ГлавнаяSpace → Крупномасштабная структура Вселенной

Крупномасштабная структура Вселенной

21 Авг 2015

Использование в космологии достижений физики элементарных частиц позволило удовлетворить всем этим требованиям без введения неправдоподобных предположений о состоянии Вселенной на ранних стадиях эволюции. В частности, не задается какой-либо выделенный характерный масштаб энергий и масс или какая-либо специфическая структура в начале расширения. Не привлекаются какие-либо новые силы. Принимается лишь, что вскоре после начала расширения всюду во Вселенной имели место небольшие возмущения плотности и энергии, которые можно описать как суперпозицию синусоидально меняющихся возмущений плотности малой амплитуды на всевозможных длинах волн (т.е. на всех масштабах). Распределение возмущений по амплитудам было случайным, поэтому результирующие флуктуации плотности также были случайными и хаотичными. После этого структура Вселенной эволюционировала в соответствии с хорошо известными физическими принципами.

По мере расширения Вселенной свободное движение элементарных частиц подавляло все начальные возмущения размерами меньше некоторого критического: «выжили» лишь те флуктуации сжатия или разрежения, массы которых достигали 1015—1016 масс Солнца. Затем под действием гравитации отдельные массы стали сжиматься. При этом оказывается, что сжатие, как правило, происходит преимущественно вдоль какой-то одной из трех пространственных осей. В результате первоначальный спектр флуктуаций приводит к образованию гигантских облаков неправильной формы, похожих на блины и заполненных сжатым газом. В области пересечения «блинов» повышенной плотности вещество принимает форму длинных тонких волокон. Некоторые из этих облаков остались целыми, а некоторые распались, образовав галактики и скопления галактик. Эту теорию называют теорией «блинов».

Теория «блинов» в своем современном виде имеет дело с двумя объектами экстремальных физических масштабов: с астрономической системой, охватывающей объем пространства около 1023 кубических световых лет, и с нейтрино — слабо взаимодействующей элементарной частицей исчезающе малых размеров. Чтобы теория «блинов» была справедлива, существование обоих типов объектов должно подтверждаться наблюдениями и масса покоя нейтрино должна быть отлична от нуля. Массы этих объектов различаются на 80 порядков величины, поэтому требуются специальные методы, чтобы мы, имеющие промежуточные размеры, могли справиться со столь различными объектами.

Примечательно, что существование астрономических систем требуемого масштаба было подтверждено. Их масса и структура дают обнадеживающие свидетельства того, что теория «блинов» на правильном пути. По красным смещениям в спектрах были измерены расстояния до нескольких тысяч галактик (красное смещение — сдвиг спектральных линий к длинноволновому концу электромагнитного спектра). Красное смещение объясняется эффектом Доплера, вызванным движением далекой галактики от нас. Зная красное смещение, можно вычислить скорость удаления по очень простой формуле. Поскольку Вселенная расширяется, расстояние от нас до каждой данной галактики прямо пропорционально скорости ее удаления. Измерения красного смещения в совокупности с координатами галактики на небесной сфере позволяют астроному фиксировать ее положение в пространстве. Таким образом были построены трехмерные карты распределения галактик.

Страницы: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10




Рекомендуем к прочтению



Здесь вы можете написать отзыв

* Текст комментария
* Обязательные для заполнения поля