Метагалактика

Реферат. Тема метагалактика. Выполнил Семенов Антон г.Сургут. Галактики, подобно звездам, наблюдаются группами. Наша ГалактикаиТуманность Андромеды входят в Местнуюгруппу галактик , размеры которойдостигают сотен тысяч парсек. Местная группа представляет собойсравнительно небольшую систему, так как существуют скопления, содержащиесотни и тысячи галактик. Ближайшее к намскопление галактик находится всозвездии Девы и насчитывает сотни крупных галактик.Расстояние до негопорядка 20 Мпк, это система диаметром более 6 Мпк. Крупные скоплениягалактик находятсяв созвездиях Волосы Вероники, Северная Корона, Геркулеси др. Данные внегалактической астрономииуказывают на то, что возможно,существует Местноесверхскопление галактик, насчитывающее примерно 10 тыс.галактик и имеющие диаметр около 50 Мпк. В его центрерасположено скоплениегалактик всозвездии Д евы . В конце 70-х гг. в. астрономы обнаружили, чтогалактики в сверхскоплениях распределены не равномерно, а сосредоточенывблизи границ, внутри которых галактикпочти нет. Теоретически предвиделивозможность такого распределения галактик, а потому не было неожиданным.Итак, в крупномасштабной структуре Вселенной не существует каких-либоособых, чем-то выделяющихся мест или направлений, поэтому в большихмасштабах Вселенную можно считать не только однородной,но и изотопной. Всяохваченная современными методами астрономическихнаблюдений часть Вселеннойназывается Метагалактикой или нашей Вселенной . В Метагалактикепространство между галактиками заполнено чрезвычайно разреженныммежгалактическим газом ,пронизыва ется космическими лучами, в немсуществуют гравитационные и электромагнитные поля, а возможно, иневидимые массы вещества.

И все-таки нет оснований отождествлятьМетагалактику со lt всей Вселенной gt . В принципе возможно существованиедругих, пока неизвестных нам Метагалактик.

Расстояние до целого рядагалактик были определены американским астрономам Э. Хабблом.

Сравнениерасстояний догалактик со скоростями их удаления скорости были определеныеще Слайфером и другими астрономами и толькоисправлялись за счет учетадвижения Солнца в Галактик позволило Э. Хабблу установить в 1929г.замечательную за кономерность -1- чем дальше галактика, тем большескорость ееудаления от нас. Оказалось, что существует простая зависимостьмежду скоростью удаления галактик и расстоянием до нее v HRКоэффициентпропорциональности H называют теперь постояннойХаббла.

Неизмеримо возросла мощность астрономических исследований, и эти исследования подтвердилизакон Хаббла закон пропорциональности скорости удаления галактик ихрасстояние. Однакооказалось, что величина коэффициента пропорциональностиH была Хаббла сильно завышена.

Согла сно современным оценкам H почти вдесять раз меньше.Это открытие показывало, что галактики удаляются от насво все стороны искорость этого удаления прямо пропорциональна расстоянию.Можно убедиться втом, что картина расширения, связанная с законом Хаббла,представляется одинаковой для наблюдателя, находящегося в любой точкепространства. Возьмем однородный шар и затем увеличим его размеры, скажем,вдвое, так, чтобы ша р оставался по-прежнему однородным.Ясно, что при этомрасстояние между любыми парами точек внутри шара тожеувеличатся вдвое, какбы мы эти точки ни выбирали внутри шара. Значит,при раздувании шара, гдебы наблюдатель ни находился внутри него, он будет видетьодинаковую картинуудаления от него всех точек внутри шара. Если взять шар неограниченнобольшого размера,то мы и получим картину, описанную выше, не зависящую отположения наблюдателя.

Разбегание галактик вообще никак не влияет наотдельные тела. Мы видели, что бесконечноеоднородное вещество не создаетникакого тяготениявнутри шаровой полости, т. е. никак не влияет на тела .Точно так же как в разлетающемся облаке газа отдельные молекулы нерасширяются, точно как же и в расширяющейся Вселенной гравитационносвязанные тела-галактики, звезды, Земля -не подвержена космическомурасширению . Разумеется, они могут и расширятся и сжиматься, но этовызывается внутренними причи нами -процессами, которые происходят внутриэтих тел.Расширение Метагалактике протекает с замедлением, и для будущегоесть две возможности.

Замедление пропорциональна плотности вещества вМетагалактике.

С расширением плотность падает, уменьшается замедление.Возможна ситуация, когда при сегодняшн ей скорости расширения плотностьвещества достаточно мола и замедление мало. Тогда расширение будетпротекать неограниченно.Но возможно, что плотность достаточно велика, азначит, великозамедление расширения.

В результате расширение прекращаетсяи смен яется сжатием. Итак, для Метагалактике при нынешней скоростирасширение и прималой плотности характерно неограниченное расширение, прибольшой - 2- плотности - расширение, сменяющееся сжатием. Существуеткритическая значение плотности вещества Ркрит, отделяющее один случай отдругого.Мы видим, что от величины фактической среднейплотности всех видовматерии в Метагалактике зависит будущее Метагалак тики. Горячаявселенная.

До сих пор говорили главным образом о механике и геометрии Метагалактике и почти не касались вопроса о физических процессах срасширяющейся Метагалактике. Для расчетов физических процессов впервуюочередь надо знать, как происходит расширение Метагалактики. МодельФридмана, описывающая однородную, изотропную Метагалактику, дает законрасширения.Наблюдения показывают, что в настоящеевремя большой точностиМетагалактика расширяется изотропно, и плотность в больших масштабах всреднем однородна.

Теория горячей Вселенной дает определенныепредсказания о содержании гелия в дозвездном веществе . В начале,60-хгодов советский физик Я. Б. Зельдович заметил, что предположение о горячести вещества вовсе не обязательно для того, чтобы избежа тьпревращения всего вещества в гелий.Можно оставаться в рамкаххолодноймодели, но считать, что лептонный заряд не равен нулю. В этой моделипредполагалось, что вещество в началекосмологического расширения состоитиз протонов,электронов и нейтрино в равных количествах.

Лептонный заряд Lравен двум энтропия S равна нулю. Равное число электронов и протоновнеобходимо из у словия электронейтральности вещества. Смысл гипотезывведения нейтрино холодной модели заключается в том, что при высокойплотности в холодном веществе превращение протонов в нейтроны согласноуравнению p e n v непроисходит, если уже есть нейтрино.Это нейтрино непозволяют возникать новым нейтрино и процесс оказывается запрещенным.Первоначально теории горячей и холоднойВселенной связывались с попыткамидать полное объяснение распространенности химическихэлементов в дозвездномвеществе.

Попытки выяснить, какая теория верна, сначала направлялисьвосновном по пути анализа наблюдений распространенности химическихэлементов. Однако такие наблюдения и в особенности их анализочень сложны изависят от многих предположений.Но теория горячей Вселенной да тнаблюдат ельноеважнейшее предсказание, которое является прямым следствием горячести - большой энтропии вещества.

Это- предсказание существованияв нашу эпоху реликтового электромагнитного излучения во Вселенной,оставшегося от - 3 -той эпохи, когда вещество в прошлом было плотным игорячим. Реликтовое излучение.Реликтовое излучение былооткрыто совершеннослучайно в 1965 г.сотрудниками американской компании Bell Пензиасом иВильсоном при отладке рупорной радиоантенны, созданной для наблюденияспутника ЭХО . Они обнаружили слабый фоновый радиошум, приходящий изкосмоса, не зависящий от направления антенны.

Дикке, Пиблс, Ролл иВилкенсон сразу же дали космологическое объяснение изменение Пензиаса иВилсона, как доказательство горячей модели вселенной .Реликтовое излучениене возникло в каких - либо источниках подобно свету зв здили радиоволны,родившимся в радиогалактиках. Реликтовое излучение существовала с самогоначала расширения Метагалактики. Оно было в горячем веществе Вселенной,котор ое расширялось от сингулярности.Если подчитать общую плотностьэнергии, которая сегодня содержится в реликтовомизлучении, то она окажетсяв 30 раз больше,чем плотность энергии в излучении от зв зд, радиогалактики другихисточников вместе взятых.

Открытие реликтового излучения являетсяграндиозным достижением современной науки. Она позволяет сказать, что наранних стадиях расширения Метагалактики было горячей.Предсказаниереликтового излучения было сделано в рамках теории расширяющейся Метагалактики, поэтому его открытие ещ раз показывает правильность иплодотворность для космологии пути, указанного работамиА. А. Фридмана 4-.