеме

Оповещение о текущей проблеме

Получайте эксклюзивные предложения и обновления от Oxford Academic

Система астрофизических данных

Ссылки на статьи через

Последний
Самые читаемые
Самые цитируемые

Морфокинематическое моделирование точечно-симметричного кошачьего глаза, NGC 6543: кольцеобразные остатки прецессирующей струи

Измерение постоянной Хаббла с помощью двойных источников гравитационных волн в пульсарном хронометраже

Модель гауссовского процесса для локального поля звездных скоростей из выпуска данных Gaia 2

Оценка эффективности ультразвуковой обработки для обнаружения сигнала в одномерных кривых блеска с равномерными выборками с использованием astronify

Магнитоудерживающие горы на аккрецирующих нейтронных звездах с мультипольными магнитными полями

III.

Посетите NAP.edu/10766, чтобы получить дополнительную информацию об этой книге, купить ее в печатном виде или бесплатно загрузить в формате PDF.

« Предыдущий: II. КОСМИЧЕСКОЕ МИКРОВОЛНОВОЕ ФОНОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

Страница 19 Делиться Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «III. КРУПНОМАСШТАБНАЯ СТРУКТУРА ВСЕЛЕННОЙ.» Национальный исследовательский совет. 1995. Космология: исследовательский брифинг . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/9293.

Сохранить

Отменить

и их подробная внутренняя структура предсказываются моделями, чувствительными к предположениям о свойствах темной материи и общем количестве материи во Вселенной. Только самые мощные параллельные суперкомпьютеры могут адекватно отображать гравитационные и газодинамические процессы с разрешением, достаточным для моделирования кластеров.

Рис. 3. Смоделированный обзор красного смещения галактик, основанный на космологической модели, в которой преобладает холодная темная материя и ненулевая космологическая постоянная. Наблюдатель находится в центре круга, а внешний радиус находится на расстоянии 600 миллионов световых лет. . Сравните с рисунком 2 . (С любезного разрешения Renyue Cen, Обсерватория Принстонского университета.)

Еще более сложной проблемой является вопрос о том, как образовались галактики. На протяжении десятилетий эти фундаментальные строительные блоки Вселенной считались само собой разумеющимися, но теперь космологи понимают, что формирование галактик представляет собой наименьший масштаб общего процесса формирования структуры. Формирование галактик пугающе сложно, потому что оно связано с подробной физикой газовых облаков, а не просто с гравитационным притяжением. Например, чтобы попасть в формирующуюся галактику, газ должен сначала остыть, что связано с испусканием радиации. Затем холодный газ превращается в звезды. (Астрономы не уверены, как и насколько быстро.) Умирающие звезды, в свою очередь, выбрасывают энергию и газ обратно в газовый резервуар галактики посредством взрывов сверхновых. Все это время газовые облака сталкиваются и толкают друг друга через ударные волны и давление газа. Галактика представляет собой сложную систему.

За последние несколько лет компьютерные достижения сделали возможными первые попытки рассчитать формирование галактик, начиная с моделей расширяющейся Вселенной и включая влияние газа. Результаты обнадеживают, но для получения точных результатов требуется гораздо больше вычислительной мощности. К счастью, с продолжающимся развитием все более мощных компьютеров и изощренных методов газового моделирования можно разумно надеяться, что прогресс в этой области будет быстрым.

Потоки космической скорости

Что такое космические потоки и почему они важны?

Карты галактик Вселенной сами по себе не являются надежными индикаторами истинной плотности материи, потому что астрономы точно не знают, как и где образовались галактики. Возможно, материя «засветилась» не во всех местах одинаково, чтобы сделать галактики видимыми. Материя, которая не сформировалась в галактики, может существовать сегодня, но быть невидимой. Астрономы резюмируют этот вопрос, задавая вопрос: точно ли галактики отслеживают массу? Этого нельзя сказать только по картам красного смещения.

Космические потоки предлагают способ ответить на этот вопрос, потому что они порождаются гравитацией всей материи, светящейся или нет. Эти потоки представляют собой неровности в расширении Хаббла, которые создаются (согласно гравитационной нестабильности) по мере того, как галактики вытекают из пустот и падают. на скопления и сверхскопления. Карта космических потоков может быть использована для создания карты распределения плотности массы, вызвавшей их, включая любую темную материю между галактиками. Такая карта показана на верхней панели рисунка 4 вместе с картой непосредственно наблюдаемого распределения галактик. из

Страница 20 Делиться Цитировать

Сохранить

Отменить

Рис. 4. Карта распределения плотности массы, полученная из исследований крупномасштабного потока (верхняя панель), по сравнению с распределением плотности галактик, наблюдаемым в обзоре с большим смещением (нижняя панель). (Предоставлено Авишай Декель и др., 19 сентября.93, и Amos Yahil et al., сентябрь 1993 г.)

Та же область на нижней панели. Они примерно совпадают, предполагая, что галактики действительно имеют следы массы, по крайней мере, приблизительно. Этот результат является важным свидетельством того, что картина гравитационной неустойчивости в основном верна.

Поскольку космические потоки могут измерять скопление материи даже в очень больших масштабах, они сегодня являются лучшим индикатором абсолютного уровня флуктуаций плотности во Вселенной. Этот показатель флуктуаций плотности можно сравнить с силой флуктуаций реликтового излучения в более крупных масштабах в более ранние времена. Близко к Земле, в пределах 250 миллионов световых лет, где потоки хорошо измерены, скорости потоков имеют примерно ту величину, которую предсказывают стандартные теории темной материи, использующие измерения COBE. Это локальное согласие предполагает, что наша базовая модель формирования структуры, охватывающая многие десятилетия масштаба длины и зависящая от деталей природы темной материи, приблизительно верна.

Измеряя размеры потоков, движущихся вокруг определенных групп галактик, астрономы могут оценить общее количество материи в каждой из них. Если галактики прослеживают распределение материи, или даже если нет, пока их распределение смещено последовательным и предсказуемым образом, астрономы могут обобщить данные о массах галактик, чтобы оценить общую плотность материи во Вселенной. Короче говоря, астрономы могут «взвесить Вселенную» и измерить неуловимый параметр Ω — отношение средней плотности массы к плотности, необходимой для того, чтобы закрыть Вселенную и, в конце концов, остановить ее расширение.

Наши нынешние знания о формировании и смещении галактик все еще скудны. Тем не менее, космологи могут сделать два вывода. Во-первых, измерения космических потоков во всех масштабах являются важной проверкой конкурирующих теорий структурообразования. И, во-вторых, высокие значения, наблюдаемые для потоков космических скоростей, являются на сегодняшний день самым убедительным показателем того, что Ω действительно может быть равно 1, что является предпочтительным из теоретических соображений, как объясняется ниже в разделе V.

Измерение космических потоков

Поскольку космический поток представляет собой отклонение от движения агалактики по закону Хаббла, его измерение требует двух типов наблюдений: во-первых, наблюдаемое красное смещение галактики должно быть измерено по ее спектру. Во-вторых, независимая оценка расстояния до надо сделать галактику, а это гораздо больше

Page 21 Делиться Цитировать

Сохранить

Отменить

сложно. Если в галактике нет движения, кроме хаббловского потока, ее красное смещение будет точно коррелировать с расстоянием до нее по закону Хаббла. Любое отклонение за пределы этого из-за ошибок в оценке расстояния представляет собой космический поток.

К сожалению, расстояния трудно оценить, а ошибки могут привести к ложным измерениям космических потоков. Расстояние до галактик обычно оценивают по соотношению Талли-Фишера, утверждающему, что большие галактики вращаются быстрее, чем маленькие. (Скорость вращения можно измерить по особенностям оптического или радиоспектра.) Таким образом, скорость вращения является мерой истинной яркости галактики, позволяющей сделать вывод о том, насколько далеко находится галактика, на основе ее видимой яркости. Соотношение Талли-Фишера имеет точность около 15 процентов. Это приводит к ошибке движения потока со скоростью 600 км/с на расстоянии 200 миллионов световых лет, и ошибка растет с расстоянием. Даже самые большие космические движения не больше этого. Усредняя вместе несколько галактик в группе или скоплении, можно уменьшить ошибку, но измерения потоков по-прежнему надежны только до 400 миллионов световых лет с использованием современных методов.

Отсюда два вывода. Во-первых, обзоры космических потоков ограничены ошибками расстояния до объемов, которые намного меньше, чем те, которые были отобраны обзорами красных смещений. Во-вторых, крайне необходимы методы измерения расстояний с меньшими ошибками, чтобы увеличить реальный диапазон исследований космических потоков. В настоящее время каталог движений потоков содержит около 3000 галактик в радиусе 300 миллионов световых лет по всему небу. Этот объем можно постепенно увеличивать с помощью современных методов, но для значительного увеличения потребуются более совершенные измерения расстояния. Более точные измерения расстояния также позволили бы нам более точно изучать движения вблизи, делать более качественные карты плотности и получать более точные измерения средней плотности массы Вселенной. Повышение точности измерения расстояний хотя бы на 30 процентов было бы чрезвычайно важным. В настоящее время изучается несколько подходов, включая усовершенствования метода Талли-Фишера, а также некоторые совершенно новые методы.

Итоги и перспективы крупномасштабной структуры

Измерения космических потоков и карты красных смещений идут рука об руку, поскольку структуры, которые они обнаруживают, возникают по одной и той же причине. Сочетание этих двух инструментов уже оказало большое влияние на наше представление о структуре Вселенной. В сочетании с измерением COBE флуктуаций CMBR, измерения потока и карты позволили количественно определить амплитуду флуктуаций практически во всех интересующих масштабах. Оценки массы в масштабах скоплений галактик и в меньших масштабах, по-видимому, предполагают, что плотность Вселенной низка, в 10 раз меньше, чем требуется для закрытия Вселенной (Ω ≈ 0,1). Этот результат известен уже два десятилетия и не изменился с учетом последних данных. С другой стороны, более новые данные о крупномасштабных потоках, которые измеряют массу в масштабах, в 30 раз превышающих более ранние работы, по-видимому, предполагают, что Вселенная может содержать достаточную плотность для закрытия (Ω ≈ 0,5–1). Это противоречие должно кое-что сказать нам о природе распределения темной материи. Похоже, что темная материя лишь слабо сгущается с галактиками и группами галактик, но сильнее сгущается в более крупных масштабах сверхскоплений. В настоящее время неясно, как можно примирить эти явно противоречащие друг другу наблюдения. Вопрос о том, может ли какая-либо из современных моделей крупномасштабной структуры описать все наблюдения, остается открытым.

Область крупномасштабных структур все еще быстро растет благодаря вливанию новых данных, и в настоящее время планируются еще более амбициозные исследования. Существуют также перспективы повышения точности определения расстояния до галактик. Обладая лучшими данными и теоретическими инструментами, у космологов есть шанс разгадать несколько ключевых космических загадок: какова природа темной материи и насколько она плотна? Какова средняя плотность материи во Вселенной? Близка ли она к плотности замыкания, Ω = 1, или намного меньше, как показывают некоторые измерения? Где и как образовались галактики?

Страница 22 Делиться Цитировать

Сохранить

Отменить

Измерение космологических параметров

С конца 1920-х годов нам было известно, что Вселенная расширяется. Количественное определение расширения осуществляется обычно с помощью двух чисел. H ₀ , постоянная Хаббла, измеряет текущую скорость расширения Вселенной, а q ₀ является скоростью, с которой расширение замедляется или замедляется из-за гравитационного притяжения всей материи. во вселенной. Стандартные космологические решения уравнений общей теории относительности Эйнштейна задаются H ₀ и q ₀ . H ₀ ^−1, — величина, обратная постоянной Хаббла, является мерой текущего возраста Вселенной, а q ₀ — мерой того, как долго Вселенная будет продолжать расширяться.

Двумя дополнительными величинами, влияющими на расширение, являются космологическая постоянная, Λ, вакуумная плотность энергии Вселенной, и Ω, отношение полной плотности массы/энергии во Вселенной к критической плотности, которое требуется, чтобы просто довести расширение до остановка в бесконечном будущем. Рассмотрим сначала случай, когда Λ = 0. Если Ω < 1, собственной гравитации Вселенной недостаточно, чтобы когда-либо остановить ее расширение («открытая» Вселенная). Если Ω > 1, расширение в конце концов остановится, и Вселенная схлопнется («замкнутая» Вселенная).

Термин Λ представляет собой странное явление. Как уже отмечалось, он измеряет плотность энергии вакуума, которая остается постоянной по мере расширения Вселенной, в отличие от обычного вещества и излучения, плотность которых уменьшается при расширении. Ненулевая плотность энергии вакуума означала бы, что энергия присутствует в пустой Вселенной даже в отсутствие частиц или излучения. Хотя это кажется странным, такая возможность согласуется с теорией гравитации Эйнштейна. Ключевым моментом в отношении Λ является то, что такая энергия порождает гравитацию даже без обычной материи или излучения — следовательно, гравитация из вакуума. Из-за этого явления и из-за того, что Λ остается постоянным по мере расширения Вселенной (вакуум нельзя разбавлять), существование ненулевого Λ радикально меняет динамику Вселенной. Это ключевое понятие, лежащее в основе инфляции, которая обсуждается в разделе V. Если в настоящее время во Вселенной нет плотности энергии вакуума, то Λ = 0 и q ₀ = Ом/2; большинство космологов считают, что Λ равно 0, но понимание того, почему оно такое малое, является глубоким вопросом фундаментальной физики.

Постоянная Хаббла, H0

Постоянная Хаббла измеряет скорость расширения Вселенной в наши дни. −1 (точное значение зависит от Ω и Λ). Точное определение H ₀ занимали астрономов в течение нескольких десятилетий, и научная мотивация найти точное значение этой критической константы становилась все сильнее. Другим ключевым применением H ₀ является оценка физического расстояния и размера объектов, которые имеют измеримые красные смещения. Например, размер крупнейших структур во Вселенной связан с расстоянием, которое свет мог пройти за время до эпохи, когда материя начала преобладать над излучением. Соответствующая шкала размеров сегодня является важным пережитком Большого взрыва, но ее значение пропорционально H ₀ ⁻² и поэтому страдает от текущей неопределенности. Точное измерение H0 имеет решающее значение для оценки того, можно ли согласовать подробные модели эволюции структуры во Вселенной с широким диапазоном наблюдений.

Текущие оценки H ₀ колеблются между 45 км/с на мегапарсек (мегапарсек составляет около 3 миллионов световых лет) и 90 км/с на мегапарсек. Значение от 45 до 50 считается низким, а от 80 до 90 считается высоким. Если Λ = 0 и Ω = 1 (теоретически предпочтительные значения этих параметров), то H ₀ = 50 км/с на мегапарсек означает возраст 13,3 млрд лет, а H ₀ = 90 км/сек. s на мегапарсек означает 7,4 миллиарда лет. Фундаментальная проверка реальности исходит из требования, чтобы самые старые звезды в нашей галактике были моложе возраста Вселенной. Это требование, логическая необходимость, устанавливает верхний предел в H ₀ . Наилучшие астрономические оценки возраста таких звезд шаровых скоплений составляют около 15 миллиардов лет, что противоречит 9-летнему возрасту.0009

Страница 23 Делиться Цитировать

Сохранить

Отменить

меньшее значение возраста Вселенной, оцененное высокими значениями Н ₀ .

Наземные средства и методы значительно улучшились за последние три десятилетия, но H ₀ все еще остается неопределенным почти в два раза. Проблема в том, что разные методики и разные исследовательские группы получают несоответствующие значения для H ₀ . Это верный признак того, что существуют неизвестные систематические ошибки. Какое значение верно? Успешный ремонт космического телескопа Хаббл (HST) позволил этому инструменту решить эту давнюю проблему. В наблюдениях HST используется хорошо зарекомендовавшая себя астрономическая техника, основанная главным образом на использовании переменных звезд цефеид в других галактиках в качестве «стандартных свечей» известной светимости. Метод обеспечивает оценки расстояния до других галактик. Расстояния вместе со скоростями разбегания, измеренными по красным смещениям их спектров, позволяют определить величину Н ₀ . Недавние результаты, полученные из наблюдений HST, дают значение H ₀ = 80 ± 17 км / с на мегапарсек, что согласуется с низкими значениями возраста — менее 10 миллиардов лет. Возникший в результате конфликт с оценками возраста шаровых скоплений может стать одним из самых захватывающих космологических вопросов следующего десятилетия. Решение этой проблемы может потребовать серьезных изменений в теории звездной эволюции или даже ненулевых значений для Λ.

Планируемый ремонт ГСТ с новой усовершенствованной камерой в 1999 должен позволить сделать еще более точную калибровку шкалы космических расстояний и более точное измерение постоянной Хаббла. Однако из-за критического противоречия между оценками возраста совершенно необходимо проверить значение HST альтернативными, независимыми способами. К ним относятся методы, основанные на детальном изучении атмосфер сверхновых, ослаблении реликтового излучения при его прохождении через горячий газ в скоплениях галактик (эффект Сюняева-Зельдовича) и разнице во времени прихода отдельных компонентов гравитационно-линзированных квазаров (обсуждается ниже). . Все эти подходы предлагают альтернативные измерения Н ₀ .

Параметр замедления, q0

Измерение q ₀ напрямую требует измерения изменения универсальной скорости расширения в большом диапазоне космического времени. Это делается с помощью «глобальных» космологических тестов, охватывающих достаточно большие расстояния, так что время прохождения света составляет заметную долю возраста Вселенной. Основная идея состоит в том, что размер и внешний вид удаленного участка Вселенной, если смотреть с нашей точки зрения, зависят как от того, как Вселенная расширяется (ее глобальная геометрия), так и от искривления света гравитацией промежуточной материи.

Обширные усилия в 1960-х и 1970-х годах по изучению видимой светимости или размера удаленных объектов, таких как очень яркие галактики, были основаны на надежде, что эти объекты имеют постоянную яркость. эти стандарты, вероятно, значительно изменились со временем из-за эволюции галактик. Недавние исследования видимого размера деталей в далеких радиогалактиках могут дать новый способ измерения q 9.1148 ₀ . Прямые подсчеты галактик в зависимости от измеренного красного смещения также могут быть мощным средством исследования кривизны пространства — другого названия q ₀ . Этот тест был предпринят в последнее десятилетие, но снова дал неоднозначные выводы. С улучшенным моделированием эволюции галактик и большими усилиями по получению спектров большой выборки слабых галактик этот тест может оказаться эффективным способом измерения как q ₀, так и Λ. Космологические модели с разными значениями q ₀ и Λ предсказывают разные объемы пространства для данного наблюдаемого красного смещения, а количество галактик является мерой размера этого объема. Эта эволюция объема влияет не только на количество квазаров, сверхновых или галактик на любое красное смещение, но и количество потенциальных гравитационных линз (обсуждается ниже). Предварительные результаты исследования квазиизображений с помощью HST предполагают, что квазары с линзами относительно редки. Модели с большим Λ завышают количество наблюдаемых гравитационных линз; поэтому Λ не велико.

Страница 24 Делиться Цитировать

Сохранить

Отменить

Параметр плотности, Ом
Не уходя в космологические расстояния, можно измерить параметр плотности Ω с помощью так называемых локальных тестов. Многие локальные тесты «взвешивают» локальные структуры, применяя теорему вириала, утверждающую, что кинетическая энергия самогравитирующей системы должна быть примерно равна ее потенциальной энергии. Поскольку для оценки кинетической энергии системы необходимо наблюдать за движением светящихся галактик, таким образом можно исследовать только компонент плотности массы, сгруппированный со светящимися галактиками. Как отмечалось ранее, такие измерения имеют тенденцию давать низкие значения, примерно от 0,1 до 0,2. Однако, как упоминалось при обсуждении потоков космической скорости в разделе III, может существовать компонент темной материи, сгущенный по размерам большим, чем скопления галактик, но меньшим, чем сверхскопления. Потоки космической скорости могут обнаруживать структуры в этом масштабе, давая значения Ω, близкие к 1. Если существует идеально гладкий фон плотности массы, не сгруппированный с распределением галактик в любом масштабе, его можно обнаружить только по его влиянию на кривизну пространства в глобальные измерения q ₀ .
Глубокие изображения галактик
Галактики использовались в качестве маяков для картирования распределения материи во Вселенной с тех пор, как они были признаны независимыми системами звезд. Как описано выше, «местное» распределение галактик демонстрирует сложную сеть структур. При усреднении по самым большим расстояниям, многие миллиарды световых лет, ожидается, что распределение материи будет более однородным. Текущие исследовательские программы очень далеких галактик преследуют две цели. Первый заключается в использовании количества видимых галактик в качестве меры исследуемого объема. Если бы галактики были неподвижны, а геометрия пространства определялась правилами евклидовой геометрии, то число наблюдаемых галактик было бы примерно пропорционально кубу исследуемого расстояния. ( N ∝ r ³ ). При учете эффектов красного смещения и неевклидовой геометрии ожидается, что число галактик будет расти медленнее, чем r ³ на больших расстояниях, что и наблюдается. (Если бы этих эффектов не было, ночное небо не было бы темным! Это известно как парадокс Ольберса.) Вопросы о геометрии Вселенной — искривлено ли пространство положительно или отрицательно, бесконечно или конечно? — могут быть связаны общей теорией относительности с динамика расширения (будет ли Вселенная расширяться вечно или она перестанет расширяться и схлопнется в Большом сжатии?). Таким образом, измерение кривизны Вселенной в прошлом можно использовать для предсказания расширения Вселенной в будущем.
Второе использование далеких галактик — поиск признаков эволюции галактик и их скопления во Вселенной за миллиарды лет, в течение которых их свет шел к нам. Идея состоит в том, что галактика, видимая на более ранней стадии своей жизни, должна иметь больше газа, из которого можно сформировать новые звезды, и, следовательно, она должна казаться ярче и голубее (с поправкой на красное смещение) из-за присутствия множества массивных горячих молодых звезд. Обнаружена тенденция к более голубым цветам в более тусклых галактиках, и ее детальная интерпретация является предметом активных текущих исследований.
Обычные близлежащие галактики излучают большую часть своего света в видимом диапазоне длин волн, но свет, получаемый от самых далеких галактик, смещается в красную сторону до инфракрасных длин волн. В последнее десятилетие были разработаны детекторы с высокой чувствительностью, идеально подходящие для измерения слабого инфракрасного излучения, и основной технической проблемой, которая остается, является сильное излучение инфракрасного излучения из атмосферы и из самого телескопа. Эта проблема аналогична локальным помехам в измерениях реликтового излучения, и решение аналогичное: отправиться туда, где холодно, на Южный полюс или в космос. Хорошо проработаны планы по развертыванию телескопа на Южном полюсе для проведения съемок глубокого космоса в ближнем инфракрасном диапазоне. Этот подход менее дорог, чем строительство космических обсерваторий, но его недостаток заключается в том, что он ограничен атмосферой относительно узким спектральным диапазоном. Эти усилия в Антарктиде дополняются запланированными космическими миссиями, такими как космический инфракрасный телескоп 9.0009
Страница 19 Делиться Цитировать
Рекомендуемое цитирование: «III. КРУПНОМАСШТАБНАЯ СТРУКТУРА ВСЕЛЕННОЙ.» Национальный исследовательский совет. 1995. Космология: исследовательский брифинг . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/9293.
×
Сохранить
Отменить
Страница 20 Делиться Цитировать
Рекомендуемое цитирование: «III. КРУПНОМАСШТАБНАЯ СТРУКТУРА ВСЕЛЕННОЙ.» Национальный исследовательский совет. 1995. Космология: исследовательский брифинг . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/9293.
×
Сохранить
Отменить
Страница 21 Делиться Цитировать
Рекомендуемое цитирование: «III. КРУПНОМАСШТАБНАЯ СТРУКТУРА ВСЕЛЕННОЙ». Национальный исследовательский совет. 1995. Космология: исследовательский брифинг . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/9293.
×
Сохранить
Отменить
Страница 22 Делиться Цитировать
Рекомендуемое цитирование: «III. КРУПНОМАСШТАБНАЯ СТРУКТУРА ВСЕЛЕННОЙ.» Национальный исследовательский совет. 1995. Космология: исследовательский брифинг . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/9293.
×
Сохранить
Отменить
Страница 23 Делиться Цитировать
Рекомендуемое цитирование: «III. КРУПНОМАСШТАБНАЯ СТРУКТУРА ВСЕЛЕННОЙ.» Национальный исследовательский совет. 1995. Космология: исследовательский брифинг . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/9293.
×
Сохранить
Отменить
Страница 24 Делиться Цитировать
Рекомендуемое цитирование: «III. КРУПНОМАСШТАБНАЯ СТРУКТУРА ВСЕЛЕННОЙ. » Национальный исследовательский совет. 1995. Космология: исследовательский брифинг . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/9293.
×
Сохранить
Отменить
Далее: IV. ДАЛЕКАЯ ВСЕЛЕННАЯ »
[PDF] Крупномасштабная структура Вселенной
title={Крупномасштабная структура Вселенной}, автор = {Волкер Спрингель, Карлос С. Френк и Саймон Д. М. Уайт}, журнал={Природа}, год = {2006}, объем={440}, страницы={1137-1144} } 9
Опубликовано 27 апреля 2006 г.
Физика
Природа
Исследования последних 25 лет привели к выводу, что богатая ткань современной космической структуры возникла в первые мгновения творения, когда на однородный и быстро расширяющийся первичный бульон наложилась слабая рябь. За 14 миллиардов лет эволюции эта рябь была усилена до огромных размеров гравитационными силами, создавая постоянно растущие концентрации темной материи, в которой обычные газы охлаждаются, конденсируются и фрагментируются, образуя галактики. Это…
Взгляд на природу
arxiv.org
Темная энергия и ускоряющаяся Вселенная
Дж. Фриман, М. Тернер, Д. Хутерер
Физика, образование
2009
Десять лет тому назад открытие расширение Вселенной ускоряется, заложив последний основной кирпичик современной космологической модели, в которой Вселенная состоит из 4%…0012
Физика
Галактики
2019
Разработка методов и алгоритмов для решения проблемы N тел для классических бесстолкновительных нерелятивистских частиц позволила проследить рост и эволюцию космических темных…
Угли далекого прошлого
В. Бромм
Физика
Наука
2012
Телескоп
Представлено новое измерение дальнего затухания, основанное на Фермигамме. -лучевые фотоны, когда они путешествуют через море низкоэнергетических фоновых фотонов EBL.
Модели крупномасштабного структурообразования в космологии
М. Копп
Физика
2014
Объединяя все знания, которые мы собрали о происхождении, эволюции и современном состоянии Вселенной, можно сказать, что 95% бесспорны. Плотность массы-энергии в сегодняшней Вселенной состоит из…
ВЫЗОВ КРУПНЕЙШИХ СТРУКТУР ВО ВСЕЛЕННОЙ КОСМОЛОГИИ
Чанбом Парк, Юн-Янг Чой, Юхан Ким, Дж. Готт, Сунгсу С. Ким, К. Ким
Физика
2012
Обзоры красных смещений больших галактик уже давно используются для ограничения космологических моделей и сценариев структурообразования. В частности, считается, что крупнейшие структуры, обнаруженные наблюдателями, относятся к…
Космологическое прямоугольное моделирование раннего формирования галактик
К. Дж. Росдал
Физика
2012
целесообразно включить перенос ионизирующего излучения (РТ) в космологическое моделирование, либо в…
Под железным небом: Об энтропии в начале Вселенной
Аннотация Любопытно, что наша Вселенная родилась в состоянии с низкой энтропией, с избытком свободной энергии для питания звезд и жизни. Форма, которую принимает эта свободная энергия, обычно считается гравитационной:…
2019

6 Космология, изначально представлявшая собой спекулятивный раздел натурфилософии, представляет собой древнюю область, занимающуюся поиском ответов на некоторые общие вопросы о происхождении и эволюции нашей Вселенной. Наши…

Зондирование первичной Вселенной с помощью SKA в сочетании с другими космологическими исследованиями

Уильям Л. Мэтьюсон
Физика
2019

Факультет естествознания Уильямсона Магистр физики и астрономии Большое значение будут иметь исследования крупномасштабной структуры Вселенной следующего поколения…

Астрономия: молодые спиралы становятся старше

R. Kennicutt
Physics
Nature
2006

Большие наземные телу это произошло в критический период формирования галактик, примерно через 3 миллиарда лет после Большого взрыва, когда возраст Вселенной составлял всего около 20% от ее нынешнего возраста.

ПОКАЗАНЫ 1-10 ИЗ 177 ССЫЛОК

Sort Byrelevancemost Lintavented PaperCercency

Карта Universe

J. R. Gott III, Mario Juri’c, J. Brinkmann
Physics, Geology
2003
. Вселенная, иллюстрирующая недавние открытия, начиная от объектов пояса Койпера в Солнечной системе и заканчивая галактиками и квазарами из Sloan Digital Sky…
Моделирование формирования, эволюции и скопления галактик и квазаров
- В. Спрингел, С. Уайт, Ф. Пирс
- Физика
  Природа
- 2005
Показано, что барион-индуцированные особенности в начальных условиях Вселенной отражаются в искаженном виде во Вселенной распределение галактик с низким красным смещением — эффект, который можно использовать для ограничения природы темной энергии в будущих поколениях наблюдательных обзоров галактик.
Инфляционная вселенная: возможное решение проблем горизонта и плоскостности
- А. Гут
- Физика
- 1981
Стандартная модель космологии горячего Большого взрыва требует начальных условий, которые проблематичны по двум причинам: несмотря на то, что…
Как нити галактик вплетаются в космическую паутину
- Дж. Бонд, Л. Кофман, Д. Погосян
- Физика
  Природа
- 1
  04 КРУПНОМАСШТАБНАЯ структура в распределении галактик, как полагают, возникла из-за гравитационных нестабильностей из-за небольших флуктуаций плотности в (в основном однородной) ранней Вселенной. Это…
  Эволюция крупномасштабной структуры во Вселенной, в которой преобладает холодная темная материя
  М. Дэвис, Г. Эфстатиу, К. Френк, С. Уайт
  Физика
  1985
  4 Результаты представлено численное моделирование нелинейного гравитационного скопления во вселенных, в которых преобладает слабо взаимодействующая «холодная» темная материя.
  Используемые численные методы и способ…
  Образование первой звезды во Вселенной
  Т. Абель, Г. Брайан, М. Норман
  Физика
  Наука
  2001
  звездных форм на догалактическое гало, что согласуется с недавними измерениями содержания бедных металлами звезд галактического гало.
  Кластеризация во Вселенной с преобладанием нейтрино
  С. Уайт, К. Френк, М. Дэвис
  Физика
  1983
  Мы смоделировали нелинейный рост структуры во Вселенной, в которой преобладают массивные нейтрино, используя начальные условия, полученные из подробных линейных расчетов более ранней эволюции. Коды основаны…
  Поле плотности локальной Вселенной
  У. Сондерс, К. Френк, И. Пэрри
  Физика
  Природа
  1991
  1991
  IRAS (инфракрасный астрономический спутник) использовался для картирования Вселенной с точностью до 140h-1 Мпк (постоянная Хаббла H0 = 100h км с-1 Мпк-1).

Строение и масштабы Вселенной — О’Пять пО физике!

Структура и масштабы Вселенной — презентация онлайн

Структура и масштабы Вселенной — презентация онлайн

1. Структура и масштабы вселенной

2.

3. Изучение вселенной

4. Строение галактики

5. Типы галактик

6. Солнце

7. Солнце

8. Жёлтый карлик

9. Строение солнца

10. Световой год

11. Галактика Созвездие Девы

12.

13. Млечный путь

14. Ядро Млечного Пути

16. Туманность Северная Америка

17. Туманность Пеликан

18. Крабовидная туманность

Структура и масштабы Вселенной. — Студопедия.Нет

Вселенная, размеры и масштабы, строение, структура и расширение, звездные законы и история изучения, чудеса и бесконечность, карта и модель

Образование Вселенной: первые шаги

Эволюция Вселенной: основные моменты

Строение и структура Вселенной

Разнообразие Вселенной: классы галактик

Млечный Путь – самая известная нам часть Вселенной

Заключение

Структура и масштабы Вселенной презентация, доклад

Крупномасштабная структура Вселенной

Крупномасштабная структура Вселенной

Крупномасштабная структура Вселенной

электронные книги

Поддержите свой местный независимый книжный магазин.

Мягкая обложка

электронная книга

Награды и признание

Оставайтесь на связи, чтобы быть в курсе последних книг, идей и специальных предложений.

Будьте в курсе последних книжных новостей.

Эп. 137: Крупномасштабная структура Вселенной

Shownotes

Стенограмма: Крупномасштабная структура Вселенной

Крупномасштабная структура Вселенной в нестабильных моделях темной материи | Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества

Cite

Цитаты

Альтметрика

Оповещения по электронной почте

Система астрофизических данных

Ссылки на статьи через

Последний

Самые читаемые

Самые цитируемые

III.

[PDF] Крупномасштабная структура Вселенной

Темная энергия и ускоряющаяся Вселенная

Угли далекого прошлого

Модели крупномасштабного структурообразования в космологии

ВЫЗОВ КРУПНЕЙШИХ СТРУКТУР ВО ВСЕЛЕННОЙ КОСМОЛОГИИ

Космологическое прямоугольное моделирование раннего формирования галактик

Под железным небом: Об энтропии в начале Вселенной

Зондирование первичной Вселенной с помощью SKA в сочетании с другими космологическими исследованиями

Астрономия: молодые спиралы становятся старше

Карта Universe

Моделирование формирования, эволюции и скопления галактик и квазаров

Инфляционная вселенная: возможное решение проблем горизонта и плоскостности

Как нити галактик вплетаются в космическую паутину

Эволюция крупномасштабной структуры во Вселенной, в которой преобладает холодная темная материя

Образование первой звезды во Вселенной

Кластеризация во Вселенной с преобладанием нейтрино

Поле плотности локальной Вселенной