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“L’abisso si è aperto ed è pieno di stelle; le stelle non hanno numero, l’abisso ha il suo fondo”, ha scritto il brillante scienziato russo Mikhail Vasilyevich Lomonosov in una delle sue poesie. Questa è una dichiarazione poetica dell'infinito dell'Universo.

L’età di “esistenza” dell’Universo osservabile è di circa 13,7 miliardi di anni terrestri. La luce che proviene da galassie lontane “dai confini del mondo” impiega più di 14 miliardi di anni per raggiungere la Terra. Si scopre che le dimensioni diametrali dell'Universo possono essere calcolate moltiplicando per due circa 13,7, ovvero 27,4 miliardi di anni luce. La dimensione radiale del modello sferico è di circa 78 miliardi di anni luce e il diametro è di 156 miliardi di anni luce. Questa è una delle ultime versioni degli scienziati americani, il risultato di molti anni di osservazioni e calcoli astronomici.

Ci sono 170 miliardi di galassie come la nostra nell'universo osservabile. Il nostro sembra essere al centro di una palla gigante. Dagli oggetti spaziali più distanti è visibile una luce relitta, fantasticamente antica dal punto di vista dell'umanità. Se penetri molto in profondità nel sistema spazio-temporale, puoi vedere la giovinezza del pianeta Terra.

Esiste un limite finito all'età degli oggetti spaziali luminosi osservati dalla Terra. Avendo calcolato l'età massima, conoscendo il tempo impiegato dalla luce per percorrere la distanza da loro alla superficie della Terra, e conoscendo la costante, la velocità della luce, utilizzando la formula S = Vxt (percorso = velocità moltiplicata per il tempo) nota fin dalla scuola, gli scienziati hanno determinato le probabili dimensioni dell'Universo osservabile.

Rappresentare l'Universo sotto forma di una palla tridimensionale non è l'unico modo per costruire un modello dell'Universo. Ci sono ipotesi che suggeriscono che l'Universo non abbia tre, ma un numero infinito di dimensioni. Esistono versioni in cui, come una bambola nidificante, è costituita da un numero infinito di formazioni sferiche annidate l'una nell'altra e distanziate l'una dall'altra.

Si presuppone che l'Universo sia inesauribile secondo vari criteri e diversi assi di coordinate. La gente considerava la più piccola particella della materia un “corpuscolo”, poi una “molecola”, poi un “atomo”, poi “protoni ed elettroni”, poi si cominciò a parlare di particelle elementari, che si rivelarono per niente elementari , sui quanti, sui neutrini e sui quark... E nessuno garantirà che all'interno della prossima supermicrominiparticella di materia non ci sia un altro Universo. E viceversa, che l'Universo visibile non è solo una microparticella di materia del Super-Mega-Universo, le cui dimensioni nessuno può nemmeno immaginare e calcolare, sono così grandi.

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La scala dello spazio è difficile da immaginare e ancora più difficile da determinare con precisione. Ma grazie alle ingegnose ipotesi dei fisici, pensiamo di avere una buona idea di quanto sia grande il cosmo. “Facciamo una passeggiata”, fu l’invito rivolto dall’astronomo americano Harlow Shapley a un pubblico a Washington, D.C., nel 1920. Ha preso parte al cosiddetto Grande Dibattito sulla scala dell'Universo, insieme al suo collega Heber Curtis.

Shapley credeva che la nostra galassia avesse un diametro di 300.000. Si tratta di tre volte di più di quanto si pensi ora, ma per allora le misurazioni erano abbastanza buone. In particolare, ha calcolato le distanze proporzionali generalmente corrette all'interno della Via Lattea, ad esempio la nostra posizione rispetto al centro.

All'inizio del XX secolo, tuttavia, 300.000 anni luce sembravano a molti contemporanei di Shapley un numero assurdamente grande. E l'idea che altre, come la Via Lattea, visibili all'interno, fossero altrettanto grandi, non è stata presa affatto sul serio.

E lo stesso Shapley ci credeva via Lattea deve essere speciale. "Anche se le spirali sono rappresentate, non sono paragonabili per dimensioni al nostro sistema stellare", ha detto ai suoi ascoltatori.

Curtis non era d'accordo. Pensava, e giustamente, che esistessero molte altre galassie nell'Universo, sparse come la nostra. Ma il suo punto di partenza era il presupposto che la Via Lattea fosse molto più piccola di quanto aveva calcolato Shapley. Secondo i calcoli di Curtis, la Via Lattea aveva un diametro di soli 30.000 anni luce, ovvero tre volte più piccola di quanto mostrano i calcoli moderni.

Tre volte di più, tre volte di meno: stiamo parlando di distanze così grandi che è abbastanza comprensibile che gli astronomi che pensavano a questo argomento cento anni fa potessero sbagliarsi di grosso.

Oggi siamo abbastanza sicuri che la Via Lattea abbia un diametro compreso tra 100.000 e 150.000 anni luce. L’Universo osservabile è, ovviamente, molto, molto più grande. Si ritiene che abbia un diametro di 93 miliardi di anni luce. Ma perché tanta fiducia? Come puoi misurare qualcosa del genere con ?

Da quando Copernico dichiarò che la Terra non è il centro, abbiamo sempre lottato per riscrivere le nostre idee su cosa sia l’Universo – e soprattutto quanto possa essere grande. Anche oggi, come vedremo, stiamo raccogliendo nuove prove che l’intero Universo potrebbe essere molto più grande di quanto pensassimo recentemente.

Caitlin Casey, astronoma dell'Università del Texas ad Austin, studia l'universo. Dice che gli astronomi hanno sviluppato una serie di sofisticati strumenti e sistemi di misurazione per calcolare non solo la distanza dalla Terra agli altri corpi del nostro sistema solare, ma anche gli spazi tra le galassie e persino fino all'estremità dell'universo osservabile.

I passaggi per misurare tutto questo passano attraverso la scala delle distanze dell’astronomia. La prima fase di questa scala è abbastanza semplice e oggigiorno si basa sulla tecnologia moderna.

"Possiamo semplicemente far rimbalzare le onde radio su quelle vicine nel sistema solare, come e, e misurare il tempo impiegato da quelle onde per tornare sulla Terra", dice Casey. “Le misurazioni saranno quindi molto accurate.”

Grandi radiotelescopi come quello di Porto Rico possono svolgere questo lavoro, ma possono anche fare di più. Arecibo, ad esempio, può rilevare il volo intorno al nostro sistema solare e persino crearne immagini, a seconda di come le onde radio vengono riflesse dalla superficie dell'asteroide.

Ma usare le onde radio per misurare le distanze oltre il nostro sistema solare non è pratico. Il passo successivo in questa scala cosmica è la misurazione della parallasse. Lo facciamo continuamente senza nemmeno rendercene conto. Gli esseri umani, come molti animali, comprendono intuitivamente la distanza tra loro e gli oggetti perché hanno due occhi.

Se tieni un oggetto davanti a te - la tua mano, per esempio - e lo guardi con un occhio aperto, e poi passi all'altro occhio, vedrai la tua mano muoversi leggermente. Questo si chiama parallasse. La differenza tra queste due osservazioni può essere utilizzata per determinare la distanza dall'oggetto.

Il nostro cervello lo fa in modo naturale con le informazioni provenienti da entrambi gli occhi, e gli astronomi fanno lo stesso con le stelle vicine, solo che usano un senso diverso: i telescopi.

Immagina due occhi che fluttuano nello spazio, su entrambi i lati del nostro Sole. Grazie all'orbita terrestre, abbiamo questi occhi e con questo metodo possiamo osservare lo spostamento delle stelle rispetto agli oggetti sullo sfondo.

"Misuriamo le posizioni delle stelle nel cielo, diciamo, a gennaio, quindi aspettiamo sei mesi e misuriamo le posizioni delle stesse stelle a luglio, quando siamo dall'altra parte del Sole", dice Casey.

Esiste però una soglia oltre la quale gli oggetti sono già così lontani – circa 100 anni luce – che lo spostamento osservato è troppo piccolo per fornire un calcolo utile. A questa distanza saremo ancora lontani dai confini della nostra galassia.

Il passo successivo è l'installazione della sequenza principale. Si basa sulla nostra conoscenza di come le stelle di una certa dimensione, note come stelle della sequenza principale, si evolvono nel tempo.

Innanzitutto cambiano colore, diventando più rossi man mano che invecchiano. Misurando accuratamente il loro colore e la loro luminosità, e poi confrontandoli con ciò che sappiamo sulla distanza delle stelle della sequenza principale, misurata mediante parallasse trigonometrica, possiamo stimare la posizione di queste stelle più distanti.

Il principio alla base di questi calcoli è che stelle della stessa massa ed età ci apparirebbero ugualmente luminose se fossero alla stessa distanza da noi. Ma poiché spesso non è così, possiamo usare la differenza nelle misurazioni per capire quanto sono realmente distanti.

Le stelle della sequenza principale utilizzate per questa analisi sono considerate uno dei tipi di "candele standard" - corpi la cui magnitudine (o luminosità) possiamo calcolare matematicamente. Queste candele sono sparse nello spazio e illuminano in modo prevedibile l'Universo. Ma le stelle della sequenza principale non sono gli unici esempi.

Questa comprensione di come la luminosità è correlata alla distanza ci consente di comprendere le distanze di oggetti ancora più distanti, come le stelle in altre galassie. L’approccio della sequenza principale non funzionerà più perché la luce proveniente da queste stelle – che sono distanti milioni di anni luce, se non di più – è difficile da analizzare con precisione.

Ma nel 1908, una scienziata di nome Henrietta Swan Leavitt di Harvard fece una scoperta fantastica che ci aiutò a misurare queste distanze colossali. Swan Leavitt si rese conto che esisteva una classe speciale di stelle: .

"Ha notato che un certo tipo di stelle cambia la sua luminosità nel tempo, e questo cambiamento di luminosità, nella pulsazione di queste stelle, è direttamente correlato a quanto sono luminose per natura", dice Casey.

In altre parole, una stella Cefeide più luminosa "pulserà" più lentamente (per molti giorni) rispetto a una Cefeide più debole. Poiché gli astronomi possono misurare abbastanza facilmente la pulsazione delle Cefeidi, possono dire quanto è luminosa la stella. Poi, osservando quanto ci appare luminoso, si può calcolarne la distanza.

Questo principio è simile all’approccio della sequenza principale in quanto la luminosità è la chiave. L’importante, però, è che la distanza possa essere misurata diversi modi. E quanti più modi abbiamo per misurare le distanze, tanto meglio potremo comprendere la reale portata del nostro cortile cosmico.

È stata la scoperta di tali stelle nella nostra galassia a convincere Harlow Shapley delle sue grandi dimensioni.

All'inizio degli anni '20, Edwin Hubble scoprì una Cefeide nella posizione più vicina e concluse che si trovava a solo un milione di anni luce di distanza.

Oggi, la nostra migliore stima è che questa galassia sia distante 2,54 milioni di anni luce. Pertanto, Hubble aveva torto. Ma questo non toglie nulla ai suoi meriti. Perché stiamo ancora cercando di calcolare la distanza da Andromeda. 2,54 milioni di anni: questo numero è essenzialmente il risultato di calcoli relativamente recenti.

Anche adesso, la scala dell’Universo è difficile da immaginare. Possiamo stimarlo, e molto bene, ma, in verità, è molto difficile calcolare con precisione le distanze tra le galassie. L'universo è incredibilmente grande. E non è limitato alla nostra galassia.

Hubble ha anche misurato la luminosità del tipo 1A in esplosione. Possono essere visti in galassie abbastanza distanti, a miliardi di anni luce di distanza. Poiché la luminosità di questi calcoli può essere calcolata, possiamo determinare quanto sono distanti, proprio come abbiamo fatto con le Cefeidi. Le supernove di tipo 1A e le Cefeidi sono esempi di ciò che gli astronomi chiamano candele standard.

C'è un'altra caratteristica dell'Universo che può aiutarci a misurare distanze veramente grandi. Questo è lo spostamento verso il rosso.

Se hai mai sentito la sirena di un'ambulanza o di un'auto della polizia che ti passa accanto, conosci l'effetto Doppler. Quando l'ambulanza si avvicina, la sirena suona più acuta e quando si allontana la sirena si affievolisce di nuovo.

La stessa cosa accade con le onde luminose, solo su piccola scala. Possiamo rilevare questo cambiamento analizzando lo spettro luminoso di corpi distanti. Ci saranno linee scure in questo spettro perché i singoli colori vengono assorbiti dagli elementi all'interno e intorno alla sorgente luminosa, ad esempio le superfici delle stelle.

Più gli oggetti sono lontani da noi, più queste linee si sposteranno verso l'estremità rossa dello spettro. E questo non solo perché gli oggetti sono lontani da noi, ma anche perché col tempo si stanno allontanando da noi, a causa dell'espansione dell'Universo. E osservare lo spostamento verso il rosso della luce proveniente da galassie lontane ci fornisce effettivamente la prova che l’Universo si sta effettivamente espandendo.

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L'universo è tutto ciò che esiste. L'universo è illimitato. Pertanto, quando discutiamo delle dimensioni dell'Universo, possiamo parlare solo della dimensione della sua parte osservabile: l'Universo osservabile.

L’Universo osservabile è una palla con un centro sulla Terra (il luogo dell’osservatore), ha due dimensioni: 1. dimensione apparente - raggio di Hubble - 13,75 miliardi di anni luce, 2. dimensione reale - raggio dell’orizzonte delle particelle - 45,7 miliardi di anni luce.

Il modello moderno dell’Universo è anche chiamato modello ΛCDM. La lettera "Λ" indica la presenza di una costante cosmologica, che spiega l'espansione accelerata dell'Universo. "CDM" significa che l'Universo è pieno di materia oscura fredda. Studi recenti indicano che la costante di Hubble è di circa 71 (km/s)/Mpc, che corrisponde all’età dell’Universo di 13,75 miliardi di anni. Conoscendo l’età dell’Universo, possiamo stimare la dimensione della sua regione osservabile.

Secondo la teoria della relatività, le informazioni su qualsiasi oggetto non possono raggiungere un osservatore ad una velocità superiore a quella della luce (299.792.458 km/s). Si scopre, l'osservatore non vede solo un oggetto, ma il suo passato. Più un oggetto è lontano da lui, più lontano sembra il passato. Ad esempio, guardando la Luna, vediamo com'era poco più di un secondo fa, il Sole - più di otto minuti fa, le stelle più vicine - anni, le galassie - milioni di anni fa, ecc. Nel modello stazionario di Einstein, l'Universo non ha limiti di età, il che significa che anche la sua regione osservabile non è limitata da nulla. L'osservatore, armato di strumenti astronomici sempre più sofisticati, osserverà oggetti sempre più lontani e antichi.

Dimensioni dell'Universo osservabile

Abbiamo un quadro diverso con il modello moderno dell’Universo. Secondo esso l'Universo ha un'età, e quindi un limite di osservazione. Cioè, dalla nascita dell’Universo, nessun fotone avrebbe potuto percorrere una distanza superiore a 13,75 miliardi di anni luce. Si scopre che possiamo dire che l'Universo osservabile è limitato dall'osservatore a una regione sferica con un raggio di 13,75 miliardi di anni luce. Tuttavia, questo non è del tutto vero. Non dovremmo dimenticare l'espansione dello spazio dell'Universo. Nel momento in cui il fotone raggiungerà l'osservatore, l'oggetto che lo ha emesso sarà già a 45,7 miliardi di anni luce da noi. Questa dimensione è l'orizzonte delle particelle, è il confine dell'Universo osservabile.

Quindi, la dimensione dell'Universo osservabile è divisa in due tipi. Dimensione apparente, chiamata anche raggio di Hubble (13,75 miliardi di anni luce). E la dimensione reale, chiamata orizzonte delle particelle (45,7 miliardi di anni luce).

L'importante è che entrambi questi orizzonti non caratterizzano affatto la dimensione reale dell'Universo. Innanzitutto dipendono dalla posizione dell'osservatore nello spazio. In secondo luogo, cambiano nel tempo. Nel caso del modello ΛCDM, l'orizzonte delle particelle si espande ad una velocità maggiore dell'orizzonte di Hubble. La domanda è se questa tendenza cambierà in futuro. scienza moderna non dà una risposta. Ma se assumiamo che l'Universo continui ad espandersi con accelerazione, allora tutti quegli oggetti che vediamo ora prima o poi scompariranno dal nostro “campo visivo”.

Attualmente, la luce più distante osservata dagli astronomi è . Scrutandolo, gli scienziati vedono l'Universo com'era 380mila anni dopo il Big Bang. In questo momento, l'Universo si è raffreddato abbastanza da poter emettere fotoni liberi, che oggi vengono rilevati con l'aiuto dei radiotelescopi. A quel tempo nell'Universo non c'erano stelle o galassie, ma solo una nuvola continua di idrogeno, elio e una quantità insignificante di altri elementi. Dalle disomogeneità osservate in questa nube si formeranno successivamente degli ammassi di galassie. Si scopre che proprio quegli oggetti che si formeranno da disomogeneità nella radiazione cosmica di fondo a microonde si trovano più vicini all'orizzonte delle particelle.

Dimensione reale dell'Universo

Quindi, abbiamo deciso la dimensione dell'Universo osservabile. Ma che dire della dimensione reale dell’intero Universo? la scienza moderna non dispone di informazioni sulla dimensione reale dell'Universo e se abbia dei confini. Ma la maggior parte degli scienziati concorda sul fatto che l’Universo è illimitato.

Conclusione

L'Universo osservabile ha un confine apparente e reale, chiamati rispettivamente raggio di Hubble (13,75 miliardi di anni luce) e raggio delle particelle (45,7 miliardi di anni luce). Questi confini dipendono interamente dalla posizione dell'osservatore nello spazio e si espandono nel tempo. Se il raggio di Hubble si espande strettamente alla velocità della luce, l'espansione dell'orizzonte delle particelle viene accelerata. Resta aperta la questione se l’accelerazione dell’orizzonte delle particelle continuerà e se sarà sostituita dalla compressione.

Il sito del portale è una risorsa informativa in cui è possibile ottenere molte conoscenze utili e interessanti relative allo spazio. Prima di tutto parleremo del nostro e degli altri Universi corpi celestiali, buchi neri e fenomeni nelle profondità dello spazio.

La totalità di tutto ciò che esiste, la materia, le singole particelle e lo spazio tra queste particelle è chiamata Universo. Secondo scienziati e astrologi, l'età dell'Universo è di circa 14 miliardi di anni. La dimensione della parte visibile dell'Universo occupa circa 14 miliardi di anni luce. E alcuni sostengono che l’Universo si estenda per oltre 90 miliardi di anni luce. Per maggiore comodità è consuetudine utilizzare il valore parsec nel calcolo di tali distanze. Un parsec è pari a 3,2616 anni luce, ovvero un parsec è la distanza alla quale il raggio medio dell'orbita terrestre viene visualizzato con un angolo di un secondo d'arco.

Armato di questi indicatori, puoi calcolare la distanza cosmica da un oggetto all'altro. Ad esempio, la distanza dal nostro pianeta alla Luna è di 300.000 km, ovvero 1 secondo luce. Di conseguenza, questa distanza dal Sole aumenta a 8,31 minuti luce.

Nel corso della storia, le persone hanno cercato di risolvere i misteri legati allo Spazio e all'Universo. Negli articoli sul sito del portale puoi conoscere non solo l'Universo, ma anche i moderni approcci scientifici al suo studio. Tutto il materiale si basa sulle teorie e sui fatti più avanzati.

Va notato che l'Universo include gran numero noto alle persone vari oggetti. Tra questi i più conosciuti sono i pianeti, le stelle, i satelliti, i buchi neri, gli asteroidi e le comete. Al momento, si capisce soprattutto sui pianeti, poiché viviamo su uno di essi. Alcuni pianeti hanno i propri satelliti. Quindi, la Terra ha il suo satellite: la Luna. Oltre al nostro pianeta, ce ne sono altri 8 che ruotano attorno al Sole.

Ci sono molte stelle nello Spazio, ma ognuna di esse è diversa l'una dall'altra. Hanno temperature, dimensioni e luminosità diverse. Poiché tutte le stelle sono diverse, sono classificate come segue:

Nane bianche;

giganti;

Supergiganti;

Stelle di neutroni;

Quasar;

Pulsare.

La sostanza più densa che conosciamo è il piombo. In alcuni pianeti, la densità della loro sostanza può essere migliaia di volte superiore alla densità del piombo, il che solleva molte domande agli scienziati.

Tutti i pianeti ruotano attorno al Sole, ma anche lui non sta fermo. Le stelle possono riunirsi in ammassi che, a loro volta, ruotano anch'essi attorno a un centro a noi ancora sconosciuto. Questi ammassi sono chiamati galassie. La nostra galassia si chiama Via Lattea. Tutti gli studi condotti finora indicano che la maggior parte della materia creata dalle galassie è finora invisibile agli esseri umani. Per questo motivo venne chiamata materia oscura.

I centri delle galassie sono considerati i più interessanti. Alcuni astronomi ritengono che il possibile centro della galassia sia un buco nero. Questo è un fenomeno unico formatosi come risultato dell'evoluzione di una stella. Ma per ora, queste sono tutte solo teorie. Condurre esperimenti o studiare tali fenomeni non è ancora possibile.

Oltre alle galassie, l'Universo contiene nebulose (nubi interstellari costituite da gas, polvere e plasma), radiazione cosmica di fondo a microonde che permea l'intero spazio dell'Universo e molti altri oggetti poco conosciuti e persino generalmente sconosciuti.

Circolazione dell'etere dell'Universo

La simmetria e l'equilibrio dei fenomeni materiali lo sono principio fondamentale organizzazione strutturale e le interazioni in natura. Inoltre, in tutte le forme: plasma e materia stellare, mondo ed eteri rilasciati. L'intera essenza di tali fenomeni risiede nelle loro interazioni e trasformazioni, la maggior parte delle quali sono rappresentate dall'etere invisibile. È detta anche radiazione relitta. Questa è la radiazione cosmica di fondo a microonde con una temperatura di 2,7 K. Si ritiene che sia questo etere vibrante la base fondamentale di tutto ciò che riempie l'Universo. L'anisotropia della distribuzione dell'etere è associata alle direzioni e all'intensità del suo movimento in diverse aree dello spazio invisibile e visibile. Tutta la difficoltà dello studio e della ricerca è abbastanza paragonabile alle difficoltà di studiare i processi turbolenti nei gas, nei plasmi e nei liquidi della materia.

Perché molti scienziati credono che l’Universo sia multidimensionale?

Dopo aver condotto esperimenti nei laboratori e nello spazio stesso, sono stati ottenuti dati dai quali si può presumere che viviamo in un universo in cui la posizione di qualsiasi oggetto può essere caratterizzata dal tempo e da tre coordinate spaziali. Per questo motivo si presuppone che l'Universo sia quadridimensionale. Tuttavia, alcuni scienziati, sviluppando teorie sulle particelle elementari e sulla gravità quantistica, potrebbero giungere alla conclusione che l'esistenza di un gran numero di dimensioni è semplicemente necessaria. Alcuni modelli dell'Universo non escludono fino a 11 dimensioni.

Va tenuto presente che l'esistenza di un universo multidimensionale è possibile con fenomeni ad alta energia: buchi neri, big bang, burster. Almeno, questa è una delle idee dei principali cosmologi.

Il modello dell'universo in espansione è basato su teoria generale relatività. È stato proposto di spiegare adeguatamente la struttura del redshift. L'espansione iniziò contemporaneamente al Big Bang. Le sue condizioni sono illustrate dalla superficie di una palla di gomma gonfiata, sulla quale sono stati applicati dei punti - oggetti extragalattici. Quando una palla del genere viene gonfiata, tutti i suoi punti si allontanano l'uno dall'altro, indipendentemente dalla posizione. Secondo la teoria, l’Universo può espandersi indefinitamente o contrarsi.

Asimmetria barionica dell'Universo

L'aumento significativo del numero di particelle elementari rispetto all'intero numero di antiparticelle osservate nell'Universo è chiamato asimmetria barionica. I barioni includono neutroni, protoni e alcune altre particelle elementari di breve durata. Questa sproporzione si è verificata nell’era dell’annientamento, vale a dire tre secondi dopo Big Bang. Fino a questo punto il numero dei barioni e degli antibarioni corrispondeva tra loro. Durante l'annichilazione di massa delle antiparticelle e delle particelle elementari, la maggior parte di esse si unì in coppie e scomparve, generando così radiazione elettromagnetica.

Age of the Universe sul sito web del portale

Gli scienziati moderni credono che il nostro Universo abbia circa 16 miliardi di anni. Secondo le stime l’età minima potrebbe essere di 12-15 miliardi di anni. Il minimo viene respinto dalle stelle più antiche della nostra Galassia. La sua età reale può essere determinata solo utilizzando la legge di Hubble, ma reale non significa accurata.

Orizzonte di visibilità

Una sfera con un raggio pari alla distanza percorsa dalla luce durante l'intera esistenza dell'Universo è chiamata orizzonte di visibilità. L'esistenza di un orizzonte è direttamente proporzionale all'espansione e alla contrazione dell'Universo. Secondo il modello cosmologico di Friedman, l'Universo iniziò ad espandersi da una distanza singolare circa 15-20 miliardi di anni fa. Durante tutto questo tempo, la luce percorre una distanza residua nell'Universo in espansione, vale a dire 109 anni luce. Per questo motivo, ogni osservatore al momento t0 dopo l'inizio del processo di espansione può osservare solo una piccola parte, limitata da una sfera, che in quel momento ha raggio I. Quei corpi e oggetti che si trovano in questo momento oltre questo confine sono, in linea di principio, non osservabile. La luce riflessa da loro semplicemente non ha il tempo di raggiungere l'osservatore. Ciò non è possibile nemmeno se la luce si spegnesse quando è iniziato il processo di espansione.

A causa dell'assorbimento e della diffusione nell'Universo primordiale, data l'elevata densità, i fotoni non potevano propagarsi in una direzione libera. Pertanto, un osservatore è in grado di rilevare solo la radiazione apparsa nell'era dell'Universo trasparente alla radiazione. Questa epoca è determinata dal tempo t»300.000 anni, dalla densità della sostanza r»10-20 g/cm3 e dal momento della ricombinazione dell'idrogeno. Da tutto quanto sopra ne consegue che quanto più vicina è la sorgente nella galassia, tanto maggiore sarà il suo valore di spostamento verso il rosso.

Big Bang

Il momento in cui ha avuto inizio l'Universo si chiama Big Bang. Questo concetto si basa sul fatto che inizialmente esisteva un punto (punto di singolarità) in cui erano presenti tutta l'energia e tutta la materia. La base della caratteristica è considerata l'alta densità della materia. Cosa sia successo prima di questa singolarità non è noto.

Non ci sono informazioni esatte riguardo agli eventi e alle condizioni che si sono verificati nel tempo di 5*10-44 secondi (il momento della fine del 1° quanto di tempo). In termini fisici di quell'epoca si può solo supporre che allora la temperatura fosse di circa 1,3 * 1032 gradi con una densità della materia di circa 1096 kg/m 3. Questi valori sono i limiti per l’applicazione delle idee esistenti. Appaiono a causa della relazione tra la costante gravitazionale, la velocità della luce, le costanti di Boltzmann e di Planck e sono chiamate “costanti di Planck”.

Gli eventi associati da 5*10-44 a 10-36 secondi riflettono il modello dell’“Universo inflazionistico”. Il momento di 10-36 secondi è indicato come il modello dell’“Universo caldo”.

Nel periodo da 1-3 a 100-120 secondi si formarono nuclei di elio e un piccolo numero di nuclei dei restanti polmoni elementi chimici. Da questo momento nel gas si cominciò a stabilire un rapporto: idrogeno 78%, elio 22%. Prima di un milione di anni, la temperatura nell'Universo iniziò a scendere fino a 3.000-45.000 K e iniziò l'era della ricombinazione. Gli elettroni precedentemente liberi iniziarono a combinarsi con protoni leggeri e nuclei atomici. Cominciarono ad apparire atomi di elio e idrogeno e un piccolo numero di atomi di litio. La sostanza divenne trasparente e la radiazione, che si osserva ancora oggi, ne fu staccata.

Il successivo miliardo di anni di esistenza dell'Universo fu caratterizzato da una diminuzione della temperatura da 3000-45000 K a 300 K. Gli scienziati chiamarono questo periodo per l'Universo "l'età oscura" a causa del fatto che nessuna fonte di radiazione elettromagnetica era ancora apparso. Nello stesso periodo, l'eterogeneità della miscela di gas iniziali divenne più densa a causa dell'influenza delle forze gravitazionali. Dopo aver simulato questi processi su un computer, gli astronomi hanno visto che ciò ha portato irreversibilmente alla comparsa di stelle giganti che hanno superato la massa del Sole milioni di volte. Poiché erano così massicce, queste stelle si sono riscaldate a temperature incredibilmente elevate e si sono evolute per un periodo di decine di milioni di anni, dopo di che sono esplose come supernovae. Riscaldandosi ad alte temperature, le superfici di tali stelle creavano forti flussi di radiazioni ultraviolette. Iniziò così un periodo di reionizzazione. Il plasma che si è formato a seguito di tali fenomeni ha iniziato a diffondere fortemente la radiazione elettromagnetica nelle sue gamme spettrali a onde corte. In un certo senso, l'Universo cominciò a immergersi in una fitta nebbia.

Queste enormi stelle sono diventate le prime fonti nell'Universo di elementi chimici molto più pesanti del litio. Cominciarono a formarsi oggetti spaziali della 2a generazione, che contenevano i nuclei di questi atomi. Queste stelle iniziarono a essere create da miscele di atomi pesanti. Si è verificato un tipo ripetuto di ricombinazione della maggior parte degli atomi dei gas intergalattici e interstellari, che, a sua volta, ha portato a una nuova trasparenza dello spazio per la radiazione elettromagnetica. L'Universo è diventato esattamente ciò che possiamo osservare ora.

Struttura osservabile dell'Universo sul portale del sito

La parte osservata è spazialmente disomogenea. La maggior parte degli ammassi di galassie e delle singole galassie formano la loro struttura cellulare o a nido d'ape. Costruiscono pareti cellulari spesse un paio di megaparsec. Queste cellule sono chiamate "vuoti". Sono caratterizzati da grandi dimensioni, decine di megaparsec, e allo stesso tempo non contengono sostanze con radiazioni elettromagnetiche. Il vuoto rappresenta circa il 50% del volume totale dell'Universo.

Lo spazio è chiamato Metagalassia. È anche chiamato il nostro Universo. Questa struttura colossale è composta da un miliardo ed è solo un granello di polvere in questa raccolta di sistemi stellari, i cui confini si stanno rapidamente espandendo. La ricerca attiva sulla Metagalassia è iniziata con la costruzione di telescopi con un grado di ingrandimento sufficiente. Con il loro aiuto è stato possibile guardare nello spazio molto distante. Ad esempio, si è scoperto che molti punti luminosi non sono solo punti luminosi, ma interi sistemi di galassie.

Struttura

Se prendiamo la densità media della sostanza della Metagalassia, sarà di 10 -31 – 10 -32 g/cm 3 . Naturalmente, non tutto lo spazio è dello stesso tipo; ci sono eterogeneità di scala significativa, e ci sono anche dei vuoti. Alcune galassie sono raggruppate in sistemi. Possono essere doppie o più numerose, fino a centinaia, migliaia e perfino decine di migliaia di galassie. Tali superammassi sono chiamati nuvole. Ad esempio, la Via Lattea e una dozzina di altre galassie fanno parte del gruppo locale, che fa parte di un'enorme nube. La parte centrale di questa nube è il nucleo, costituito da un ammasso di diverse migliaia di galassie. Questa formazione, situata nelle costellazioni della Chioma di Berenice e della Vergine, dista solo 40 milioni di anni luce. Ma si sa molto poco della struttura della Metagalassia. Lo stesso vale per la sua forma e dimensione. Ciò che è chiaro è che non vi è alcuna diminuzione nella densità di distribuzione delle galassie in nessuna direzione. Ciò indica l'assenza di confini per il nostro Universo. Oppure l'area oggetto della ricerca non è sufficientemente ampia. In effetti, la struttura della Metagalassia assomiglia a un nido d'ape e le dimensioni delle loro cellule sono comprese tra 100 e 300 milioni di anni luce. Cavità interne dei favi – vuoti– sono praticamente vuote, e lungo le pareti si trovano ammassi di galassie.

Quali sono le sue dimensioni

Come abbiamo scoperto, la Metagalassia è l'Universo che siamo in grado di esplorare. Ha cominciato ad espandersi subito dopo la sua apparizione (dopo il Big Bang). I suoi confini dopo l'esplosione sono determinati dalla radiazione relitta, la superficie dell'ultima dispersione La superficie dell’ultima diffusione – la remota regione dello spazio su cui i fotoni della CMB di oggi sono stati dispersi per l’ultima volta dalla materia ionizzata, appare ora dalla Terra come un guscio sferico. Più vicino a questa superficie, l’Universo era già sostanzialmente trasparente alle radiazioni. Sebbene la superficie abbia uno spessore finito, è un confine relativamente netto.è l'oggetto di osservazione più distante.

Oltre i confini della Metagalassia ci sono oggetti sorti indipendentemente dai risultati del Big Bang del nostro Universo, di cui non si sa praticamente nulla.

Distanze di oggetti ultradistanti

Le ultime misurazioni dell'oggetto più distante, la radiazione cosmica di fondo a microonde, hanno dato un valore di circa 14 miliardi di parsec. Tali dimensioni sono state ottenute in tutte le direzioni, da cui ne consegue che la Metagalassia molto probabilmente ha la forma di una palla. E il diametro di questa palla è di quasi 93 miliardi di anni luce. Se calcoliamo il suo volume, sarà di circa 11,5 trilioni. Mk3. Ma è noto che l'Universo stesso è molto più ampio dei confini dell'osservazione. La galassia più distante scoperta è UDFj-39546284. È visibile solo nella gamma degli infrarossi. Si trova a 13,2 miliardi di anni luce di distanza e appare nella stessa forma che aveva quando l'Universo aveva solo 480 milioni di anni.