Характеристики Вселенной

Найденo 17 статей

Природные процессы, явления внутри небесных тел или в космическом пространстве

Космическое пространство (военное дело)

Косми́ческое простра́нство, пространство, простирающееся за пределы атмосферы Земли. В нём размещаются космические аппараты (средства), предназначенные для выявления и парирования угроз как из космоса, так и от источников, размещённых на поверхности Земли.

Научные теории, концепции, гипотезы, модели

Стандартная космологическая модель

Станда́ртная космологи́ческая моде́ль, современная модель Вселенной, основанная на теории Большого взрыва и предполагающая, что Вселенная состоит из барионного вещества, холодной тёмной материи и тёмной энергии в определённых пропорциях и обладает евклидовой пространственной геометрией. Теоретической основой модели являются: космологическая модель Фридмана, описывающая однородную и изотропную Вселенную; теория Большого взрыва (включающая в себя модель Фридмана); а также теория первичных возмущений плотности. Наблюдательная основа Стандартной космологической модели включает в себя следующие факты: расширение Вселенной и современное ускорение этого расширения, реликтовое излучение и его анизотропия, крупномасштабная структура Вселенной, распространённость лёгких химических элементов во Вселенной, а также тёмная материя и тёмная энергия. Сравнение модели с наблюдательными данными показывает, что средняя плотность барионного вещества составляет около 4,8 % от полной плотности энергии Вселенной, средняя плотность холодной тёмной материи – около 26,7 % и плотность тёмной энергии – 68,5 %. Суммарная средняя плотность всех этих компонентов равна критической плотности Вселенной и, следовательно, кривизна трёхмерного пространства Вселенной равна нулю – в соответствии с уравнениями Фридмана.

Относительный состав современной Вселенной

Научные теории, концепции, гипотезы, модели

Модель «блинов» Зельдовича

Моде́ль «блино́в» Зельдо́вича, модель образования крупномасштабной структуры Вселенной, основанная на приближённой нелинейной теории гравитационной неустойчивости. Построенная Я. Б. Зельдовичем и Л. П. Грищуком (1970, 1981) теория развития потенциальных возмущений плотности и скорости в среде с малым давлением предсказывает, что на определённой стадии гравитационное сжатие вещества приобретает почти одномерный характер и в результате образуются уплощённые двумерные структуры с высокой плотностью вещества (каустические поверхности, или каустики), которые были названы «блинами» Зельдовича. Эти структуры отождествляются с наблюдаемыми сверхскоплениями галактик, называемыми иногда «великими стенами». На следующем этапе эволюции происходит преимущественное сжатие вещества каустик в другом направлении с образованием протяжённых филаментов. Пересекаясь между собой, «блины» и филаменты образуют ячеистую крупномасштабную структуру Вселенной – т. н. «космическую паутину».

Внегалактические объекты

Войды

Во́йды, многосвязные области пониженной концентрации галактик, ограниченные элементами крупномасштабной структуры Вселенной – филаментами и сверхскоплениями галактик. Образование ячеистой структуры распределения вещества во Вселенной («космической паутины») предсказано моделью «блинов» Зельдовича и подтверждено наблюдениями. Пространство войдов заполнено тёмной материей и барионным веществом пониженной плотности, что сильно тормозит развитие возмущений и образование галактик в этих областях. Численные модели показывают, что в войдах происходит образование сгустков вещества (гало) малой массы, состоящих из тёмной материи и межгалактического газа, но не содержащих звёзд и тяжёлых химических элементов. Форма и размеры войдов определяются расположением филаментов и сверхскоплений галактик. Случайный характер «космической паутины» делает условными размеры отдельного войда, которые в среднем не превосходят 20–25 Мпк, однако наблюдаются особо крупные войды размерами в несколько сотен мегапарсек.

Крупномасштабная структура Вселенной по данным обзора неба SDSS

Термины

Наблюдаемая Вселенная

Наблюда́емая Вселе́нная, термин, обозначающий: 1) совокупность всех наблюдаемых галактик и их систем; 2) область пространства Вселенной, в принципе доступную наблюдениям. Наблюдаемая Вселенная содержит многие миллиарды отдельных галактик и большое число их систем: групп, скоплений, сверхскоплений и филаментов. Сверхскопления галактик и филаменты разделены гигантскими пустотами – войдами. Все вместе эти галактики и их системы образуют крупномасштабную структуру Вселенной. Наиболее далёкие галактики, доступные современным телескопам, находились в момент излучения на расстояниях более 10 млрд световых лет от нас. В теории расширяющейся Вселенной её наблюдаемый размер ограничен горизонтом частицы, который по порядку величины составляет около 1026 м. Для электромагнитного излучения область наблюдаемой Вселенной немного меньше горизонта: она ограничена расстоянием до поверхности последнего рассеяния. Основными свойствами наблюдаемой Вселенной является её постепенное расширение, уменьшение плотности вещества и излучения, эволюционное изменение сформировавшихся во Вселенной структур, а также высокая степень однородности и изотропии в крупномасштабном распределении материи в пространстве, если рассматривать области размером в несколько сотен миллионов световых лет и более.

Внегалактические объекты

Филаменты (в астрономии)

Филаме́нты, цепочки галактик, образующие наиболее яркую и заметную часть наблюдаемой крупномасштабной структуры Вселенной – «космической паутины». Образование «космической паутины» предсказано моделью «блинов» Зельдовича, основанной на нелинейной теории гравитационной неустойчивости. Согласно этой модели, на определённом этапе гравитационное сжатие вещества приобретает почти одномерный характер и в результате образуются уплощённые двумерные структуры, названные «блинами» Зельдовича. На следующем этапе эволюции происходит преимущественное сжатие этих структур в другом направлении с образованием протяжённых филаментов. Анализ наблюдательных данных показывает, что подавляющее большинство галактик входит в состав ветвящихся филаментов, образующих крупномасштабную структуру Вселенной со средним размером ячейки около 20 мегапарсек. По современным оценкам, филаменты включают до 30 % барионного вещества и, вероятно, примерно такую же долю тёмной материи.

Модельные объекты

Абсолютно чёрное тело

Абсолю́тно чёрное те́ло, термин в теории излучения, означающий объект, который полностью поглощает падающее на его поверхность электромагнитное излучение вне зависимости от спектрального состава, поляризации, температуры и угла падения излучения. Поглощательная способность абсолютно чёрного тела во всём спектральном диапазоне излучения равна единице. Его излучение является равновесным и описывается законами Вина, Стефана – Больцмана и Планка. В качестве моделей абсолютно чёрных тел могут рассматриваться полость Гельмгольца, рог Вуда, некоторые астрофизические объекты.

Природные процессы, явления внутри небесных тел или в космическом пространстве

Ускоренное расширение современной Вселенной

Уско́ренное расшире́ние совреме́нной Вселе́нной, эпоха ускоренного расширения Вселенной как целого, которая началась примерно через 7,6 млрд лет после Большого взрыва и продолжается в настоящее время. Согласно Стандартной космологической модели, ускоренное расширение современной Вселенной вызвано доминированием плотности тёмной энергии над плотностью энергии вещества и излучения. Ускоренное расширение было обнаружено по двум независимым наблюдениям нескольких десятков сверхновых звёзд Ia типа. Оно также находит подтверждение в данных об анизотропии реликтового излучения, о барионных акустических осцилляциях и в ряде других наблюдений ближней и дальней Вселенной. Ускоренное расширение Вселенной является одним из важнейших наблюдательных тестов современной космологии.

Схематическое изображение истории расширения Вселенной по современным представлениям

Космологические параметры

Параметр Хаббла

Пара́метр Ха́ббла, коэффициент пропорциональности в законе Хаббла, устанавливающем линейную связь между скоростью удаления галактики и собственным расстоянием до неё. В рамках ныне общепринятой модели расширяющейся Вселенной параметр Хаббла имеет смысл отношения производной космологического масштабного фактора по времени к масштабному фактору и, следовательно, зависит от времени. Значение параметра Хаббла может быть определено разными способами. К числу наиболее точных относятся анализ наблюдательных данных по анизотропии реликтового излучения и исследование сверхновых звёзд Ia типа. Наиболее точной современной оценкой параметра считается значение 67,8 ± 1,3 км/(с·Мпк).

Научные законы, утверждения, уравнения

Закон Хаббла

Зако́н Ха́ббла, линейная зависимость между скоростью удаления галактики и расстоянием до неё: Коэффициент пропорциональности называется параметром Хаббла и зависит от времени; его современное значение составляет 67,8 ± 1,3 км/(с·Мпк). Закон был открыт Э. Хабблом в 1929 г. и стал главным аргументом в пользу модели расширяющейся Вселенной, построенной А. А. Фридманом в 1922–1924 гг. Если предположить, что положение наблюдателя не является выделенным, то из закона Хаббла следует пространственная однородность и изотропия Вселенной. Закон Хаббла может не выполняться на относительно малых расстояниях (до нескольких мегапарсек) вследствие наличия у галактик пекулярных (хаотических) скоростей и гравитационного тяготения.