Тогда и сейчас:
Эпоха Вселенной

До 1999 года астрономы оценивали возраст Вселенной от 7 до 20 миллиардов лет. Но благодаря достижениям в области технологий и разработке новых методов мы теперь знаем, что возраст Вселенной составляет 13,7 миллиарда лет с погрешностью всего в 200 миллионов лет. Как это произошло?

Ранние оценки возраста Вселенной

В 1920-х годах Эдвин Хаббл открыл расширение Вселенной. Он обнаружил, что галактики, находящиеся дальше, движутся с большей скоростью по закону v=Hod, где v — скорость в км/с, d — расстояние в Мпк, а Ho — постоянная Хаббла в км/с/с. Мпк Независимо измеряя скорость и расстояния до галактик, можно было определить значение Но. Астрономы также определили, что возраст Вселенной связан с постоянной Хаббла и находится между 1/Ho и 2/3Ho в зависимости от принятых космологических моделей. Скорость можно было определить по красному смещению в спектре. Расстояние до галактики можно определить по наблюдениям за некоторыми типами пульсирующих звезд, называемых цефеидами, собственный блеск которых связан с периодом изменения их блеска. Однако точности измерения расстояния мешало то, насколько слабо могли видеть наземные телескопы. Вплоть до 1990-х годов наилучшие оценки для Ho составляли от 50 км/с/Мпк до 90 км/с/Мпк, что давало диапазон возраста Вселенной от 7 до 20 миллиардов лет.

Войдите в космический телескоп Хаббла

Итак, в 1993 году орбитальный космический телескоп Хаббла начал «ключевой проект» по определению расстояний до цефеид в 18 галактиках. Астрономы впервые смогли получить более точные расстояния и более точное значение Но.В 1999 г. после нескольких лет наблюдений с помощью HST астрономы смогли оценить скорость Ho как 71 км/с/Мпк с погрешностью 10%, что является одним из величайших достижений современной астрономии. Экстраполируя обратно к Большому взрыву, это значение Хо подразумевало возраст от 9 до 14 миллиардов лет.

Новый подход с использованием WMAP

В феврале 2003 года проект WMAP выпустил карту излучения всего неба, испускаемого до того, как появились звезды. Это космическое микроволновое фоновое излучение (CMB) является остаточным теплом Большого взрыва и было предсказано еще в 1946 году Джорджем Гамовым и Робертом Дике. С тех пор астрономы пытались обнаружить и интерпретировать реликтовое излучение. Первое обнаружение реликтового излучения было обнаружено в 1965 году случайно Арно Пензиасом и Робертом Вудро Вильсоном с помощью радиометра, предназначенного для обнаружения астрономических радиосигналов. Они обнаружили превышение в своих измерениях, которое позже было интерпретировано как реликтовое излучение, тепловой спектр излучения черного тела с температурой 2,725 Кельвина, заполняющего Вселенную. В 1992 году спутник Cosmic Background Explorer (COBE), который был разработан для картирования реликтового излучения, впервые показал крупномасштабные колебания реликтового излучения. Эти флуктуации были интерпретированы как свидетельство того, что позже образовались скопления галактик и войдов. Однако только WMAP обладал разрешением и чувствительностью, позволяющими обнаруживать крошечные флуктуации и с высокой точностью ограничивать возраст Вселенной. Результаты команды WMAP основаны на базовой модели, используемой для сопоставления их данных. Эта модель предполагает, что 70 % энергии современной Вселенной находится в форме темной энергии, 26 % энергии находится в форме холодной (не термализованной) темной материи, а оставшиеся 4 % энергии находятся в атомы и фотоны. По их оценкам, Вселенной 13,7 миллиарда лет с неопределенностью в 200 миллионов лет. Значение WMAP H_о составляет 71 ± 4 км/с/Мпк, что согласуется с ключевым проектом HST.

Другой подход

Другой способ узнать возраст Вселенной — датировать звезды.Некоторые из самых старых звезд живут внутри шаровых скоплений, и их возраст был тщательно оценен в последнее десятилетие. Некоторое время астрономы были озадачены тем фактом, что эти звезды, казалось, были на несколько миллиардов лет старше, чем возраст Вселенной, оцененный по постоянной Хаббла. Проблема в Хо или в возрасте кластера? Оказалось, что датирование возраста звезд шаровых скоплений очень сложно, и неточные расстояния до скоплений, а также оговорки в звездной эволюции могут решить эту загадку. Возраст скоплений пропорционален единице светимости звезд типа RR Лиры, которые используются для определения расстояний до шаровых скоплений. Поэтому нужны были точные расстояния, которые можно было получить только после европейского спутника Hipparcos в середине 90-х годов. Используя новые оценки расстояний, возраст скоплений снизился с 15 миллиардов лет до 11,5 миллиардов лет с неопределенностью около 1 миллиарда лет. Эти результаты согласуются с возрастом Вселенной как по постоянной Хаббла, так и по WMAP.

Статьи к 10-летию

• Гамма-всплески
• Эпоха Вселенной
• Магнитары
• Внесолнечные планеты
• Темная энергия

Дополнительные ссылки

• Презентация спутников: WMAP
• Архив новостей: Возраст Вселенной

В рамках серии мы также опубликовали ряд ретроспектив «Представь Вселенную!».

• Наше начало
• Наши основатели и наша команда
• Наши компакт-диски
• Наши плакаты и руководства для учителей

Дата публикации: май 2006 г.

Служба Исследовательского центра научного архива астрофизики высоких энергий (HEASARC), д-р Алан Смейл (директор) в Отделе астрофизических наук (ASD) НАСА / GSFC.

• Команда «Вообрази»
• Руководитель проекта: д-р Барбара Мэттсон
• Куратор: Дж. Д. Майерс
• Официальный представитель НАСА: Фил Ньюман

• Политика конфиденциальности и важные уведомления
• Связаться с НАСА
• Свяжитесь с нами
• Последнее обновление страницы: ср, 15 сентября 2021 г.