Cuantos mundos hay en nuestro universo. ¿Cuántos universos hay en el mundo? Mayor desarrollo de la cosmología.
La asignación de etapas de su desarrollo desde el comienzo del Big Bang juega un papel importante en la determinación de la edad del Universo.
Evolución del Universo y etapas de su desarrollo.
Hoy es costumbre distinguir las siguientes fases del desarrollo del Universo:
- Tiempo de Planck - período de 10 -43 a 10 -11 segundos. En este corto período de tiempo, como creen los científicos, la fuerza gravitacional se "separó" del resto de las fuerzas de interacción.
- La época del nacimiento de los quarks es de 10 -11 a 10 -2 segundos. Durante este período tuvo lugar el nacimiento de los quarks y la separación de las conocidas fuerzas físicas de interacción.
- La era moderna: comenzó 0,01 segundos después del Big Bang y continúa ahora. Durante este período de tiempo se formaron todas las partículas elementales, átomos, moléculas, estrellas y galaxias.
Vale la pena señalar que un período importante en el desarrollo del Universo es el momento en que se volvió transparente a la radiación: trescientos ochenta mil años después del Big Bang.
Métodos para determinar la edad del universo.
¿Qué edad tiene el universo? Antes de intentar averiguarlo, vale la pena señalar que su edad se considera desde la época del Big Bang. Hoy en día, nadie puede decir con total certeza hace cuántos años apareció el Universo. Si observa la tendencia, con el tiempo, los científicos llegan a la conclusión de que su edad es mayor de lo que se pensaba anteriormente.
Los últimos cálculos de los científicos muestran que la edad de nuestro Universo es de 13,75±0,13 mil millones de años. Según algunos expertos, la cifra final puede revisarse en un futuro próximo y ajustarse a quince mil millones de años.
La forma moderna de estimar la edad del espacio exterior se basa en el estudio de estrellas, cúmulos y objetos espaciales "antiguos" sin desarrollar. La tecnología para calcular la edad del Universo es un proceso complejo y de gran capacidad. Consideraremos solo algunos principios y métodos de cálculo.
Enormes cúmulos de estrellas
Para determinar la edad del Universo, los científicos examinan áreas del espacio con un gran cúmulo de estrellas. Al estar aproximadamente en la misma área, los cuerpos tienen una edad similar. El nacimiento simultáneo de estrellas hace posible que los científicos determinen la edad del cúmulo.
Usando la teoría de la "evolución de las estrellas", construyen gráficos y realizan cálculos de varias líneas. Se tienen en cuenta los datos de objetos con la misma edad pero diferente masa.
En base a los resultados obtenidos, es posible determinar la edad del racimo. Al precalcular la distancia a un grupo de cúmulos de estrellas, los científicos determinan la edad del universo.
¿Has podido determinar exactamente cuántos años tiene el universo? Según los cálculos de los científicos, el resultado fue ambiguo: de 6 a 25 mil millones de años. Desafortunadamente, este método tiene un gran número de complejidades Por lo tanto, hay un error grave.
Antiguos habitantes del espacio
Para comprender cuántos años existe el Universo, los científicos están observando enanas blancas en cúmulos globulares. Son el siguiente eslabón evolutivo después de la gigante roja.
En el proceso de transición de una etapa a otra, el peso de la estrella prácticamente no cambia. Las enanas blancas no tienen fusión termonuclear, por lo que emiten luz debido al calor acumulado. Si conoces la relación entre la temperatura y el tiempo, puedes determinar la edad de la estrella. La edad del cúmulo más antiguo se estima en unos 12-13.400 millones de años. Sin embargo, este método está asociado con la complejidad de observar fuentes de radiación bastante débiles. Se necesitan telescopios y equipos de alta sensibilidad. Para resolver este problema, está involucrado el poderoso Telescopio Espacial Hubble.
El "Caldo" Primordial del Universo
Para determinar la edad del Universo, los científicos observan objetos que consisten en una sustancia primaria. Sobrevivieron hasta nuestros días gracias al lento ritmo de evolución. Explorador composición química objetos similares, los científicos lo comparan con los datos de la física termonuclear. En base a los resultados obtenidos, se determina la edad de una estrella o cúmulo. Los científicos realizaron dos estudios independientes. El resultado resultó ser bastante similar: según el primero, 12,3-18,7 mil millones de años y según el segundo, 11,7-16,7.
El universo en expansión y la materia oscura
Hay una gran cantidad de modelos para determinar la edad del universo, pero los resultados son muy controvertidos. Hoy en día existe una forma más precisa. Se basa en el hecho de que el espacio exterior se ha estado expandiendo constantemente desde el Big Bang.
Inicialmente, el espacio era más pequeño, con la misma cantidad de energía que ahora.
Según los científicos, con el tiempo, el fotón "pierde" energía y la longitud de onda aumenta. Basándonos en las propiedades de los fotones y la presencia de materia negra, calculamos la edad de nuestro Universo. Los científicos lograron determinar la edad del espacio exterior, ascendió a 13,75 ± 0,13 mil millones de años. Este método de cálculo se llama Lambda-Cold Dark Matter, el modelo cosmológico moderno.
El resultado puede ser incorrecto
Sin embargo, ninguno de los científicos afirma que este resultado sea exacto. Este modelo incluye muchos supuestos condicionales que se toman como base. Sin embargo, por el momento, este método para determinar la edad del universo se considera el más preciso. En 2013, fue posible determinar la tasa de expansión del universo: la constante de Hubble. Fue de 67,2 kilómetros por segundo.
Utilizando datos más precisos, los científicos han determinado que la edad del universo es de 13 mil 798 millones de años.
Sin embargo, entendemos que en el proceso de determinación de la edad del Universo se utilizaron modelos generalmente aceptados (forma esférica plana, presencia de materia oscura fría, velocidad de la luz como constante máxima). Si nuestras suposiciones sobre las constantes y modelos generalmente aceptados en el futuro resultan ser erróneas, esto implicará un recálculo de los datos obtenidos.
¿El universo es infinito o tiene un final? Si es infinito, entonces esto significa que debe haber universos paralelos, dice el físico Brian Green.
Explicó la idea en una entrevista con NPR usando una metáfora: "Imagina el universo como una baraja de cartas. Si barajas las cartas, ocurrirán muchos cambios", dice Brian Green. "Si barajas esta baraja el tiempo suficiente, el orden de las cartas puede repetirse. Luego lo mismo con el Universo infinito. Con un conjunto limitado de combinaciones de materia, el orden de su disposición debe repetirse algún día ".
Según él, muchos científicos teóricos están considerando seriamente la posibilidad de la existencia del Multiverso. Estas son algunas de las hipótesis existentes.
1. Universos de burbujas
El cosmólogo Alexander Vilenkin de la Universidad de Tufts cree que las zonas espaciales separadas después del Big Bang podrían expandirse, lo que condujo a la formación de universos de burbujas aislados.
Según la teoría de Viletkin, nuestra burbuja dejó de expandirse, lo que creó ciertas condiciones en nuestro universo. Sin embargo, otras burbujas pueden haber continuado expandiéndose, causando propiedades físicas esos Universos no son en absoluto similares a los que observamos en nuestro Universo.
2. El universo como holograma
La teoría de cuerdas ve el universo como una colección de cuerdas muy delgadas que vibran. Estas cuerdas crean una fuerza conocida como gravedad. El mundo de las cuerdas es una especie de holograma proyectado desde una dimensión cósmica inferior que es más simple, más plana y no tiene gravedad.
3 Un enorme vacío en el espacio puede ser una puerta a otro universo
Un vacío de 1.000 millones de años luz en el espacio desconcertó a los científicos cuando se descubrió en 2007. Luego, en 2009, se descubrió otro vacío cósmico que abarcaba 3.500 millones de años luz. Tal fenómeno no puede ser explicado por el conocimiento moderno sobre la estructura y evolución del Universo. Los vacíos de proporciones tan gigantescas no podrían haberse formado en el tiempo transcurrido desde el Big Bang. Habría llevado mucho más tiempo educarlos.
Laura Mersini-Hugton, física y profesora de la Universidad de Carolina del Norte, cree que este es un rastro de otro universo que está fuera de nuestro universo. Según su hipótesis, entrelazamiento cuántico entre nuestro Universo y otro Universo creó estos vacíos como una partición entre los Universos.
4. Universos paralelos que pueden chocar entre sí
El big bang que formó el universo pudo haber sido causado por la colisión de dos universos tridimensionales en otro espacio exterior. El Big Bang puede ser solo uno de muchos Big Bangs. La creación del universo es un proceso cíclico, dicen Paul Steinhard, profesor de física en la Universidad de Princeton, y Neil Turok, director del Perimeter Institute for Theoretical Physics en Ontario, Canadá.
Su teoría se basa en parte en la teoría de supercuerdas. En el prefacio de su libro The Infinite Universe Beyond the Big Bang, escribieron: "Estamos convencidos de que el momento de la creación fue solo parte de un ciclo interminable de colisiones colosales entre nuestro Universo y un mundo paralelo".
Noticias sobre este tema: en los ucranianos hay una oportunidad única para recaudar 50,000 euros y obtener el apoyo de Finlandia - 3 feroces 13 hechos aterradores sobre el viernes 13 - 13 de marzo de 2013 Llueven diamantes en Saturno y Júpiter - 13 de agosto de 2013 Enfermedades peligrosas con síntomas alegres - 21 sep 2013 Las 6 maldiciones más famosas de la historia - 19 sep 2013 La belleza y el horror de las muñecas vivientes: Odessa Barbie con una novia pelirroja - 17 sep 2013 Un caimán blanco apareció en Florida con ojos azules- 13 de septiembre de 2013 La lucha contra la embriaguez en 1902 - carteles visuales contra el alcohol - 10 de septiembre de 2013 10 estereotipos sobre América - 5 de septiembre de 2013 Jefes de Estado: quién se sentaba para qué y dónde - 5 de septiembre de 2013
Hace tres décadas, la llamada teoría de la inflación comenzó a extenderse en el mundo científico. En el centro de este concepto está la idea de una forma especial de materia, llamada "falso vacío". Tiene características de muy alta energía y alta presión negativa. La propiedad más sorprendente de un falso vacío es la gravedad repulsiva. El espacio lleno de tal vacío puede expandirse rápidamente en diferentes direcciones.
Las "burbujas" de vacío que emergen espontáneamente se propagan a la velocidad de la luz, pero prácticamente no chocan entre sí, porque el espacio entre tales formaciones se expande a la misma velocidad. Se supone que la humanidad vive en una de las muchas "burbujas", que se perciben como un universo en expansión.
Desde un punto de vista ordinario, múltiples “burbujas” de un falso vacío son una serie de otras, completamente autosuficientes. El problema es que no hay vínculos materiales directos entre estas formaciones hipotéticas. Por lo tanto, pasar de un universo a otro, por desgracia, no funcionará.
Los científicos concluyen que la cantidad de universos que parecen "burbujas" puede ser infinita y cada uno de ellos se expande sin restricciones. En universos que nunca se cruzan con aquel donde se ubica el sistema solar, se forman una infinidad de opciones para el desarrollo de eventos. Quién sabe, tal vez en una de estas “burbujas” se repita exactamente la historia de la Tierra.
Universos paralelos: las hipótesis requieren confirmación
Sin embargo, es posible que otros universos, que condicionalmente pueden llamarse paralelos, se basen en principios físicos completamente diferentes. Incluso el conjunto de constantes fundamentales en "burbujas" puede diferir significativamente del previsto en el Universo nativo de la humanidad.
Es muy posible que la vida, si es un resultado natural del desarrollo de cualquier materia, en un universo paralelo pueda construirse sobre principios increíbles para los terrícolas. ¿Qué puede ser entonces la Mente en los universos vecinos? Hasta ahora, solo los escritores de ciencia ficción pueden juzgar esto.
No es posible probar directamente la hipótesis de la existencia de otro universo o incluso muchos de esos mundos. Los investigadores están trabajando para recopilar "evidencia circunstancial", buscando soluciones alternativas para confirmar las suposiciones científicas. Hasta ahora, los científicos solo tienen conjeturas más o menos convincentes basadas en los resultados del estudio de la radiación de fondo cósmico de microondas, que arroja luz sobre la historia del origen del Universo.
¿Sabías que el universo que observamos tiene límites bastante definidos? Estamos acostumbrados a asociar el Universo con algo infinito e incomprensible. Sin embargo, la ciencia moderna a la pregunta del "infinito" del Universo ofrece una respuesta completamente diferente a una pregunta tan "obvia".
Según los conceptos modernos, el tamaño del universo observable es de aproximadamente 45,7 mil millones de años luz (o 14,6 gigaparsecs). Pero, ¿qué significan estos números?
La primera pregunta que viene a la mente de una persona común es ¿cómo el Universo no puede ser infinito en absoluto? Parecería que es indiscutible que el receptáculo de todo lo que existe a nuestro alrededor no debe tener fronteras. Si estos límites existen, ¿qué representan?
Supongamos que algún astronauta voló a los confines del universo. ¿Qué verá delante de él? ¿Pared sólida? ¿Barrera de fuego? ¿Y qué hay detrás, vacío? ¿Otro universo? Pero, ¿puede el vacío u otro Universo significar que estamos en la frontera del universo? No significa que no haya "nada". Vacío y otro Universo es también “algo”. Pero el Universo es aquello que contiene absolutamente todo “algo”.
Llegamos a una contradicción absoluta. Resulta que la frontera del Universo debería ocultarnos algo que no debería ser. O el límite del Universo debería separar “todo” de “algo”, pero este “algo” también debería ser parte de “todo”. En general, completo absurdo. Entonces, ¿cómo pueden los científicos afirmar el tamaño, la masa e incluso la edad finales de nuestro universo? Estos valores, aunque inimaginablemente grandes, siguen siendo finitos. ¿La ciencia discute con lo obvio? Para lidiar con esto, primero veamos cómo la gente llegó a la comprensión moderna del universo.
Expandiendo los límites
Desde tiempos inmemoriales, el hombre se ha interesado por cómo es el mundo que le rodea. No se pueden dar ejemplos de las tres ballenas y otros intentos de los antiguos para explicar el universo. Como regla general, al final todo se redujo al hecho de que la base de todas las cosas es el firmamento terrenal. Incluso en los tiempos de la antigüedad y la Edad Media, cuando los astrónomos tenían un amplio conocimiento de las leyes del movimiento de los planetas en la esfera celeste "fija", la Tierra seguía siendo el centro del universo.
Naturalmente, incluso en Antigua Grecia había quienes creían que la tierra gira alrededor del sol. Hubo quienes hablaron de los muchos mundos y la infinidad del universo. Pero las justificaciones constructivas de estas teorías surgieron sólo al comienzo de la revolución científica.
En el siglo XVI, el astrónomo polaco Nicolaus Copernicus hizo el primer gran avance en el conocimiento del universo. Demostró firmemente que la Tierra es solo uno de los planetas que giran alrededor del Sol. Tal sistema simplificó enormemente la explicación de un movimiento tan complejo e intrincado de los planetas en la esfera celeste. En el caso de una Tierra estacionaria, los astrónomos tuvieron que idear todo tipo de ingeniosas teorías para explicar este comportamiento de los planetas. Por otro lado, si se supone que la Tierra es móvil, entonces la explicación de movimientos tan intrincados es natural. Así, se fortaleció un nuevo paradigma llamado “heliocentrismo” en astronomía.
muchos soles
Sin embargo, incluso después de eso, los astrónomos continuaron limitando el universo a la "esfera de estrellas fijas". Hasta el siglo XIX, no pudieron estimar la distancia a las luminarias. Durante varios siglos, los astrónomos han intentado sin éxito detectar desviaciones en la posición de las estrellas en relación con el movimiento orbital de la Tierra (paralajes anuales). Las herramientas de aquellos tiempos no permitían mediciones tan precisas.
Finalmente, en 1837, el astrónomo ruso-alemán Vasily Struve midió la paralaje. Esto marcó un nuevo paso en la comprensión de la escala del cosmos. Ahora los científicos podrían decir con seguridad que las estrellas son semejanzas distantes del Sol. Y nuestra luminaria ya no es el centro de todo, sino un "residente" igual de un cúmulo estelar interminable.
Los astrónomos se han acercado aún más a la comprensión de la escala del universo, porque las distancias a las estrellas resultaron ser realmente monstruosas. Incluso el tamaño de las órbitas de los planetas parecía insignificante comparado con ese algo. A continuación, era necesario comprender cómo se concentran las estrellas.
Muchas Vías Lácteas
Ya en 1755, el famoso filósofo Immanuel Kant anticipó las bases de la comprensión moderna de la estructura a gran escala del universo. Él planteó la hipótesis de que la Vía Láctea es un enorme cúmulo de estrellas en rotación. A su vez, muchas nebulosas observables también son "vías lácteas" más distantes: galaxias. A pesar de esto, hasta el siglo XX, los astrónomos se adhirieron al hecho de que todas las nebulosas son fuentes de formación estelar y forman parte de la Vía Láctea.
La situación cambió cuando los astrónomos aprendieron a medir las distancias entre galaxias usando. La luminosidad absoluta de las estrellas de este tipo depende estrictamente del período de su variabilidad. Comparando su luminosidad absoluta con la visible, se puede alta precisión determinar su distancia. Este método fue desarrollado a principios del siglo XX por Einar Hertzschrung y Harlow Shelpie. Gracias a él, el astrónomo soviético Ernst Epik en 1922 determinó la distancia a Andrómeda, que resultó ser de un orden de magnitud. sobre tamaño Vía Láctea.
Edwin Hubble continuó la empresa de Epic. Al medir el brillo de las Cefeidas en otras galaxias, midió su distancia y la comparó con el corrimiento al rojo en sus espectros. Así que en 1929 desarrolló su famosa ley. Su trabajo refutó definitivamente la visión arraigada de que la Vía Láctea es el borde del universo. Ahora era una de las muchas galaxias que alguna vez lo consideraron. parte integral. La hipótesis de Kant se confirmó casi dos siglos después de su desarrollo.
Posteriormente, la conexión entre la distancia de la galaxia al observador y la velocidad de su alejamiento del observador, descubierta por Hubble, hizo posible compilar una imagen completa de la estructura a gran escala del Universo. Resultó que las galaxias eran solo una pequeña parte de él. Se conectaron en cúmulos, cúmulos en supercúmulos. A su vez, los supercúmulos se pliegan en las estructuras más grandes conocidas del universo: filamentos y paredes. Estas estructuras, adyacentes a enormes supervacíos () y constituyen una estructura a gran escala del Universo actualmente conocido.
infinito aparente
De lo anterior se deduce que en apenas unos pocos siglos, la ciencia ha pasado paulatinamente del geocentrismo a una comprensión moderna del universo. Sin embargo, esto no responde por qué limitamos el universo hoy. Después de todo, hasta ahora solo se trataba de la escala del cosmos, y no de su propia naturaleza.
El primero que decidió justificar la infinitud del universo fue Isaac Newton. Revelando la ley gravedad, creía que si el espacio fuera finito, todos sus cuerpos tarde o temprano se fusionarían en un solo todo. Antes que él, si alguien expresó la idea de la infinidad del Universo fue sólo en clave filosófica. Sin ninguna justificación científica. Un ejemplo de esto es Giordano Bruno. Por cierto, como Kant, estaba muchos siglos por delante de la ciencia. Fue el primero en declarar que las estrellas son soles distantes y que los planetas también giran alrededor de ellas.
Parecería que el hecho mismo del infinito es bastante razonable y obvio, pero los puntos de inflexión en la ciencia del siglo XX sacudieron esta "verdad".
Universo estacionario
Albert Einstein dio el primer paso significativo hacia el desarrollo de un modelo moderno del universo. El famoso físico presentó su modelo del Universo estacionario en 1917. Este modelo se basó en la teoría general de la relatividad, desarrollada por él un año antes. Según su modelo, el universo es infinito en el tiempo y finito en el espacio. Pero después de todo, como se señaló anteriormente, según Newton, un universo con un tamaño finito debe colapsar. Para ello, Einstein introdujo la constante cosmológica, que compensaba la atracción gravitatoria de los objetos distantes.
Por paradójico que parezca, Einstein no limitó la finitud misma del Universo. En su opinión, el Universo es un caparazón cerrado de una hiperesfera. Una analogía es la superficie de una esfera tridimensional ordinaria, por ejemplo, un globo o la Tierra. Por mucho que el viajero recorra la Tierra, nunca llegará a su borde. Sin embargo, esto no significa que la Tierra sea infinita. El viajero simplemente regresará al lugar donde inició su viaje.
En la superficie de la hiperesfera
De la misma manera, un vagabundo del espacio, superando el Universo de Einstein en una nave estelar, puede regresar a la Tierra. Solo que esta vez el vagabundo no se moverá sobre la superficie bidimensional de la esfera, sino sobre la superficie tridimensional de la hiperesfera. Esto significa que el Universo tiene un volumen finito y, por lo tanto, un número finito de estrellas y masa. Sin embargo, el universo no tiene límites ni centro.
Einstein llegó a tales conclusiones al vincular el espacio, el tiempo y la gravedad en su famosa teoría. Antes de él, estos conceptos se consideraban separados, por lo que el espacio del Universo era puramente euclidiano. Einstein demostró que la gravedad misma es una curvatura del espacio-tiempo. Esto cambió radicalmente las primeras ideas sobre la naturaleza del universo, basadas en la mecánica newtoniana clásica y la geometría euclidiana.
Universo en expansión
Incluso el propio descubridor del "nuevo universo" no era ajeno a las ilusiones. Einstein, aunque limitó el universo en el espacio, siguió considerándolo estático. Según su modelo, el universo era y sigue siendo eterno, y su tamaño sigue siendo siempre el mismo. En 1922, el físico soviético Alexander Fridman amplió significativamente este modelo. Según sus cálculos, el universo no es estático en absoluto. Puede expandirse o contraerse con el tiempo. Cabe señalar que Friedman llegó a tal modelo basado en la misma teoría de la relatividad. Se las arregló para aplicar esta teoría de manera más correcta, sin pasar por la constante cosmológica.
Albert Einstein no aceptó inmediatamente tal "corrección". En ayuda de este nuevo modelo vino el descubrimiento del Hubble mencionado anteriormente. La recesión de las galaxias demostró indiscutiblemente el hecho de la expansión del Universo. Así que Einstein tuvo que admitir su error. Ahora bien, el Universo tenía una cierta edad, que depende estrictamente de la constante de Hubble, que caracteriza la velocidad de su expansión.
Mayor desarrollo de la cosmología.
Mientras los científicos intentaban resolver este problema, se descubrieron muchos otros componentes importantes del Universo y se desarrollaron varios modelos del mismo. Entonces, en 1948, Georgy Gamow introdujo la hipótesis del "universo caliente", que eventualmente se convertiría en la teoría del Big Bang. El descubrimiento en 1965 confirmó sus sospechas. Ahora los astrónomos pudieron observar la luz que procedía del momento en que el universo se volvió transparente.
La materia oscura, predicha en 1932 por Fritz Zwicky, fue confirmada en 1975. La materia oscura en realidad explica la existencia misma de las galaxias, los cúmulos de galaxias y la estructura misma del Universo en su conjunto. Entonces los científicos aprendieron que la mayor parte de la masa del universo es completamente invisible.
Finalmente, en 1998, durante el estudio de la distancia a, se descubrió que el Universo se expande con aceleración. Este próximo punto de inflexión en la ciencia dio lugar a la comprensión moderna de la naturaleza del universo. Introducido por Einstein y refutado por Friedmann, el coeficiente cosmológico volvió a encontrar su lugar en el modelo del Universo. La presencia de un coeficiente cosmológico (constante cosmológica) explica su expansión acelerada. Para explicar la presencia de la constante cosmológica, se introdujo el concepto: un campo hipotético que contiene la mayor parte de la masa del Universo.
La idea actual del tamaño del universo observable
El modelo actual del Universo también se llama modelo ΛCDM. La letra "Λ" significa la presencia de la constante cosmológica, que explica la expansión acelerada del Universo. "CDM" significa que el universo está lleno de materia oscura fría. Estudios recientes sugieren que la constante de Hubble es de aproximadamente 71 (km/s)/Mpc, lo que corresponde a la edad del Universo en 13,75 mil millones de años. Conociendo la edad del Universo, podemos estimar el tamaño de su región observable.
Según la teoría de la relatividad, la información sobre cualquier objeto no puede llegar al observador a una velocidad superior a la de la luz (299792458 m/s). Resulta que el observador ve no solo un objeto, sino su pasado. Cuanto más lejos está el objeto de él, más lejano parece el pasado. Por ejemplo, al mirar la Luna, vemos cómo era hace poco más de un segundo, el Sol, hace más de ocho minutos, las estrellas más cercanas, años, las galaxias, hace millones de años, etc. En el modelo estacionario de Einstein, el Universo no tiene límite de edad, lo que significa que su región observable tampoco está limitada por nada. El observador, armado con instrumentos astronómicos cada vez más avanzados, observará objetos cada vez más lejanos y antiguos.
Tenemos otra foto con modelo moderno Universo. Según él, el Universo tiene una edad, y por tanto el límite de observación. Es decir, desde el nacimiento del Universo, ningún fotón habría tenido tiempo de recorrer una distancia superior a los 13.750 millones de años luz. Resulta que podemos decir que el Universo observable está limitado desde el observador por una región esférica con un radio de 13,75 mil millones de años luz. Sin embargo, esto no es del todo cierto. No te olvides de la expansión del espacio del Universo. Hasta que el fotón llegue al observador, el objeto que lo emitió ya estará a 45.700 millones de años luz de nosotros. años. Este tamaño es el horizonte de partículas, y es el límite del Universo observable.
Sobre el horizonte
Entonces, el tamaño del universo observable se divide en dos tipos. El tamaño aparente, también llamado radio de Hubble (13,75 mil millones de años luz). Y el tamaño real, llamado horizonte de partículas (45.700 millones de años luz). Es importante que ambos horizontes no caractericen en absoluto el tamaño real del Universo. Primero, dependen de la posición del observador en el espacio. En segundo lugar, cambian con el tiempo. En el caso del modelo ΛCDM, el horizonte de partículas se expande a una velocidad mayor que el horizonte de Hubble. La pregunta de si esta tendencia cambiará en el futuro, la ciencia moderna no da una respuesta. Pero si asumimos que el Universo continúa expandiéndose con aceleración, entonces todos esos objetos que vemos ahora tarde o temprano desaparecerán de nuestro “campo de visión”.
Hasta ahora, la luz más distante observada por los astrónomos es la CMB. Mirándolo, los científicos ven el Universo como era 380.000 años después del Big Bang. En ese momento, el Universo se enfrió tanto que pudo emitir fotones libres, que hoy son captados con la ayuda de los radiotelescopios. En ese momento, no había estrellas ni galaxias en el Universo, sino solo una nube continua de hidrógeno, helio y una cantidad insignificante de otros elementos. A partir de las heterogeneidades observadas en esta nube, se formarán posteriormente cúmulos galácticos. Resulta que son precisamente los objetos que se formarán a partir de las faltas de homogeneidad de la radiación cósmica de fondo de microondas los que se encuentran más cerca del horizonte de partículas.
fronteras verdaderas
Si el universo tiene límites verdaderos e inobservables sigue siendo objeto de especulación pseudocientífica. De una forma u otra, todos convergen en la infinidad del Universo, pero interpretan esta infinidad de maneras completamente diferentes. Algunos consideran que el Universo es multidimensional, donde nuestro Universo tridimensional "local" es solo una de sus capas. Otros dicen que el Universo es fractal, lo que significa que nuestro Universo local puede ser una partícula de otro. no te olvides de varios modelos El multiverso con su cerrado, abierto, universos paralelos, agujeros de gusano. Y muchas, muchas más versiones diferentes, cuyo número está limitado solo por la imaginación humana.
Pero si recurrimos al realismo frío o simplemente nos alejamos de todas estas hipótesis, entonces podemos suponer que nuestro Universo es un contenedor homogéneo sin fin de todas las estrellas y galaxias. Además, en cualquier punto muy distante, ya sea en miles de millones de gigaparsecs de nosotros, todas las condiciones serán exactamente las mismas. En este punto, el horizonte de partículas y la esfera de Hubble serán exactamente iguales con la misma radiación relicta en su borde. Alrededor estarán las mismas estrellas y galaxias. Curiosamente, esto no contradice la expansión del universo. Después de todo, no es solo el Universo el que se está expandiendo, sino su propio espacio. El hecho de que en el momento del big bang el Universo surgiera de un punto solo dice que los tamaños infinitamente pequeños (prácticamente cero) que eran entonces ahora se han convertido en unos inimaginablemente grandes. En el futuro, utilizaremos esta hipótesis para comprender claramente la escala del Universo observable.
Representación visual
Varias fuentes proporcionan todo tipo de modelos visuales que permiten a las personas darse cuenta de la escala del universo. Sin embargo, no es suficiente que nos demos cuenta de cuán vasto es el cosmos. Es importante comprender cómo se manifiestan realmente conceptos tales como el horizonte de Hubble y el horizonte de partículas. Para ello, imaginemos nuestro modelo paso a paso.
Olvidemos que la ciencia moderna no conoce la región "extranjera" del Universo. Descartando las versiones sobre los multiversos, el Universo fractal y sus otras "variedades", imaginemos que es simplemente infinito. Como se señaló anteriormente, esto no contradice la expansión de su espacio. Por supuesto, tenemos en cuenta el hecho de que su esfera de Hubble y la esfera de partículas están respectivamente a 13,75 y 45,7 mil millones de años luz.
La escala del universo
¡Presiona el botón INICIO y descubre un mundo nuevo y desconocido!
Para empezar, intentemos darnos cuenta de cuán grandes son las escalas universales. Si has viajado por nuestro planeta, bien puedes imaginar lo grande que es la Tierra para nosotros. Ahora imagina nuestro planeta como un grano de trigo sarraceno, que se mueve en órbita alrededor del Sol-sandía, del tamaño de la mitad de un campo de fútbol. En este caso, la órbita de Neptuno corresponderá al tamaño de una ciudad pequeña, el área - a la Luna, el área del límite de la influencia del Sol - a Marte. ¡Resulta que nuestro sistema solar es mucho más grande que la Tierra como Marte es más grande que el trigo sarraceno! Pero esto es sólo el comienzo.
Ahora imagine que este trigo sarraceno será nuestro sistema, cuyo tamaño es aproximadamente igual a un parsec. Entonces la Vía Láctea tendrá el tamaño de dos estadios de fútbol. Sin embargo, esto no será suficiente para nosotros. Tendremos que reducir la Vía Láctea al tamaño de un centímetro. De alguna manera se parecerá a la espuma de café envuelta en un remolino en medio del espacio intergaláctico negro café. A veinte centímetros de él, está el mismo "bebé" espiral: la Nebulosa de Andrómeda. A su alrededor habrá un enjambre de pequeñas galaxias en nuestro cúmulo local. El tamaño aparente de nuestro universo será de 9,2 kilómetros. Hemos llegado a entender las dimensiones universales.
Dentro de la burbuja universal
Sin embargo, no es suficiente para nosotros entender la escala en sí. Es importante realizar el Universo en dinámica. Imaginarnos como gigantes, para quienes la Vía Láctea tiene un centímetro de diámetro. Como acabamos de señalar, nos encontraremos dentro de una bola con un radio de 4,57 y un diámetro de 9,24 kilómetros. Imagina que somos capaces de volar dentro de esta bola, viajar, superando megaparsecs enteros en un segundo. ¿Qué veremos si nuestro universo es infinito?
Por supuesto, ante nosotros aparecerán innumerables todo tipo de galaxias. Elíptica, espiral, irregular. Algunas áreas estarán llenas de ellos, otras estarán vacías. La característica principal será que visualmente todos estarán inmóviles, mientras que nosotros estaremos inmóviles. Pero tan pronto como demos un paso, las propias galaxias comenzarán a moverse. Por ejemplo, si somos capaces de ver un microscopio sistema solar, podemos observar su desarrollo. Habiéndonos alejado 600 metros de nuestra galaxia, veremos la protoestrella Sol y el disco protoplanetario en el momento de la formación. Acercándonos a ella, veremos cómo aparece la Tierra, nace la vida y aparece el hombre. Del mismo modo, veremos cómo las galaxias cambian y se mueven a medida que nos alejamos o nos acercamos a ellas.
Por lo tanto, que en más galaxias distantes miraremos, más antiguos serán para nosotros. Entonces, las galaxias más distantes se ubicarán a más de 1300 metros de nosotros, y en el giro de 1380 metros ya veremos radiación reliquia. Es cierto que esta distancia será imaginaria para nosotros. Sin embargo, a medida que nos acerquemos al CMB, veremos una imagen interesante. Naturalmente, observaremos cómo se formarán y desarrollarán las galaxias a partir de la nube inicial de hidrógeno. Cuando lleguemos a una de estas galaxias formadas, entenderemos que hemos superado no 1,375 kilómetros en absoluto, sino los 4,57.
reducción de escala
Como resultado, aumentaremos aún más de tamaño. Ahora podemos colocar huecos y paredes enteros en el puño. Así que nos encontraremos en una burbuja bastante pequeña de la que es imposible salir. No solo aumentará la distancia a los objetos en el borde de la burbuja a medida que se acerquen, sino que el borde mismo se moverá indefinidamente. Este es el punto central del tamaño del universo observable.
Por muy grande que sea el Universo, para el observador siempre seguirá siendo una burbuja limitada. El observador siempre estará en el centro de esta burbuja, de hecho él es su centro. Al intentar llegar a algún objeto en el borde de la burbuja, el observador desplazará su centro. A medida que se acerque al objeto, este se alejará más y más del borde de la burbuja y al mismo tiempo cambiará. Por ejemplo, de una nube de hidrógeno sin forma, se convertirá en una galaxia completa o en un cúmulo galáctico. Además, la ruta hacia este objeto aumentará a medida que te acerques a él, ya que el propio espacio circundante cambiará. Cuando lleguemos a este objeto, solo lo moveremos desde el borde de la burbuja hasta su centro. En el borde del Universo, la radiación reliquia también parpadeará.
Si asumimos que el Universo continuará expandiéndose a un ritmo acelerado, estando en el centro de la burbuja y transcurriendo el tiempo por miles de millones, billones e incluso órdenes de años por delante, notaremos una imagen aún más interesante. Aunque nuestra burbuja también aumentará de tamaño, sus componentes mutantes se alejarán de nosotros aún más rápido, dejando el borde de esta burbuja, hasta que cada partícula del Universo se separe en su burbuja solitaria sin la capacidad de interactuar con otras partículas.
Entonces, la ciencia moderna no tiene información sobre cuáles son las dimensiones reales del universo y si tiene límites. Pero sabemos con certeza que el Universo observable tiene un límite visible y verdadero, llamado el radio de Hubble (13,75 mil millones de años luz) y el radio de la partícula (45,7 mil millones de años luz), respectivamente. Estos límites dependen completamente de la posición del observador en el espacio y se expanden con el tiempo. Si el radio de Hubble se expande estrictamente a la velocidad de la luz, entonces se acelera la expansión del horizonte de partículas. La cuestión de si la aceleración de su horizonte de partículas continuará más y cambiará a una contracción permanece abierta.
Incluso si logramos construir una imagen completa y precisa de la evolución de nuestro Universo, esto no eliminará todas las preguntas sobre la estructura del mundo. Seguramente alguien se preguntará: ¿qué había antes del comienzo de la expansión del Universo? Y si en el futuro vuelve a encogerse, ¿qué será de él después? En rigor, la ciencia no está obligada a buscar respuestas a tales preguntas “incorrectas”, ya que se basa en la experiencia de estudiar únicamente nuestro mundo.
Sin embargo, la mente humana no puede estar satisfecha con esto, y surgen modelos que describen la imagen del mundo antes del Big Bang o después del momento de la futura contracción.
Uno de ellos - " modelo de varias hojas del universo". Según ella, el Big Bang estuvo precedido por la compresión del Universo anterior, y después de la compresión máxima de nuestro Universo, volverá a suceder. Big Bang (estamos hablando sobre un universo cerrado). Si utilizamos la imagen propuesta por el académico Sajarov, las páginas del interminable libro del ser están siempre dando vueltas. Parecería que tal imagen elimina las preguntas "incorrectas". Sin embargo, de la segunda ley de la termodinámica (como todas las leyes fundamentales de la naturaleza, debe ser cierta en cualquiera de los mundos) se deduce que el radio del Universo aumenta de ciclo en ciclo. Por lo tanto, hubo una vez el primer ciclo en el que el Universo tenía un radio mínimo. Y nuevamente surge la pregunta: ¿qué sucedió antes de este ciclo?
El académico Sakharov sugirió que en el momento del comienzo del primer ciclo, el tiempo se invierte. En otras palabras, antes de este momento sucede lo mismo que después, pero en orden inverso. Dado que todos los procesos cambian de dirección cuando se invierte el tiempo, los habitantes de cada universo (si los hay) viven con la firme creencia de que el tiempo fluye en la única dirección posible: del pasado al futuro.
Otra pregunta "incorrecta" es: por qué los parámetros de nuestro mundo son exactamente lo que son? ¿Por qué el espacio tiene 3 dimensiones y no 2 o 15, por qué la carga de un electrón es exactamente 1.6021892*10^-19 culombios? Y esta pregunta puede ser respondida - la hipótesis del megauniverso, es decir, la suposición de que un gran número de mundos diferentes con diferentes condiciones(en particular, con un número diferente de dimensiones espaciales, y quizás con varios ejes de tiempo). Nuestro estudio está al alcance del único mundo en el que es posible la existencia de vida proteica inteligente (principio antrópico). 
Tales imágenes grandiosas de cambios en el espacio y el tiempo son asombrosas. Sin embargo, los modelos del Universo de los que habla el académico Sakharov son interesantes no solo en sí mismos. Por otro lado, caracterizan la cosmovisión de esta extraordinaria personalidad. El deseo de comprender lo que sucedió antes del “Momento de la Creación del Mundo”, la convicción de que es posible, en palabras de Andrei Dmitrievich, “ilimitado Investigación científica el mundo material y el espacio-tiempo", hablan de su fe en la mente humana, una fe que recuerda a los titanes del Renacimiento. Además, Andrei Dmitrievich escribe sobre una hipótesis según la cual la mente puede transmitir información a sus descendientes de ciclos futuros, separados de ella por períodos de compresión superdensa y Big Bangs. Como físico destacado, Andrei Dmitrievich no podía dejar de entender cuán improbable era tal posibilidad y, sin embargo, soñaba con ella; después de todo, entonces, de cara a la eternidad, la vida humana adquiere significado especial. ¿No fue este sentido de responsabilidad ante la eternidad lo que le ayudó a hacer su elección moral?