Qual é o tamanho de todo o universo inobservável? Como é o universo? Qual é a aparência de todo o universo.

A simulação da estrutura em grande escala do universo mostra aglomerados complexos e não repetitivos. Mas do nosso ponto de vista, podemos ver o volume finito do Universo. O que está além disso?

13,8 bilhões de anos atrás, o universo que conhecemos começou com o Big Bang. Durante esse tempo, o espaço se expandiu, a matéria experimentou atração gravitacional e, como resultado, obtivemos o Universo que observamos hoje. Mas mesmo que seja enorme, nossas observações têm limites. A uma certa distância, as galáxias desaparecem, as estrelas escurecem e não recebemos nenhum sinal de partes distantes do Universo. E o que está além desse limite? Esta semana, um leitor pergunta:

Se o universo é finito em volume, onde está sua fronteira? Você pode se aproximar dela? Qual será a sua aparência?

Em nossa vizinhança imediata, o universo está cheio de estrelas. Se você voar por 100.000 anos-luz, poderá deixar para trás a Via Láctea. Atrás dele está um mar de galáxias - talvez dois trilhões dentro do universo observável. Há um grande número de suas variedades, formas, tamanhos e massas. Mas olhando para galáxias mais distantes, você pode ver algo incomum: quanto mais distante uma galáxia, maior a probabilidade de ela ser menor em tamanho e massa, e suas estrelas gravitarão em direção ao azul mais do que as galáxias mais próximas.

Como as galáxias diferem em diferentes momentos da história do universo

Isso faz sentido se o universo teve um começo: um aniversário. Isso é exatamente o que foi o Big Bang, o dia em que o universo que conhecemos nasceu. A idade de uma galáxia localizada relativamente perto da nossa coincide com a nossa. Mas olhando para uma galáxia a bilhões de anos-luz de distância, vemos uma luz que teve que viajar bilhões de anos antes de chegar aos nossos olhos. A idade da galáxia, cuja luz levou 13 bilhões de anos para chegar até nós, deve ter menos de um bilhão de anos, e olhando mais longe no espaço estamos, na verdade, olhando para o passado.

Composto eXtreme Deep Field do Hubble de luz ultravioleta, visível e infravermelha - a maior imagem do universo distante já divulgada

Acima está uma imagem do projeto Hubble eXtreme Deep Field (XDF), a imagem mais profunda do universo distante. Ele mostra milhares de galáxias a distâncias muito diferentes de nós e umas das outras. Mas em cores simples, você não pode ver que um espectro específico está associado a cada galáxia, no qual nuvens de gás absorvem luz de comprimentos de onda muito específicos, graças à física simples do átomo. Com a expansão do universo, esse comprimento é alongado, de modo que galáxias mais distantes nos parecem mais vermelhas. Essa física nos permite fazer suposições sobre a distância até elas, e quando colocamos essas distâncias, descobrimos que as galáxias mais distantes são as mais jovens e as menores.

As primeiras estrelas deveriam estar atrás das galáxias e, em seguida, nada além de gás neutro - quando o Universo não teve tempo de puxar a matéria para estruturas densas o suficiente para formar estrelas. Passados \u200b\u200balguns milhões de anos atrás, veremos que a radiação no Universo era tão quente que átomos neutros não podiam se formar lá, o que significa que os fótons estavam constantemente ricocheteando em partículas carregadas. Quando os átomos neutros se formaram, essa luz tinha que seguir em linha reta e durar para sempre, uma vez que não é afetada por nada além da expansão do universo. A descoberta desse brilho residual - a radiação relíquia - há mais de 50 anos foi a confirmação final do Big Bang.

Um diagrama sistemático da história do universo descrevendo a reionização. Antes da formação de estrelas e galáxias, o universo estava cheio de átomos neutros que bloqueavam a luz. E embora a maior parte do Universo tenha passado pela reionização apenas após 550 milhões de anos, algumas áreas mais afortunadas foram praticamente reionizadas antes desta época.

De nossa localização atual, podemos olhar em qualquer direção e ver o mesmo curso da história cósmica. Hoje, 13,8 bilhões de anos após o Big Bang, temos as galáxias e estrelas que conhecemos. As galáxias costumavam ser menores, mais azuis, mais jovens e menos desenvolvidas. Antes disso, existiram as primeiras estrelas e, antes disso, apenas os átomos neutros. Antes dos átomos neutros havia plasma ionizado, e antes dele - prótons e nêutrons livres, a emergência espontânea de matéria e antimatéria, quarks e glúons livres, todas as partículas instáveis \u200b\u200bdo Modelo Padrão e, finalmente, o próprio momento do Big Bang. Olhar para distâncias cada vez maiores é como olhar para o passado.

Representando o artista como um conceito logarítmico do Universo observável. As galáxias são seguidas por uma estrutura em grande escala e um plasma quente e denso do Big Bang no quintal. A borda é uma fronteira apenas no tempo.

Embora isso defina nosso universo observável - com o limite teórico do Big Bang sendo - não será qualquer limite real do espaço. É apenas uma fronteira no tempo; há limites para o que podemos ver, uma vez que a velocidade da luz só permitiu que a informação viajasse 13,8 bilhões de anos desde o Big Bang. Esta distância é de mais de 13,8 bilhões de anos-luz conforme a estrutura do Universo se expandiu (e continua a se expandir), mas ainda é finita. Mas e quanto à época anterior ao Big Bang? O que você veria se de alguma forma entrasse em uma fração de segundo antes que o Universo possuísse a maior das energias, fosse denso, quente, cheio de matéria, antimatéria e radiação?

A inflação forneceu um Big Bang quente e deu origem ao universo observável ao qual temos acesso. As flutuações da inflação plantaram sementes que cresceram na estrutura que tem hoje

Você encontraria um estado de inflação cósmica em que o universo estava se expandindo extremamente rapidamente e dominado pela energia inerente ao próprio espaço. O espaço nessa época se expandiu exponencialmente, foi esticado para um estado plano, adquiriu as mesmas propriedades em todos os lugares, as partículas que existiam então foram espalhadas em diferentes direções e as flutuações inerentes aos campos quânticos foram estendidas por todo o Universo. Quando a inflação terminou onde estamos, um Big Bang quente encheu o universo com matéria e radiação e gerou aquela parte do universo - o universo observável - que vemos hoje. E agora, 13,8 bilhões de anos depois, temos o que temos.

O universo observável pode abranger 46 bilhões de anos-luz em todas as direções do nosso ponto de vista, mas certamente há mais partes inobserváveis \u200b\u200bdo universo, talvez até um número infinito, semelhante àquele em que estamos.

Nossa localização não é diferente, nem no espaço nem no tempo. O que podemos ver a 46 bilhões de anos-luz de distância não dá nenhum significado particular a esta fronteira ou localização. É apenas uma limitação do nosso campo de visão. Se pudéssemos, de alguma forma, tirar uma fotografia de todo o universo, estendendo-se além da fronteira observável, visto que se tornou 13,8 bilhões de anos após o Big Bang, tudo pareceria nossa parte mais próxima. Teria uma grande rede cósmica de galáxias, aglomerados, filamentos galácticos, vazios cósmicos estendendo-se além da área relativamente pequena visível para nós. Qualquer observador em qualquer lugar veria o Universo, muito semelhante ao que vemos do nosso ponto de vista.

Uma das observações mais distantes do universo mostra estrelas e galáxias próximas, mas as galáxias das regiões externas parecem mais jovens e menos evoluídas. Do ponto de vista deles, eles têm 13,8 bilhões de anos e são mais desenvolvidos, mas parecemos a eles como éramos bilhões de anos atrás

Os detalhes individuais seriam diferentes, assim como os detalhes de nosso sistema solar, galáxia, grupo local, etc. diferem. a partir dos detalhes de outro observador. Mas o Universo não é limitado em volume - apenas sua parte que observamos é limitada. A razão para isso é a linha do tempo - o Big Bang - que nos separa do resto. Só podemos chegar perto dele com telescópios olhando para os primeiros dias do universo, e em teoria. Até descobrirmos como enganar a corrente em uma direção, esta será nossa única abordagem para compreender a "fronteira" do universo. Mas não há limites no espaço. Pelo que sabemos, alguém no limite de nosso universo observável apenas nos veria no limite de seu universo observável!

Os cientistas, pela primeira vez, receberam evidências sérias de que vários outros estão perto de nosso mundo.

Segredos do mapa celestial

Sensacionalmente inspirados por dados do satélite Planck da Agência Espacial Européia, os cientistas criaram o mapa mais preciso do fundo de microondas - a chamada radiação relíquia, preservada desde o início do universo - e viram mais do que vestígios estranhos.

Acredita-se que essa mesma radiação residual, que é preenchida com espaço, é um eco do Big Bang - quando 13,8 bilhões de anos atrás algo incrivelmente minúsculo e incrivelmente denso de repente "explodiu", se expandiu e se transformou no mundo ao nosso redor. Ou seja, em nosso Universo.

Entender como o "ato de criação" ocorreu não funcionará com todo o desejo. Só com a ajuda de uma analogia muito distante, pode-se imaginar que algo retumbou, queimou e foi levado embora. Mas houve um "eco" ou um "reflexo" ou alguns recados. Foram eles que formaram um mosaico, que é mostrado no mapa, onde as áreas claras ("quentes") correspondem a uma radiação eletromagnética mais potente. E vice versa.

Os pontos "quentes" e "frios" do fundo do microondas devem se alternar uniformemente. Mas o mapa mostra que não há distribuição ordenada. Uma radiação de relíquia muito mais poderosa está vindo da parte sul do céu do que da parte norte. E o que é totalmente surpreendente: o mosaico está repleto de lacunas escuras - alguns buracos e lacunas estendidas, cuja aparência não pode ser explicada do ponto de vista da física moderna.

Vizinhos se fazem sentir

Em 2005, a física teórica Laura Mersini-Houghton, da University of North Carolina em Chapel Hill, e seu colega Richard Holman, professor da Carnegie Mellon University) previu a existência de anomalias de fundo de microondas. E eles presumiram que surgiram devido ao fato de nosso Universo ser influenciado por outros Universos localizados nas proximidades. Da mesma forma, aparecem manchas no teto do seu apartamento de vizinhos "vazados", que se faziam sentir por tais anomalias visuais do "fundo de gesso".

No mapa anterior - menos claro - compilado a partir de dados da sonda WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) da NASA, voando desde 2001, nada realmente fora do comum era visível. Algumas dicas. E agora a imagem está clara. E sensacional. De acordo com os cientistas, as anomalias observadas significam exatamente que nosso universo não está sozinho. Outros são incontáveis.

Laura e Richard também não estão sozinhos em suas opiniões. Por exemplo, Stephen Feeney, da University College London, viu pelo menos quatro pontos circulares anormalmente "frios" em uma imagem do fundo de micro-ondas, que ele chamou de "hematomas". E agora ele prova que essas "contusões" surgiram de golpes diretos de Universos vizinhos sobre o nosso.

Em sua opinião, Stefanna, os universos surgem e desaparecem como bolhas de vapor em um líquido fervente. E quando eles surgem, eles colidem. E ricocheteiam, deixando rastros.

Para onde os está levando?

Vários anos atrás, uma equipe da NASA liderada pelo astrofísico Alexander Kashlinsky descobriu um comportamento estranho em cerca de 800 aglomerados de galáxias distantes. Acontece que todos eles voam na mesma direção - para uma certa parte do espaço - a uma velocidade de 1000 quilômetros por segundo. Este movimento universal tem sido chamado de "Dark Stream".

Foi recentemente revelado que o "Dark Stream" abrange até 1400 aglomerados de galáxias. E os carrega para uma área localizada em algum lugar perto das fronteiras do nosso universo. Por que isso aconteceu? Ou lá - além dos limites, inacessíveis à observação - há uma massa incrivelmente enorme, que atrai matéria. O que é improvável. Ou as galáxias são sugadas para outro universo.

Voando de mundo para mundo

É possível passar de nosso Universo para outro? Ou os vizinhos estão separados por alguma barreira intransponível?

O obstáculo é superável, - dizem o professor Thibault Damour do Instituto Francês de Pesquisa Científica Avançada (Institut des Hautes E "tudes Scientifiques - IHE" S) e seu colega, Doutor em Física e Matemática Sergey Solodukhin do Instituto de Física Lebedev da Academia Russa de Ciências (FIAN ), que agora trabalha na German International University Bremen (International University Bremen). Segundo os cientistas, existem passagens que levam a outros mundos. Visto de fora, essas passagens - parecem exatamente como "buracos negros". Mas na realidade não são.

Os túneis que conectam as partes distantes do nosso Universo são chamados de buracos de minhoca por alguns astrofísicos e buracos de minhoca por outros. O resultado final é que, tendo mergulhado em tal buraco, você pode emergir quase instantaneamente em algum lugar em outra galáxia, localizada a milhões, senão bilhões de anos-luz de distância. Pelo menos teoricamente, essa jornada é possível dentro de nosso universo. E se você acredita em Damur e Solodukhin, você pode emergir ainda mais longe - em um universo completamente diferente. O caminho de volta também não está fechado.

Os cientistas, por meio de cálculos, apresentaram como deveriam ser os "buracos de minhoca", levando precisamente aos Universos vizinhos. E descobriu-se que tais objetos não são particularmente diferentes dos já conhecidos "buracos negros". E eles se comportam da mesma maneira - absorvem matéria, deformam a estrutura do espaço-tempo.

A única diferença significativa: você pode passar pelo "buraco". E fique inteiro. E o "buraco negro" vai rasgar a nave que se aproxima dela em átomos com seu monstruoso campo gravitacional.

Infelizmente, Thibault e Solodukhin não sabem distinguir com precisão um "buraco negro" de um "buraco de minhoca" de uma grande distância. Dizem que só será revelado no processo de imersão no objeto.

É verdade que a radiação emana de "buracos negros" - a chamada radiação Hawking. E os "buracos de minhoca" não emitem nada. Mas a radiação é tão pequena que é incrivelmente difícil capturá-la contra o fundo de outras fontes.

Ainda não está claro quanto tempo levará para saltar para outro universo. Talvez uma fração de segundo, talvez bilhões de anos.

E o mais surpreendente: de acordo com os cientistas, "buracos de minhoca" podem ser criados artificialmente - no Grande Colisor de Hádrons (LHC), colidindo partículas com uma energia muitas vezes superior ao nível atual. Ou seja, não serão formados "buracos negros", o que assustou antes mesmo do início dos experimentos de modelagem do Big Bang, mas "buracos de minhoca" se abrirão. O quão assustador é esse desenvolvimento particular de eventos, os físicos ainda não explicaram. Mas a própria perspectiva de criar uma entrada para outro universo parece tentadora.

BTW

Vivemos dentro de uma bola de futebol

Até recentemente, os cientistas propuseram muitas opções para a forma de nosso mundo: de uma bola-bolha banal a uma rosquinha toro, um parabolóide. Ou mesmo ... xícaras com alça. Bem, você não pode ver da Terra como o universo se parece de fora. Porém, agora, tendo olhado de perto o quadro da distribuição da radiação residual, os astrofísicos concluíram que o Universo é como uma bola de futebol, "costurada" a partir de pentágonos - dodecaedros, no sentido científico.

“A bola, é claro, é enorme”, diz Douglas Scott, da University of British Columbia (Canadá), “mas não o suficiente para considerá-la infinita.

Os cientistas novamente se referem à estranha distribuição de áreas "frias" e "quentes". E acredita-se que um "padrão" dessa escala poderia surgir apenas em um universo de tamanho limitado. A partir dos cálculos, segue-se: de ponta a ponta apenas 70 bilhões de anos-luz.

E o que está além da borda? Eles preferem não pensar nisso. Explique que o espaço é como se estivesse fechado sobre si mesmo. E a "bola" em que vivemos parece ser um "espelho" por dentro. E se você enviar um raio da Terra em qualquer direção, então ele definitivamente voltará algum dia. E alguns dos raios alegadamente já voltaram, refletidos na "borda do espelho". E mais de uma vez. Assim, os astrônomos veem algumas (as mesmas) galáxias em diferentes partes do céu. E até de lados diferentes.

Uma das principais questões que não saem da consciência humana sempre foi e é a pergunta: "como surgiu o Universo?" É claro que não há uma resposta inequívoca para essa pergunta, e é improvável que seja recebida em um futuro próximo, mas a ciência está trabalhando nessa direção e está formando um certo modelo teórico da origem do nosso Universo. Em primeiro lugar, devem-se considerar as principais propriedades do Universo, que devem ser descritas no quadro do modelo cosmológico:

• O modelo deve levar em consideração as distâncias observadas entre os objetos, bem como a velocidade e a direção de seu movimento. Esses cálculos são baseados na lei de Hubble: cz \u003dH 0DOnde z - redshift do objeto, D - a distância para este objeto, c É a velocidade da luz.
• O universo no modelo deve ser mais antigo do que os objetos mais antigos do mundo.
• O modelo deve levar em consideração a abundância inicial de elementos.
• O modelo deve levar em consideração o observável.
• O modelo deve levar em consideração o fundo de relíquias observado.

Considere brevemente a teoria geralmente aceita da origem e evolução inicial do Universo, que é apoiada pela maioria dos cientistas. Hoje, a teoria do Big Bang significa uma combinação do modelo de um Universo quente com um Big Bang. E embora esses conceitos existissem primeiro independentemente um do outro, como resultado de sua unificação, era possível explicar a composição química inicial do Universo, bem como a presença de radiação relíquia.

De acordo com essa teoria, o Universo surgiu há cerca de 13,77 bilhões de anos a partir de algum objeto denso aquecido, o que é difícil de descrever na estrutura da física moderna. O problema com a singularidade cosmológica, entre outras coisas, é que, ao descrevê-la, a maioria das quantidades físicas, como densidade e temperatura, tende ao infinito. Ao mesmo tempo, sabe-se que em uma densidade infinita (uma medida de caos) deve tender a zero, o que não coincide com uma temperatura infinita.

• • Os primeiros 10 -43 segundos após o Big Bang são chamados de estágio do caos quântico. A natureza do universo neste estágio de existência desafia qualquer descrição dentro da estrutura da física que conhecemos. Há uma desintegração de um único espaço-tempo contínuo em quanta.

• O momento de Planck é o momento do fim do caos quântico, que cai em 10 -43 segundos. Nesse momento, os parâmetros do Universo eram iguais, como a temperatura de Planck (cerca de 10 32 K). Na época da era Planck, todas as quatro interações fundamentais (fraca, forte, eletromagnética e gravitacional) eram combinadas em um tipo de interação. Não é possível considerar o momento de Planck como um certo período longo, pois a física moderna não trabalha com parâmetros menores que os de Planck.
• Etapa. O próximo estágio na história do Universo foi o estágio inflacionário. No primeiro momento de inflação, a interação gravitacional separou-se do campo supersimétrico unificado (que anteriormente incluía os campos de interações fundamentais). Durante este período, a matéria sofre pressão negativa, o que provoca um aumento exponencial na energia cinética do universo. Simplificando, durante este período, o Universo começou a se expandir muito rapidamente e, no final, a energia dos campos físicos é convertida na energia de partículas comuns. Ao final dessa etapa, a temperatura da substância e a radiação aumentam significativamente. Junto com o fim do estágio de inflação, destaca-se uma forte interação. Também neste momento surge.
• O estágio de dominância da radiação. A próxima etapa do desenvolvimento do Universo, que inclui várias etapas. Nesta fase, a temperatura do Universo começa a diminuir, formam-se quarks, depois hádrons e leptões. Na era da nucleossíntese, ocorre a formação dos elementos químicos iniciais e o hélio é sintetizado. No entanto, a radiação ainda domina a matéria.
• A era do domínio da substância. Após 10.000 anos, a energia da matéria gradualmente excede a energia da radiação e ocorre sua separação. A substância começa a dominar a radiação, um fundo de relíquia aparece. Além disso, a separação da matéria com a radiação aumentou significativamente as inomogeneidades iniciais na distribuição da matéria, como resultado das quais galáxias e supergaláxias começaram a se formar. As leis do Universo chegaram à forma como as observamos hoje.

A imagem acima é composta de várias teorias fundamentais e dá uma ideia geral da formação do universo nos primeiros estágios de sua existência.

De onde veio o universo?

Se o universo surgiu de uma singularidade cosmológica, então de onde veio a singularidade? Ainda não é possível dar uma resposta exata a esta pergunta. Considere alguns dos modelos cosmológicos que afetam o "nascimento do universo".

Modelos cíclicos

Esses modelos baseiam-se na afirmação de que o Universo sempre existiu e com o tempo apenas seu estado muda, passando da expansão para a contração - e vice-versa.

• Modelo Steinhardt-Turok. Este modelo é baseado na teoria das cordas (teoria M), pois utiliza um objeto como a "brana". De acordo com esse modelo, o Universo visível está localizado dentro de uma 3-brana, que periodicamente, a cada vários trilhões de anos, colide com outra 3-brana, o que causa uma espécie de Big Bang. Além disso, nossa 3-brana começa a se afastar uma da outra e se expandir. Em algum ponto, a participação da energia escura tem precedência e a taxa de expansão da 3-brana aumenta. A expansão colossal espalha tanto matéria e radiação que o mundo se torna quase homogêneo e vazio. No final, ocorre uma colisão repetida de 3-branas, em resultado da qual a nossa volta à fase inicial do seu ciclo, dando origem novamente ao nosso "Universo".

• A teoria de Loris Baum e Paul Frampton também afirma que o universo é cíclico. De acordo com sua teoria, o último após o Big Bang se expandirá devido à energia escura até se aproximar do momento da "desintegração" do próprio espaço-tempo - o Big Rip. Como você sabe, em um "sistema fechado, a entropia não diminui" (a segunda lei da termodinâmica). Segue-se dessa afirmação que o Universo não pode retornar ao seu estado original, pois durante tal processo a entropia deve diminuir. No entanto, este problema é resolvido dentro do quadro desta teoria. De acordo com a teoria de Baum e Frampton, um instante antes do Big Rip, o Universo se desintegra em muitos "fragmentos", cada um dos quais com um valor de entropia bastante pequeno. Vivenciando uma série de transições de fase, esses "restos" do Universo anterior dão origem à matéria e se desenvolvem de forma semelhante ao Universo original. Esses novos mundos não interagem entre si, pois se espalham a uma velocidade maior do que a velocidade da luz. Assim, os cientistas evitaram a singularidade cosmológica, com a qual o nascimento do universo começa de acordo com a maioria das teorias cosmológicas. Ou seja, no final de seu ciclo, o Universo se desintegra em muitos outros mundos não interagentes que se tornarão novos universos.
• A cosmologia cíclica conformada é o modelo cíclico de Roger Penrose e Vahagn Gurzadyan. De acordo com esse modelo, o Universo é capaz de entrar em um novo ciclo sem violar a segunda lei da termodinâmica. Essa teoria é baseada na suposição de que os buracos negros destroem a informação absorvida, o que de alguma forma "legalmente" diminui a entropia do Universo. Então, cada ciclo de existência do Universo começa com uma aparência do Big Bang e termina com uma singularidade.

Outros modelos da origem do universo

Entre outras hipóteses que explicam a aparência do Universo visível, as duas seguintes são as mais populares:

• A teoria caótica da inflação é a teoria de Andrei Linde. De acordo com essa teoria, existe um determinado campo escalar que não é homogêneo em todo o seu volume. Ou seja, o campo escalar tem significados diferentes em diferentes regiões do universo. Então, em áreas onde o campo é fraco, nada acontece, enquanto áreas com campos fortes começam a se expandir (inflação) devido à sua energia, formando assim novos universos. Tal cenário implica a existência de muitos mundos que surgiram não simultaneamente e possuem seu próprio conjunto de partículas elementares e, conseqüentemente, as leis da natureza.
• Teoria de Lee Smolin - assume que o Big Bang não é o início da existência do Universo, mas apenas uma transição de fase entre seus dois estados. Visto que antes do Big Bang o universo existia na forma de uma singularidade cosmológica, próxima em natureza à singularidade de um buraco negro, Smolin sugere que o universo poderia ter surgido de um buraco negro.

Resultado

Apesar de os modelos cíclicos e outros responderem a uma série de questões, cujas respostas não podem ser dadas pela teoria do Big Bang, incluindo o problema da singularidade cosmológica. Ainda assim, junto com a teoria inflacionária, o Big Bang explica mais completamente a origem do Universo e também converge com muitas observações.

Hoje, os pesquisadores continuam a estudar intensamente possíveis cenários para a origem do Universo, no entanto, para dar uma resposta irrefutável à pergunta "Como o Universo apareceu?" - é improvável que tenha sucesso no futuro próximo. Há duas razões para isso: a prova direta de teorias cosmológicas é praticamente impossível, apenas indireta; mesmo teoricamente, não há como obter informações precisas sobre o mundo antes do Big Bang. Por essas duas razões, os cientistas podem apenas apresentar hipóteses e construir modelos cosmológicos que irão descrever com mais precisão a natureza do universo que observamos.

Fatos incríveis

Você já se perguntou o quão grande é o universo?

8. No entanto, isso não é nada comparado ao sol.

Foto da Terra vista do espaço

9. E este vista do nosso planeta da lua.

10. Este somos nós da superfície de Marte.

11. E este vista da terra atrás dos anéis de Saturno.

12. E esta é uma fotografia famosa " Ponto azul claro"onde a Terra é fotografada de Netuno, a uma distância de quase 6 bilhões de quilômetros.

13. Aqui está o tamanho Terra contra Solisso nem mesmo se encaixa completamente na foto.

A maior estrela

14. E este Sol da superfície de Marte.

15. Como o famoso astrônomo Carl Sagan disse uma vez, no espaço mais estrelas do que grãos de areia em todas as praias da Terra.

16. Existem muitos estrelas que são muito maiores que nosso sol... Veja como o Sol é minúsculo.

Foto da galáxia Via Láctea

18. Mas nada supera o tamanho de uma galáxia. Se você reduzir Sol do tamanho de um leucócito (glóbulos brancos), e encolher a Via Láctea usando a mesma escala, a Via Láctea seria do tamanho dos Estados Unidos.

19. Isso ocorre porque a Via Láctea é enorme. É aqui que o sistema solar está dentro dele.

20. Mas vemos apenas muito uma pequena parte de nossa galáxia.

21. Mas mesmo nossa galáxia é minúscula em comparação com as outras. Aqui A Via Láctea em comparação com o Galaxy IC 1011, que está localizado a uma distância de 350 milhões de anos-luz da Terra.

22. Considere, nesta fotografia tirada pelo telescópio Hubble, milhares de galáxias, cada um dos quais contém milhões de estrelas, cada um com seus próprios planetas.

23. Aqui está um dos galáxias UDF 423, localizadas a uma distância de 10 bilhões de anos-luz... Quando você olha para esta fotografia, você está olhando bilhões de anos no passado. Algumas dessas galáxias se formaram várias centenas de milhões de anos após o Big Bang.

24. Mas lembre-se de que esta fotografia é muito, uma parte muito pequena do universo... É apenas um pedacinho do céu noturno.

25. É seguro presumir que em algum lugar há buracos negros... Aqui está o tamanho de um buraco negro em comparação com a órbita da Terra.

Universo! Curso de sobrevivência [Entre buracos negros. paradoxos do tempo, incerteza quântica] Goldberg Dave

II. Como é o limite do universo?

Falar sobre Tentaculus VII nos leva a pensar muito. Se tivéssemos telescópios tão poderosos que pudéssemos ver o planeta natal do Dr. Kalachik neles, não veríamos o que está acontecendo lá hoje, mas o que foi há cerca de um bilhão de anos. E se olhássemos para outra galáxia ainda mais distante, olharíamos para um passado ainda mais distante. É assim que os cientistas estudam os primeiros estágios do desenvolvimento do universo - eles observam o que acontece em galáxias muito distantes.

Porém, além das galáxias mais distantes, existe um limite além do qual não podemos olhar. Na Terra, chamamos esse limite de horizonte, mas exatamente o mesmo horizonte existe para o Universo como um todo. Não podemos olhar além do horizonte, pois a luz viaja a uma velocidade constante. E como o Universo existe há relativamente pouco tempo, apenas cerca de 13,7 bilhões de anos, tudo o que está localizado a mais de 13,7 bilhões de anos-luz não estará disponível aos nossos olhos por algum tempo.

E de onde veio essa data de “início do Universo”? Vamos começar pelo final. Se todas as galáxias do Universo estão se afastando umas das outras, isso significa que uma vez no passado houve um momento em que elas (ou pelo menos os átomos que as constituem) se sentaram na cabeça umas das outras. Chamamos esse "evento" de Big Bang, que causou grandes equívocos, todos os tipos de confusão e a redação do próximo capítulo.

Podemos estimar quando o Big Bang aconteceu se lembrarmos que a velocidade é a relação entre a distância e o tempo. Supondo (erroneamente, ao que parece, mas até agora esse erro nos convém) que a taxa de remoção da galáxia onde o Tentaculus está localizado é constante desde o início do tempo, podemos calcular a velocidade do Universo usando cálculos mágicos simples. Basta pensar: quanto mais longe de nós a galáxia está hoje, mais antigo é o nosso Universo, já que tudo está se dispersando na velocidade que conhecemos. Vamos substituir nesta equação linear simples as variáveis \u200b\u200bque são válidas para o nosso Universo, e vamos estimar que a idade do Universo é cerca de 13,8 bilhões de anos: olha, o resultado é quase o mesmo como se você fizesse todos os cálculos exatamente e com as correções necessárias.

Se tivéssemos um telescópio suficientemente poderoso, poderíamos ver a origem do universo com nossos próprios olhos? Quase, mas não exatamente. O atual detentor do recorde de distância, o objeto, apelidado de A 1689-zD1, está a tal distância de nós que sua imagem, visível através do Telescópio Espacial Hubble, data da época em que o universo tinha apenas 700 milhões de anos (cerca de 5? % de sua idade atual) quando seu tamanho era menor que / 8 de sua idade atual.

Pior, A 1689-zD1 está se afastando de nós a cerca de 8 vezes a velocidade da luz. (Vamos esperar e você voltará o livro para o Capítulo 1, onde afirmamos clara e inequivocamente que isso era impossível.) O enigma será resolvido instantaneamente se lembrarmos que é o Universo que está se expandindo, e não a Galáxia, que está se movendo. A galáxia está parada.

Você ainda sente que estamos trapaceando? De modo nenhum. A relatividade especial não diz que os objetos não podem se afastar uns dos outros a uma velocidade maior do que a velocidade da luz. E ela diz o seguinte: se eu enviar o sinal-morcego para o céu, o Batman não conseguirá alcançá-lo no avião-morcego, por mais inchado que esteja. De maneira mais geral, isso significa que nenhuma informação (como uma partícula ou sinal) pode viajar mais rápido que a luz. Isso é absolutamente verdade, mesmo que o universo esteja se expandindo muito rapidamente. Não podemos usar a expansão do universo para ultrapassar um raio de luz.

Na verdade, podemos olhar ainda mais para o passado do que A 1689-zD1, mas para isso precisamos de rádios. Podemos olhar para uma época em que o universo tinha apenas 380 mil anos e não consistia em nada além de uma mistura fervilhante de hidrogênio, hélio e radiação de energia extremamente alta.

Então tudo está em uma névoa - literalmente. Uma vez que o universo nos primeiros estágios de seu desenvolvimento estava repleto de matéria, é como tentar espiar por trás das cortinas de um vizinho. O que está por trás deles não é visível, mas sabemos como o universo se parece agora e como se parecia a cada momento desde os primeiros estágios até os dias atuais, então podemos adivinhar o que está por trás dessa cortina cósmica. Tão tentador olhar para trás, certo?

Portanto, embora não possamos olhar além do horizonte, vemos o suficiente para satisfazer a nossa própria curiosidade e a de outras pessoas às custas do Estado. A melhor parte é que quanto mais esperamos, mais antigo o Universo se torna e mais o horizonte se afasta. Em outras palavras, existem cantos distantes do Universo, cuja luz só chega até nós agora.

E o que está além do horizonte? Ninguém sabe disso, mas temos o direito de fazer suposições fundamentadas. Lembre-se de que Copérnico e seus seguidores nos mostraram claramente: “Quando você vai a algum lugar, você vai chegar a algum lugar de qualquer maneira”, então podemos supor que além do horizonte o Universo parece o mesmo que aqui. Claro, haverá outras galáxias, mas haverá quase o mesmo número que ao nosso redor, e elas serão parecidas com nossas vizinhas. Mas isso não é necessariamente verdade. Fazemos essa suposição porque não temos razão para pensar o contrário.