Структура метагалактики Править
Средняя плотность вещества в известной нам части Метагалактики оценивается различными авторами от 10-31 до 10-30 г/см3. Наблюдаются, однако, значительные местные неоднородности, иногда крупного масштаба, связанные с наличием структурных образований внутри Метагалактики. Многие галактики составляют группировки различной степени сложности — двойные и более сложные кратные системы; скопления, включающие десятки, сотни и тысячи галактик; облака, содержащие десятки тысяч (и более) галактик.
Так, например, наша Галактика и около полутора десятков ближайших к ней галактик являются членами небольшого скопления, т. н. местной группы галактик. Последняя, по-видимому, входит в состав гигантского облака, в центральном ядре которого находится скопление, содержащее несколько тысяч галактик и видимое в созвездиях Девы и Волос Вероники на расстоянии около 12—14 млн. пс (около 40 млн. световых лет) от нас. С помощью наиболее мощных телескопов можно наблюдать объекты находящиеся на расстоянии до 15 млрд. световых лет. О размерах, форме и строении Метагалактики в целом пока ничего не известно.
Распределение галактик в масштабе всей известной части Метагалактики не обнаруживает систематического падения плотности в каком-либо направлении, что могло бы указывать на приближение к границам Метагалактики. Отсутствие такого падения плотности может свидетельствовать об относительно малых размерах известной нам области по сравнению с размерами Метагалактики. Каковы бы ни были эти размеры, Метагалактику нужно рассматривать как огромную, но конечную совокупность галактик, обладающую в течение длительного времени определёнными особенностями строения и движения. К таким особенностям может относиться и взаимное удаление галактик, охватывающее всю Метагалактику или её часть.
Т.о., Метагалактика представляет собой конечное и преходящее структурное образование во Вселенной, содержащей, в частности, бесчисленное множество галактик.
Итак, в соответствии с современными воззрениями, естественно допустить, что Метагалактика возникла при распаде Вселенной в конце стадии раздувания одновременно с другими метагалактиками. Праматерией, из которой возникают вселенные, является вакуум. Можно допустить, что вакуум существует вечно в следующем смысле. Сейчас полностью отсутствуют теоретические или, тем более, экспериментальные основания домысливать, что было, когда не было ничего, в том числе и вакуума. По оценкам, следующим из соображений размерности плотность энергии вакуума чрезвычайно велика сравнительно с земными (или галактическими) масштабами. Эта вакуумная энергия затрачивается на расширение Вселенной, а затем Метагалактики. Она расходуется также на образование новых частиц. Естественно, что все эти процессы сопровождаются фазовыми переходами, происходящими в вакууме. Здесь нужно отметить, что до сих пор рассматривалось рождение Вселенной в результате квантово-механического прохождения возмущения через потенциальный барьер. Нельзя исключить, что в результате распада Вселенной образуются закрытые метагалактики, которые в конце своего существования, когда сжатие сменит расширение, попадут в вакуум, порождая новые метагалактики и вселенные.
Далее полезно сделать одно замечание. Сейчас довольно оживленно дебатируется схема возникновения Метагалактики или Вселенной из «ничего». Нам представляется подобная схема неудовлетворительной. Следует подчеркнуть, что в рамках такой схемы возникает вопрос: как она согласуется с законом сохранения энергии? Очевидно, что энергия «ничего» равна нулю. Обычно, сторонники этой теории отвечают, что в соответствии с теорией относительности, полная энергия закрытой Метагалактики равна нулю, поскольку кинетическая энергия, находящихся в ней частиц, точно компенсируется их энергией покоя, заключенной в массе. Но в любом случае вообразить, что образование таких объектов, как Вселенная или Метагалактика из «ничего» совсем не легко.
Согласно современным представлениям, для Метагалактики характерна ячеистая (сетчатая, пористая) структура. Эти представления основываются на данных астрономических наблюдений, показавших, что галактики распределены не равномерно, а сосредоточены вблизи границ ячеек, внутри которых галактик почти нет. Кроме того, найдены огромные объемы пространства (порядка миллиона кубических мегапарсек), в которых галактик пока не обнаружено. Пространственной моделью такой структуры может служить кусок пемзы, которая неоднородна в небольших выделенных объемах, но однородна в больших объемах.
Если брать не отдельные участки Метагалактики, а ее крупномасштабную структуру в целом, то очевидно, что в этой структуре не существует каких-то особых, чем-то выделяющихся мест или направлений и вещество распределено сравнительно равномерно.
Возраст Метагалактики близок к возрасту Вселенной, поскольку образование ее структуры приходится на период, следующий за разъединением вещества и излучения. По современным данным, возраст Метагалактики оценивается в 15 млрд. лет. Ученые считают, что, по-видимому, близок к этому и возраст галактик, которые сформировались на одной из начальных стадий расширения Метагалактики.
36) Модели эволюции Метагалактики в современной космологии
37) Критика моделей Большого взрыва.
По современным представлениям, наблюдаемая нами сейчас Вселенная возникла около 15 миллиардов лет назад из некоторого начального "сингулярного" состояния с бесконечно большими температурой и плотностью и с тех пор непрерывно расширяется и охлаждается.
Интересно было бы понять, а в чём выражалась эта температура? Подобное говорят, когда нечего сказать. Начнём с самого начала. А от куда и из чего возникло это первичное тело, из которого родилась вселенная. Единственным источником энергии для такого тела могла быть только предыдущая вселенная. Энергия ведь не может ни появляться, ни исчезать. А могло ли первичное тело быть маленьким? Конечно же нет. Сомнительно, что бы такая галактика как наша, могла упасть на тело, размером даже с нашу Солнечную систему, не говоря уже о более малом теле. Да большая часть вещества предыдущей вселенной просто вращалась бы вокруг подобного тела. Да и сомнительно, что бы можно было всё вещество вселенной сжать даже до размеров нашей Солнечной Системы. О более малом теле я и не говорю. В нашей вселенной больше всего находится гелия и водорода. Предыдущая вселенная, в конце своей жизни, должна была состоять, по большей части, из тяжёлых элементов. Это доказывает, что большая часть вещества предыдущей вселенной прошло через горнило БВ. Большая часть вещества, но не всё вещество участвовало в БВ. Каждая старая вселенная, оставляет часть вещества для новой вселенной. Поэтому мы вправе предположить, что первичное тело было размером больше любой самой большой галактики.
Согласно этой теории Большого Взрыва, дальнейшая эволюция зависит от измеримого экспериментально параметра P- средней плотности вещества в современной Вселенной. Если P меньше некоторого (известного из теории) критического значения Pc, Вселенная будет расширяться вечно; если же P> Pc, то процесс расширения когда-нибудь остановится и начнется обратная фаза сжатия, возвращающая к исходному сингулярному состоянию. Современные экспериментальные данные относительно величины еще недостаточно надежны, чтобы сделать однозначный выбор между двумя вариантами будущего Вселенной.
Единственным источником вещества для первичного тела, могла быть только предыдущая вселенная. И это однозначно, если признавать закон сохранения энергии. В конце жизни предыдущей вселенной, когда большая часть водорода и гелия синтезировалось в тяжёлые химические элементы, всё вещество сжалось в первичное тело. Мы вправе предположить, что то же самое произойдёт и с веществом нашей вселенной. Бесконечно расширяющаяся вселенная не проходит. И вызывает сильные сомнения, что именно гравитация заставит вещество вселенной сжаться в первичное тело. Являясь центростремительной силой, она, тем не менее, мешает собраться веществу в одно тело. Возьмём, для примера, хотя бы нашу Солнечную систему. Все планеты миллиарды лет вращаются вокруг Солнца и никак не собираются падать на него.
Есть ряд вопросов, на которые теория Большого Взрыва ответить пока не может, однако основные ее положения обоснованы надежными экспериментальными данными, а современный уровень теоретической физики позволяет вполне достоверно описать эволюцию такой системы во времени, за исключением самого начального этапа - порядка сотой доли секунды от "начала мира". Для теории важно, что эта неопределенность на начальном этапе фактически оказывается несущественной, поскольку образующееся после прохождения данного этапа состояние Вселенной и его последующую эволюцию можно описать вполне достоверно.
Начало определяет и все последующие события. В наблюдаемых спектрах звезд и галактик хорошо различимы спектральные линии поглощения (хромосферами звезд) известных элементов. Это позволяет довольно точно измерять с помощью хорошо известного эффекта Доплера скорость , с которой данный излучающий объект удаляется ( > 0) или приближается ( < 0) по отношению к земному наблюдателю. Такое движение приводит к смещению \rightarrow ' длины волны излучающего источника Если бы окружающие нас галактики двигались хаотически, то красные и голубые смещения в их спектрах наблюдались бы с одинаковой вероятностью. Но эксперимент показывает другое: красные смещения преобладают и тем больше, чем дальше от нас находятся изучаемые объекты. Количественным итогом этих наблюдений является сформулированный в 1929 году Хабблом "закон разбегания", согласно которому все галактики (в среднем) удаляются от нас и скорость этого разбегания приблизительно пропорциональна расстоянию до рассматриваемой галактики Из закона разбегания, разумеется, не следует, что наша галактика является центром мира, а все прочие удаляются от нее. Согласно Космологическому Принципу наша галактика ничем не выделена, так что точно такую же картину разбегания должен видеть наблюдатель из любой другой галактики. Это значит, что "все разбегаются от всех".
Вот она ошибка. Расширение вселенной не вызывает движение галактик, а вызывает увеличение расстояния между ними. То есть сами галактики не имеют импульса. Это означает, что расширяется вселенная, а не какая то сила толкает галактики от центра. Если нет импульса, то не потребуются и внешние силы, что бы соединить галактики в одном месте. Просто на смену расширения вселенной придёт обратный процесс сжатия вселенной. Это произойдёт после того, как большая часть водорода и гелия синтезируются в более тяжёлые элементы. Наглядной моделью такого разбегания может послужить надуваемый резиновый шарик с нанесенными хаотически на его поверхность точками - "галактиками": при надувании все эти точки будут удаляться друг от друга в точном соответствии с законом Хаббла. Это модель "двумерного замкнутого мира". Аналогичный "открытый мир" можно представить в виде резиновой плоскости с нанесенными точками, равномерно растягивающейся во всех направлениях.
Вот именно наглядная модель. Достаточно перестать надувать шарик, и точки перестанут удаляться, а достаточно проделать дырочку в шарике, и точки начнут сближаться. Вот только что раздувает вселенную? Этот вопрос физики предпочитают обходить стороной. Следующий важный этап - Т~ 1010 K, когда начинается интенсивное рождение электрон-позитронных пар (порог 6*109K) и процессы развала ядер на их составляющие - свободные нейтроны и протоны. Плотность массы в этот период достигает значений порядка 105 г/см3. Столь высокая плотность увеличивает число взаимных столкновений, и это обеспечивает установление термодинамического равновесия для всех типов присутствующих в системе частиц. При дальнейшем росте T начнутся процессы рождения пар более тяжелых частиц. Вещество Вселенной будет тогда представлять собой некоторый очень горячий и очень плотный "суп" из всех допустимых по энергиям частиц и античастиц, находящийся в состоянии теплового равновесия.
В такой вселенной вещества и антивещества должно быть одинаково, а это не так. Значит ошибка уже на этом этапе. Уже на самом раннем этапе в процессе формирования протонов не было термодинамического равновесия. Элементарный расчет тогда показывает, что "планковская температура" T= 1032 K достигается через 10- 43 секунд от начала мира, T= 1013 K - через 10- 6 секунд, T= 1010 K - через 1 секунду, T= 109 K - через 1 минуту, T= 104 K (смена эпох) - через 100 тысяч лет, T= 103 K - через 1 миллион лет. Таким образом, первичный нуклеосинтез завершается уже через несколько минут от "начала мира", а формирование атомов - через миллион лет. После этой довольно бурной стадии начальный этап эволюции завершается и переходит в рутинный процесс расширения, который мы и наблюдаем сейчас, спустя приблизительно 15 миллиардов лет от "начала мира".
Это вызывает большие сомнения, с учётом последовательности рождения частиц. Сначала родились электроны, потом протоны. И те и другие, при высоких температурах должны были начать двигаться с большими скоростями. И через миллион лет они могут так далеко улететь, что протону и электрону встретиться будет довольно сложно, а вот со своими антиподами им столкнуться довольно просто.
Модель ("теория") Большого взрыва:
игнорирует часть законов природы и поэтому она не может рассматриваться физикой как теория,
вводит не существующую в природе форму энергии,
вслед за стандартной моделью вводит не существующие в природе элементарные частицы и их состояния,
противоречит Классической электродинамике,
противоречит полевой теории элементарных частиц,
а сингулярное состояние для Вселенной недостижимо.
Следовательно, наличие Большого взрыва в истории Вселенной физикой не установлено, и у физики нет оснований считать, что "Большой взрыв" мог (или может) произойти. - Надо искать научные объяснения наблюдаемому, а не сочинять новые библейские сказки применительно к Вселенной.