0 просмотров

Сколько лет Вселенной?

До недавнего времени астрономы считали, что Большой взрыв произошел между 12 и 14 миллиардами лет назад. Для сравнения: считается, что возраст Солнечной системы составляет 4,5 миллиарда лет, а люди существуют как род всего несколько миллионов лет. Астрономы оценивают возраст Вселенной двумя способами: 1) отыскивая самые старые звезды; и 2) путем измерения скорости расширения Вселенной и экстраполяции обратно к Большому взрыву; точно так же детективы могут проследить происхождение пули по отверстиям в стене.

Старше самых старых звезд?

Астрономы могут установить нижний предел возраста Вселенной, изучая шаровые скопления. Шаровые скопления представляют собой плотное скопление примерно из миллиона звезд.Звездная плотность вблизи центра шарового скопления огромна. Если бы мы жили недалеко от центра одной из них, к нам было бы несколько сотен тысяч звезд ближе, чем Проксима Центавра, ближайшая к Солнцу звезда.

Изображение HST: шаровое скопление M15

Текстовая ссылка на пресс-релиз HST с описанием этого изображения

Жизненный цикл звезды зависит от ее массы. Звезды с большой массой намного ярче, чем звезды с малой массой, поэтому они быстро сжигают свой запас водородного топлива. У такой звезды, как Солнце, в ядре достаточно топлива, чтобы гореть с текущей яркостью примерно 9 миллиардов лет. Звезда, которая в два раза массивнее Солнца, сожжет свое топливо всего за 800 миллионов лет. Звезда с массой в 10 солнечных, звезда, которая в 10 раз массивнее Солнца, горит почти в тысячу раз ярче и имеет запас топлива только на 20 миллионов лет. И наоборот, звезда, масса которой составляет половину массы Солнца, горит достаточно медленно, чтобы ее топлива хватило более чем на 20 миллиардов лет.

Статья в тему:  Кто вчера выиграл конкурс Мисс Вселенная

Все звезды в шаровом скоплении образовались примерно в одно и то же время, поэтому они могут служить космическими часами. Если шаровому скоплению более 20 миллионов лет, то все его звезды, горящие водородом, будут менее массивными, чем 10 масс Солнца. Это означает, что ни одна отдельная звезда, горящая водородом, не будет более чем в 1000 раз ярче Солнца. Если шаровому скоплению более 2 миллиардов лет, то не будет горящей водород звезды массивнее 2 масс Солнца.

Самые старые шаровые скопления содержат только звезды с массой менее 0,7 массы Солнца. Эти маломассивные звезды намного тусклее Солнца. Это наблюдение предполагает, что самым старым шаровым скоплениям от 11 до 18 миллиардов лет. Неопределенность этой оценки связана с трудностью определения точного расстояния до шарового скопления (следовательно, с неопределенностью яркости (и массы) звезд в скоплении). Другой источник неопределенности в этой оценке заключается в нашем незнании некоторых более тонких деталей звездной эволюции.Предположительно, возраст самой Вселенной не меньше возраста самых старых шаровых скоплений, находящихся в ней.

Экстраполяция назад к Большому взрыву

Альтернативный подход к оценке возраста Вселенной заключается в измерении «постоянной Хаббла». Постоянная Хаббла является мерой текущей скорости расширения Вселенной. Космологи используют это измерение, чтобы экстраполировать обратно к Большому Взрыву. Эта экстраполяция зависит от истории скорости расширения, которая, в свою очередь, зависит от текущей плотности Вселенной и от состава Вселенной.

Статья в тему:  Откуда берутся природные элементы Вселенной

Если Вселенная плоская и состоит в основном из материи, то возраст Вселенной равен

где Но — значение постоянной Хаббла.

Если во Вселенной очень низкая плотность материи, то ее экстраполированный возраст больше:

Многие астрономы усердно работают над измерением постоянной Хаббла, используя множество различных методов. До недавнего времени наилучшие оценки находились в диапазоне от 65 км/сек/мегапарсек до 80 км/сек/мегапарсек, при этом наилучшее значение составляло около 72 км/сек/мегапарсек. В более привычных единицах астрономы считают, что 1/Hо составляет от 12 до 14 миллиардов лет.

Возрастной кризис?

Если мы сравним два возрастных определения, существует потенциальный кризис. Если Вселенная плоская и в ней преобладает обычная или темная материя, возраст Вселенной, вытекающий из постоянной Хаббла, будет около 9 миллиардов лет. Возраст Вселенной был бы короче возраста самых старых звезд. Это противоречие подразумевает, что либо 1) наше измерение постоянной Хаббла неверно, 2) теория Большого взрыва неверна, либо 3) что нам нужна форма материи, подобная космологической постоянной, которая предполагает более древний возраст для данной наблюдаемой скорости расширения.

Некоторые астрономы считают, что этот кризис пройдет, как только измерения улучшатся.Если астрономы, измерившие меньшие значения постоянной Хаббла, правы, и если верны и меньшие оценки возраста шаровых скоплений, то все в порядке с теорией Большого взрыва, даже без космологической постоянной.

WMAP может измерить возраст Вселенной

Измерения спутника WMAP могут помочь определить возраст Вселенной. Детальная структура флуктуаций космического микроволнового фона зависит от плотности тока Вселенной, состава Вселенной и скорости ее расширения. По состоянию на 2013 год WMAP определял эти параметры с точностью лучше 1,5%. В свою очередь, зная состав с такой точностью, мы можем оценить возраст Вселенной примерно с точностью до 0,4%: 13,77 ± 0,059 миллиарда лет!

Статья в тему:  Где Шанг Чи вписывается во вселенную Марвел

Как данные WMAP позволяют нам определить возраст Вселенной в 13,77 миллиарда лет с погрешностью всего 0,4%? Ключом к этому является то, что, зная состав материи и плотность энергии во Вселенной, мы можем использовать общую теорию относительности Эйнштейна, чтобы вычислить, насколько быстро Вселенная расширялась в прошлом. Обладая этой информацией, мы можем повернуть время вспять и определить, когда, по словам Эйнштейна, Вселенная имела «нулевой» размер. Время между тем и сейчас – это возраст Вселенной. Следует иметь в виду одно предостережение, которое влияет на достоверность определения возраста: мы предполагаем, что Вселенная плоская, что хорошо подтверждается WMAP и другими данными. Если мы ослабим это предположение в пределах допустимого диапазона, неопределенность немного увеличится. Инфляция естественным образом предсказывает почти плоскую Вселенную.

Возраст расширения, измеренный WMAP, больше, чем у самых старых шаровых скоплений, поэтому теория Большого взрыва прошла важную проверку с использованием данных, не зависящих от типа, собранных WMAP.Если бы возраст расширения, измеренный WMAP, был бы меньше, чем у самых старых шаровых скоплений, то в теории Большого взрыва или теории звездной эволюции было бы что-то в корне неправильное. В любом случае астрономам пришлось бы переосмыслить многие из своих заветных идей. Но наша текущая оценка возраста хорошо согласуется с тем, что мы знаем из других видов измерений.

  • Политика конфиденциальности и важные уведомления
  • Руководство по воспроизведению / цитаты
  • wmap.gsfc.nasa.gov
  • Веб-мастер: Бритт Грисволд
  • Официальный представитель НАСА: доктор Эдвард Дж. Воллак
  • Страница обновлена: пятница, 21 декабря 2012 г.
голоса
Рейтинг статьи
Статья в тему:  Как отблагодарить вселенную за проявление
Ссылка на основную публикацию
0
Оставьте комментарий! Напишите, что думаете по поводу статьи.x
Adblock
detector