Определение размеров вселенной

Одно из величайших достижений космического телескопа «Хаббл» - завершение научного спора, который волновал умы астрономов на протяжении всего XX века.



Вначале прошлого века все астрономическое сообщество бурно обсуждало масштабы Вселенной. Трения разгорелись из-за природы так называемых спиральных туманностей, которые располагались к северу и югу от Млечного Пути и принимали, как правило, форму светящихся спиралей или эллипсов.

Некоторые астрофизики считали, что это облака газа или звезды, вращающиеся вокруг нашей Галактики, или даже солнечные системы наподобие нашей в момент их формирования. Согласно такой точке зрения, спиральная звездная система Млечного Пути, достигавшая в ширину примерно 100 ООО световых лет, практически полностью формировала всю Вселенную.

Другие же ученые полагали, что эти спиральные туманности представляли собой самостоятельные галактики, сходные по масштабу с Млечным Путем и находившиеся от него на миллионы световых лет дальше.

Сегодня же нам известно, что Вселенная простирается даже не на миллионы, а на миллиарды световых лет.

ШАГАЯ ПО КОСМОСУ

Существующее сегодня в науке понимание размеров Вселенной основывается на космической лестнице расстояний - методах, каждый из которых разрабатывается с применением информации, подтвержденной прежним методом. По принципу параллакса удается напрямую,измерить расстояние только до относительно небольшого количества ближайших к нам звезд нашей галактики. Соотношение между цветом и светимостью звезд позволяет специалистам определять дистанцию до них путем измерения прочих свойств этих звезд.

Однако распространить этот масштаб за пределы нашей Галактики оказалось сложной задачей. Решить ее удалось только в 1920-х гг. работами Эдварда Хаббла. Именно он понял, что благодаря открытию переменной звезды, названной цефеидой, можно определить дистанцию до относительно близких спиральных туманностей. С помощью телескопа обсерватории Маунт-Вилсон Хаббл обнаружил цефеиды в 46 различных спиральных галактиках.

ЗАКОН ХАББЛА

Более того, анализируя свет от этих галактик, Хаббл отметил важный момент. Тогда астрономам уже было известно, что спектры (см. «Глоссарий») этих спиральных туманностей демонстрируют большие смещения в сторону красного конца спектра. Такое явление назвали эффектом Доплера (см. «Как это работает»), который доказывал, что все эти туманности отдалялись от Земли с разной скоростью. Хаббл сравнил уровень красного смещения различных галактик с рассчитанным им расстоянием до них и обнаружил закономерность: чем дальше лежит галактика, тем быстрее она удаляется от Земли. Это простое отношение называется законом Хаббла.

Закон Хаббла предвосхитил появление теории Большого взрыва, идеи, которая утверждает, что если бы можно было «отмотать» назад постоянное расширение Вселенной, то в конце концов было бы достигнуто время в далеком прошлом, когда все галактики сузились бы до одной-единственной точки. Доказательство теории появилось в 1960 х гг., когда радиоастрономы обнаружили , что все небо до сих пор покрыто фоновым свечением радиации, оставшейся после взрыва.

БОЛЬШЕ БОЛЬШОГО ВЗРЫВА

Сегодня теория Большого взрыва получила еще большее развитие: в наше время . она не только объясняет происхождение Вселенной, но и описывает пропорции различных элементов, которые в ней обнаруживаются, и даже гигантскую структуру космоса (несмотря на наличие неурегулированных вопросов). Однако уже в 1980-х гг. ученые вынуждены были признать: при всех замерах красного смещения и спектрального диапазона галактик невозможно точно определить, находится ли галактика на расстоянии 100 или 200 млн световых лет.

Причиной тому было то, что отталкивались ученые от цефеид. Хаббл смог рассчитать расстояние до определенного числа галактик, и это означает, что хотя принципы этого закона очевидны, некоторые цифры при более подробных расчетах оказываются неточными. Расстояние и красное смещение объединили в единый фактор, который назвали постоянной Хаббла. С ее помощью измеряют расширение космоса в километрах в секунду на каждый мегапарсек (см. «Глоссарий»). Но конкретное значение постоянной отсутствовало, и даже более поздние измерения мало что сделали в этом направлении.

В течение первого десятилетия своей работы «Хаббл» изучал галактики, находившиеся далеко за пределами той области, которую изучил знаменитый тезка телескопа, и искал цефеиды, чтобы рассчитать истинное расстояние до них.

В 1999 году НАСА с гордостью объявило цифру, которую с нетерпением ждало все астрофизическое сообщество. Постоянная Хаббла была рассчитана на уровне 70 (км/с)/Мпк - это примерно посередине ранее определенного диапазона.

НОВЫЕ НЕЯСНОСТИ

Если расширение оставалось стабильным с момента Большого взрыва, то по этим расчетам космосу примерно 13,7 млрд лет, а обозримая Вселенная простирается вокруг нас на 13,7 млрд световых лет.

По иронии судьбы именно тогда, когда астрономы пришли к некоторой ясности относительно этих важных цифр, другие открытия наталкивают на мысль о том, что с Вселенной далеко не все так понятно и скорость ее расширения меняется в разные периоды времени. Если это так, то и сегодня нельзя уверенно говорить ни о возрасте, ни о размере Вселенной.

Смотрите также:

Космические полеты, даже такое…

Тем временем

Космос наш

Марс соберись

Лучше бы

Мы отправляли им сигналы, а они…