Скопление галактик, окруженное голубым реликтовым излучением, оставшимся после Большого взрыва
В теоретической физике, теория Большого взрыва является одной из наиболее конкретных концепций. Несмотря на то, что мы до сих пор не совсем понимаем, что вызвало сам Большой взрыв, доказательства его происхождения настолько сильны, что он перешел из теории в установленный факт. Говоря о фактах, вот восемь интересных вещей, которые вы, возможно, не знали о рождении вселенной.
Теорию Большого взрыва впервые предложил католический священник
Возможно, удивительно, но первым человеком, который сформулировал теорию Большого взрыва, был бельгийский священник. Ну, священник, который также был признанным математиком и астрономом. Жорж Леметр придумал эту идею в 1927 году, учась в Массачусетском технологическом институте. Наблюдая, что галактики удаляются друг от друга, Леметр предположил, что они должны были быть ближе друг к другу в прошлом — настолько близко, что в какой-то момент они могли бы быть сжаты до размеров «первоначального атома», давление которого вызвало взрыв невообразимых масштабов.
Хотя Леметр придумал теорию Большого взрыва, он не был тем, кто придумал её знаковое имя. Эта честь принадлежит сэру Фреду Хойлу, английскому астроному. Он принадлежал к кругу ученых, настаивавших на том, что Вселенная не расширяется и не сжимается, а находится в стационарном состоянии. Он впервые использовал этот термин во время радиовещания BBC в 1949 году, на котором он присутствовал, чтобы опровергнуть существование Большого взрыва.
Большой взрыв мог произойти более 26 миллиардов лет назад
На этом изображении, полученном космическим телескопом Джеймса Уэбба, обведённые галактики существовали всего через 830 миллионов лет после Большого взрыва
Если существование Большого взрыва можно было вывести из увеличения расстояния между галактиками, то также можно определить точное время его происшествия. С использованием красного смещения — изменения длины волны космического света — Леметр и астроном Эдвин Хаббл, в честь которого назван космический телескоп «Хаббл», смогли определить скорость движения галактики. Хаббл, используя неправильные расчеты, оценил возраст вселенной всего около 2 миллиардов лет [PDF].
Будущие поколения ученых исправили небольшие ошибки в математике Хаббла, раскрыв, что Вселенная на самом деле гораздо старше, чем считали ранее, и Большой взрыв произошел как минимум 13,8 миллиардов лет назад. Хотя даже это число не является точным. В 2023 году открытие «суперстарых» звезд на окраинах космоса побудило исследователей из Университета Оттавы предположить, что Большой взрыв мог произойти на самом деле 26,7 миллиарда лет назад.
Даже Альберт Эйнштейн поначалу не верил в Большой взрыв
Несмотря на то что теория Большого взрыва основана на надежных наблюдениях, она отвергалась в течение десятилетий. Среди неверующих был и Альберт Эйнштейн, который отвергал эту теорию, когда она впервые была предложена Леметром, а позже и советским физиком Александром Фридманом. Общая теория относительности Эйнштейна была самым инновационным достижением со времен Исаака Ньютона, и хотя она объясняла многие таинственные космические явления, Большой взрыв не был одним из них.
Все это связано с тем, что, согласно общей теории относительности, вселенная должна быть статичной, неподвижной. Если галактики не будут расходиться в будущем, значит, они не были ближе друг к другу в прошлом, что делает Великий взрыв немыслимым. Это объясняет эмфатическую реакцию Эйнштейна на Леметра: «Ваши вычисления верны, но ваша физика ужасна!». Даже после широкого признания Великого взрыва, Эйнштейн кратковременно вернулся к теории статической вселенной, согласно рукописи, найденной после его смерти.
Большой взрыв можно увидеть собственными глазами — по телевизору
Галактика Андромеды
Дискуссия о том, двигалась Вселенная или нет, завершилась в 1965 году. Тогда физики Арно Пензиас и Роберт Вильсон обнаружили непосредственные доказательства Большого взрыва в виде радиоволн, переполняющих всю вселенную. Эти волны, называемые «реликтовым излучением», представляют собой остывшие остатки света самого Большого взрыва.
Оказывается, реликтовое излучение вы видели собственными глазами. И, вероятно, вы видели его не раз, потому что излучение создает статический сигнал, который вы видите на аналоговых телевизорах и слышите на радио, когда ищете станции.
Большой взрыв, вероятно, вызвал температуру в 1000 триллионов градусов по Цельсию
Современная наука сомневается в том, что вселенная когда-то сжималась до той единственной точки, о которой говорил Леметр. Однако оценивается, что она занимала область меньшую по размеру, чем головка булавки. Несмотря на то, что почти очевидно, что Большой взрыв был самым мощным взрывом всех времен, его приблизительная сила остается трудной для полного понимания. Согласно журналу «Universe Magazine», сила, высвободившаяся во время Большого взрыва, составила 1054 мегатонн в тротиловом эквиваленте. Для сравнения: во время самого мощного искусственного взрыва в истории человечества — испытания советской «Царь-бомбы» РДС-202 30 октября 1961 года — было выделено около 210 петаджоулей энергии, что соответствует взрыву в 50 мегатонн в тротиловом эквиваленте.
Большой взрыв произошел довольно быстро. Так быстро, что энергия была выброшена со скоростью света — 300 миллионов метров в секунду, в миллион раз больше, чем у водородных бомб. Вся эта непостижимая скорость и мощь породили такое же непостижимое количество тепла. Предполагается, что в доли секунды после взрыва температура могла подняться до 1000 триллионов градусов по Цельсию.
Космический телескоп Джеймса Уэбба почти опроверг теорию Большого взрыва
Изображение с телескопа Джеймса Уэбба, показывающее сверхдалёкие галактики
Самый большой вызов теории Большого взрыва за последние десятилетия возник вскоре после запуска космического телескопа Джеймса Уэбба в 2021 году. Самый мощный из существующих телескопов позволяет ученым изучать части Вселенной, которые ранее были недоступны для наблюдения. Исследуя края известной Вселенной, были обнаружены галактики, которые были настолько большими и такими старыми, что наше нынешнее понимание формирования и эволюции галактик не может объяснить, как они могли быть созданы так скоро после Большого взрыва.
Открытие представило два варианта: либо теория Большого взрыва была ошибочной, либо измерения, проведенные космическим телескопом Джеймса Уэбба, были неверными. Дело оказалось во втором. Используя более точные и надежные методы определения расстояния до галактик, NASA пришло к выводу, что они были намного меньше по размеру, чем казалось первоначально — достаточно маленькими, чтобы искусственный интеллект мог смоделировать их строение после Большого взрыва.
Большой взрыв предсказывает конец Вселенной
Если часы космического расширения повернуть назад, мы придем к началу вселенной, а если те же часы повернуть вперед, то можем прийти к ее концу. Существует несколько теорий о конце вселенной, многие из которых являются зеркальными образами Большого взрыва.
Одной из этих теорий является «Большое замерзание». Она предполагает, что Вселенная «умрет», когда расстояние между небесными объектами станет настолько велико, что энергия будет равномерно распределена. Это приведёт к тому, что Вселенная придёт в состояние термодинамического равновесия, или «тепловой смерти». Еще одной теорией является «Большое Сжатие». Этот сценарий предполагает, что Вселенная, растянутая до предела, однажды перестанет расширяться и начнет сжиматься, в конечном итоге создавая условие для нового Большого взрыва. Третий сценарий, называемый «инфляционным», предполагает, что расширение — это бесконечный процесс, который останавливается только в определенных точках Вселенной. Это приводит к созданию самодостаточных карманных вселенных, подобных той, в которой мы живем.
Мы не знаем, что произошло до Большого взрыва
В своей книге 2010 года «Циклы времени. Новый взгляд на эволюцию Вселенной», лауреат Нобелевской премии в области физики Роджер Пенроуз предложил идею того, что формирование галактик было циклическим процессом. Кроме того, Большой взрыв — далеко не момент рождения всего существующего, а на самом деле является переходом между концом старой Вселенной и началом новой.
Однако большинство попыток представить, что произошло перед Большим взрывом, плохо принимаются в академических кругах. Как писал астрофизик Итан Сигель в 2023 году, в настоящее время нет «доказательств существования вселенной перед Большим взрывом». Если наша вселенная возникла из предыдущей, через инфляцию или каким-либо иным образом, следы этой предыдущей вселенной должны проявиться в структурах наших галактик и в реликтовом излучении. Но они не появляются, что означает, что Большой взрыв, насколько мы можем судить, действительно был началом начала.
Оценить статью:
(голосов: 1, оценка: 5,00 из 5)
Загрузка...
