Metagalaxia

El universo observable  es un concepto en la cosmología del Big Bang que describe la parte del universo que es el pasado absoluto relativo al observador. Desde el punto de vista del espacio , esta es el área desde la cual la materia (en particular, la radiación y, en consecuencia, cualquier señal) tendría tiempo de llegar a su ubicación actual durante la existencia del Universo (en el caso de la humanidad  , el Tierra moderna ), es decir, volverse (ser) observable. El límite del Universo observable es el horizonte cosmológico , los objetos en él tienen un corrimiento al rojo infinito [1] . El número de galaxias en el Universo observable se estima en más de 500 mil millones [2] .

La parte del Universo observable disponible para el estudio [3] por métodos astronómicos modernos se llama Metagalaxia ; se expande a medida que mejoran los instrumentos [4] . Fuera de la Metagalaxia hay hipotéticos objetos extrametagalácticos. Una metagalaxia puede ser una pequeña parte del Universo o casi la totalidad [5] .

Inmediatamente después de su aparición, la Metagalaxia comenzó a expandirse [6] uniforme e isotrópicamente [7] . En 1929, Edwin Hubble [8] descubrió una relación entre el desplazamiento hacia el rojo de las galaxias y su distancia (ley de Hubble). En el nivel actual de ideas, se interpreta como una expansión del Universo.

Algunas teorías (como la mayoría de los modelos cosmológicos inflacionarios) predicen que el universo completo es mucho más grande que el observable .

Teóricamente, el límite del Universo observable alcanza la propia singularidad cosmológica , sin embargo, en la práctica, el límite de las observaciones es la radiación cósmica de fondo de microondas . Es (más precisamente, la superficie de la última dispersión ) el más distante de los objetos del Universo observados por la ciencia moderna. Al mismo tiempo, en el momento presente, a medida que avanza el tiempo, la superficie observada de la última dispersión aumenta de tamaño, por lo que crecen los límites de la Metagalaxia [9] , y, por ejemplo, la masa de la materia observada en la El universo crece.

El Universo observable puede representarse, aunque toscamente, como una bola con el observador en el centro. Las distancias dentro de la Metagalaxia se miden en términos de "corrimiento al rojo", z [10] .

La aceleración de la expansión del Universo observable significa que en la naturaleza no solo existe la gravitación universal ( gravedad ), sino también la antigravitación universal ( energía oscura ), que prevalece sobre la gravedad en el Universo observable [11] .

La metagalaxia no solo es homogénea, sino también isótropa [12] .

En la hipótesis del “Universo inflado”, poco después de la aparición del Universo, no una, sino muchas metagalaxias (incluida la nuestra) podrían formarse a partir de un falso vacío [13] .

En algunos casos, se equiparan los conceptos de "Metagalaxia" y "Universo" [14] .

Parámetros básicos

El radio de Schwarzschild de todo nuestro Universo es comparable con el radio de su parte observable [15] . El radio gravitacional de la Metagalaxia , donde G  es la constante gravitacional , c  es la velocidad de la luz en el vacío ,  es la masa característica de la Metagalaxia [15] . La masa de la parte observable del Universo es más de 10 53 kg [16] . Hoy en día, la densidad media de la materia de la Metagalaxia es despreciable, se acerca a los 10 −27 kg/m 3 [15] , lo que equivale a la masa de unos pocos átomos de hidrógeno por metro cúbico de espacio. En la parte observable del Universo hay más de 10 87 partículas elementales [16] , mientras que la mayor parte de este número son fotones y neutrinos , y las partículas de materia ordinaria ( nucleones y electrones ) representan una pequeña parte, alrededor de 10 80 partículas [15] .

De acuerdo con los datos experimentales, las constantes físicas fundamentales no cambiaron durante el tiempo de vida característico de la Metagalaxia [15] [17] .

Tamaño

El tamaño del Universo observable debido a la no estacionariedad de su espacio-tiempo  -la expansión del Universo-  depende de qué definición de distancia se acepte. La distancia de comovimiento al objeto observable más distante, la superficie de la última dispersión del CMB  , es de aproximadamente 14 mil millones de parsecs o 14 gigaparsecs ( 46 mil millones o 4.6⋅10 10 años luz) en todas las direcciones. Así, el Universo observable es una bola con un diámetro de unos 93 mil millones de años luz y centrada en el sistema solar (la ubicación del observador) [18] . El volumen del Universo es aproximadamente igual a 3,5⋅10 80 m 3 o 350 quinvigintillones de m³, que es aproximadamente igual a 8,2⋅10 180 volúmenes de Planck . Cabe señalar que la luz emitida por los objetos observables más distantes poco después del Big Bang viajó hasta nosotros solo 13,8 mil millones de años luz, que es mucho menos que la distancia que los acompaña de 46 mil millones de años luz. años (igual a la distancia propia actual ) a estos objetos, debido a la expansión del Universo. La aparente expansión superlumínica del horizonte de partículas del Universo no contradice la teoría de la relatividad, ya que esta velocidad no puede ser utilizada para la transmisión superlumínica de información y no es la velocidad de movimiento en el marco de referencia inercial de cualquier observador [19] .

El objeto observable más distante de la Tierra (conocido a partir de 2016), sin contar el CMB , es una galaxia designada GN-z11 . Tiene un corrimiento al rojo de z = 11,1 , la luz salió de la galaxia hace 13,4 mil millones de años , es decir, se formó menos de 400 millones de años después del Big Bang [20] . Debido a la expansión del universo, la distancia que la acompaña a la galaxia es de unos 32 mil millones de años luz . GN-z11 es 25 veces más pequeño que la Vía Láctea en tamaño y 100 veces más pequeño en masa que las estrellas. Se estima que la tasa observada de formación de estrellas es 20 veces mayor que la actual de la Vía Láctea.

Objetos extrametagalácticos

Los objetos extrametagalácticos son mundos hipotéticos [6] que surgen como resultado de transiciones de fase del vacío físico fuera e independientemente de nuestro Universo observable formado como resultado del Big Bang . En esencia, son universos paralelos , y forman parte de estructuras mayores: el Universo o el Multiverso . Pueden pulsar, expandirse y contraerse desde el punto de vista de un observador externo [6] .

En la hipótesis del " principio antrópico " otras Metagalaxias son mundos de otras constantes fundamentales [21] .

Cuestiones no resueltas en física relacionadas con el universo observable

¿Por qué el universo observable contiene solo materia ordinaria, mientras que la antimateria solo se produce en una escala limitada? [22]

Estructura a gran escala del universo

Ya a principios del siglo XX se sabía que las estrellas se agrupan en cúmulos estelares , que a su vez forman galaxias . Más tarde se encontraron cúmulos de galaxias y supercúmulos de galaxias . Un supercúmulo es el tipo más grande de asociación de galaxias que incluye miles de galaxias [23] . La forma de tales grupos puede variar, desde una cadena como la cadena Markarian , hasta paredes como la gran muralla de Sloane . Sería razonable suponer que esta jerarquía se extiende a muchos niveles arbitrarios, pero en la década de 1990, Margaret Geller y John Hukra encontraron que en escalas del orden de 300 megaparsecs , el Universo es prácticamente homogéneo [24] y es una colección de cúmulos filamentosos de galaxias separados por zonas en las que prácticamente no hay materia luminosa. Estas áreas ( voids , voids , inglés  voids ) tienen un tamaño del orden de cientos de megaparsecs.

Los hilos y los huecos pueden formar estructuras locales extendidas relativamente planas, que se denominan "paredes". El primer objeto a gran escala observable de este tipo fue la Gran Muralla CfA2 , ubicada a 200 millones de años luz de la Tierra y con un tamaño de unos 500 millones de años luz. años y un espesor de sólo 15 millones sv. años. Los últimos son el Gran Grupo de Cuásares , descubierto en noviembre de 2012 , que tiene un tamaño de 4 mil millones de sv. años y abrió en noviembre de 2013 la Gran Muralla de Hércules-Corona del Norte con un tamaño de 10 mil millones de sv. años.

Notas

  1. ↑ "Más allá del horizonte de eventos del universo" Archivado el 14 de marzo de 2012 en Wayback Machine , Vokrug Sveta, No. 3 (2786), marzo de 2006: una descripción cualitativamente popular del concepto del borde del Universo observable (horizonte de eventos, partículas horizonte y esfera de Hubble).
  2. ↑ http://www.dailygalaxy.com/my_weblog/2013/06/500-billion-a-universe-of-galaxies-some-older-than-milky-way.html Archivado el 24 de marzo de 2014 en Wayback Machine .
  3. ↑ Expansión del Universo . Fecha de acceso: 14 de diciembre de 2015. Archivado desde el original el 28 de febrero de 2017.
  4. ↑ EB Gusev. El Universo como Objeto de la Ciencia . Astronet . Fecha de acceso: 17 de enero de 2015. Archivado 2012-032-14.
  5. ↑ Distribución de galaxias en el espacio. Estructura y Evolución del Universo . Consultado el 31 de mayo de 2015. Archivado desde el original el 18 de diciembre de 2015.
  6. ↑ 1 2 3 Introducción a la filosofía Copia de archivo fechada el 19 de enero de 2013 en Wayback Machine  - M .: Politizdat, 1989. Parte 2. - P. 85.
  7. ↑ IL Genkin. Futuro del Universo . Astronet (2 de marzo de 1994). Consultado el 7 de febrero de 2014. Archivado desde el original el 19 de febrero de 2008.
  8. ↑ "Mínimo físico" a principios del siglo XXI Académico Vitaly Lazarevich Ginzburg Astrofísica . Consultado el 24 de marzo de 2014. Archivado desde el original el 9 de febrero de 2014.
  9. ↑ Académico Vitaly Lazarevich Ginzburg . Astrofísica . Elementos.ru . Consultado el 24 de marzo de 2014. Archivado desde el original el 9 de febrero de 2014.
  10. ↑ Astronomía de la Metagalaxia . Consultado el 6 de septiembre de 2015. Archivado desde el original el 17 de octubre de 2015.
  11. ↑ Islas en el océano de energía oscura. Igor Karachentsev, Artur Chernin. “En el mundo de la ciencia” Nº 11, 2006. Energía oscura . Consultado el 23 de noviembre de 2015. Archivado desde el original el 24 de noviembre de 2015.
  12. ↑ Astronomía moderna: nuevas direcciones y nuevos problemas. La estructura de la región observable del universo: la metagalaxia . Consultado el 6 de septiembre de 2015. Archivado desde el original el 6 de marzo de 2016.
  13. ↑ ¿CUÁNTOS UNIVERSOS HAY EN EL UNIVERSO? . Consultado el 23 de noviembre de 2015. Archivado desde el original el 8 de noviembre de 2015.
  14. ↑ Problemas clave en el curso escolar de astronomía. Síntesis de elementos en el Universo. . Fecha de acceso: 14 de diciembre de 2015. Archivado desde el original el 28 de febrero de 2017.
  15. ↑ 1 2 3 4 5 Parámetros básicos de la Metagalaxia . Astronet . Fecha de acceso: 16 de enero de 2015. Archivado desde el original el 2 de abril de 2015.
  16. ↑ 1 2 Las muchas caras del universo Andrei Dmitrievich Linde, Universidad de Stanford (EE. UU.), profesor . Consultado el 12 de mayo de 2015. Archivado desde el original el 10 de mayo de 2015.
  17. ↑ Modelo cosmológico estándar . Fecha de acceso: 28 de julio de 2015. Archivado desde el original el 29 de julio de 2015.
  18. ↑ Wolfram Alfa . Consultado el 29 de noviembre de 2011. Archivado desde el original el 4 de julio de 2012.
  19. ↑ Davis Tamara M. , Lineweaver Charles H. Expanding Confusion: Common Misconceptos of Cosmological Horizons and the Superluminal Expansion of the Universe // Publicaciones de la Sociedad Astronómica de Australia. - 2004. - vol. 21. - Pág. 97-109. — ISSN 1323-3580 . -doi : 10.1071/ AS03040 . — arXiv : astro-ph/0310808 .
  20. ↑ Oesch PA, et al. Una galaxia notablemente luminosa en z = 11.1 medida con espectroscopia Grism del telescopio espacial Hubble  //  arXiv: 1603.00461 [astro-ph]: revista. - 2016. - 1 de marzo. Archivado desde el original el 10 de febrero de 2017.
  21. ↑ Principio cosmológico antrópico MK Guseykhanov Principio cosmológico antrópico . Fecha de acceso: 14 de diciembre de 2015. Archivado desde el original el 22 de diciembre de 2015.
  22. ↑ Juan Mather . Del Big Bang al Telescopio Espacial James Webb y los nuevos premios Nobel . Elementos.ru. Fecha de acceso: 24 de marzo de 2014. Archivado desde el original el 7 de febrero de 2014.
  23. ↑ Bahcall, Neta A. Estructura a gran escala en el universo indicada por cúmulos de galaxias  // Revisión  anual de astronomía y astrofísica : diario. - 1988. - vol. 26 . - Pág. 631-686 . -doi : 10.1146 / annurev.aa.26.090188.003215 .  (Inglés)
  24. ↑ MJ Geller y JP Huchra, Science 246 , 897 (1989). . Consultado el 18 de septiembre de 2009. Archivado desde el original el 21 de junio de 2008.

Literatura

Enlaces

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