Какова плотность метагалактики к чему это приводит

§ 2. Полная плотность Метагалактики

Если сложить относительные плотности всех четырех видов космической энергии, то увидим, что эта суммарная относительная плотность близка к единице, если только не в точности ей равна:

где ilv(h) — плотность, связанная с ненулевым значением Л (ее часто обозначают Qa(U)), (^o) — плотность темной материи, (to) — плотность обычной (барионной) материи, Qr(U) — плотность реликтового излучения.

Это очень важное обстоятельство, которое фактически прояснилось только с открытием космического вакуума. От величины полной плотности зависит (как мы говорили в главе 1) тип динамики космологического расширения и знак кривизны трехмерного сопутствующего пространства. К сожалению, при современной точности определения постоянной Хаббла данные о плотностях, входящих в выражение (2.23), совместимы как с открытой и плоской [93, 278], так, вообще говоря, и с закрытой космологическими моделями.

Если полная относительная плотность точно равна единице, то это отвечает плоской модели и расширение происходит по параболическому закону, а трехмерное пространство является плоским, евклидовым. В открытой модели эта сумма относительных плотностей меньше единицы, а в закрытой больше.

Ничто в космологических данных не противоречит точному равенству Г2(£о) = 1; но тогда это равенство должно иметь место всегда — и сейчас, и в прошлом Вселенной, и в ее будущем:

Мерой искривленности пространства, т. е. отклонения пространства от плоского, служит — и в теории и в наблюдениях — величина |П — 1|, где, как и выше, Q — суммарная плотность всех видов космической энергии, деленная на критическую плотность. Действительно, в случае плоского пространства эта величина тождественно обращается в нуль; а для искривленного пространства она отлична от нуля и тем больше по величине, чем сильнее искривленность.

Точность наблюдений в космологии непрерывно повышается. Благодаря этому интервал допустимых значений Q(to) все более и более сокращается. Замечательно, что при этом он стягивается к значению Q(to) — 1. Это означает, что реальное трехмерное пространство является строго плоским, или почти плоским.

По оценке, которая многими сейчас рассматривается как консервативная (т. е. осторожная, не претендующая на рекорды, но зато подтвержденная одновременно несколькими независимыми способами), интервал допустимых значений выглядит так:

Если в 1970-е гг. ширина интервала измерялась двумя порядками величины, то к началу нашего века этот интервал составлял всего 40 % — прогресс очень значительный.

Соответствующая количественная мера искривленности пространства в современную эпоху

Однако в 2003 г. были опубликованы рекордные по объявленной точности данные о феномене почти плоского пространства [145]. Согласно наблюдательным результатам космической программы WMAP, о которой уже упоминалось выше,

Это означает, что вероятное значение Q(t0) лежит в пределах от 1 до 1,04, если взять интервал шириной в две стандартные ошибки измерений. Ширина интервала составляет здесь всего 4 %!

Правда, нужно сразу заметить, что не все астрономы уверены в том, что точность измерений в этом случае действительно столь высока. Некоторые сомнения по этому поводу выглядят, как кажется, основательно, и потому в ряде работ предпочтение все еще отдается консервативным оценкам, о которых только что говорилось.

В этом допущении и строится современная стандартная космологическая модель, т. е. такое описание мира, которое согласуется со всей совокупностью космологических наблюдений. Если эта модель верна, то устройство Метагалактики — и по динамике, и по геометрии — оказывается самым простым из всех вариантов, допускаемых теорией. Далее мы опишем главные черты стандартной космологической модели и того, как проявляется в ней антитяготение космического вакуума.

Но почему полная космическая плотность равна критической или весьма близка к ней? Какова физическая причина, которая это обусловила? Случайность это или проявление какой-то фундаментальной закономерности? К этим вопросам мы далее еще вернемся.

Источник

Метагалактика

Содержание

История исследований

Возможности конкретного исследования Метагалактики открылись после того, как в 20-х гг. 20 в. при помощи наибольших тогда телескопов удалось доказать, что многие из известных ранее светлых туманностей, звёздная природа которых долгое время оставалась под сомнением, являются в действительности гигантскими звёздными системами, подобными нашей Галактике (см. Внегалактическая астрономия).

Детальные исследования внегалактических объектов привели к открытию галактик разных типов, в частности радиогалактик, квазаров и др. В пространстве между галактиками находятся отдельные звёзды, а также межгалактический газ, космические лучи, электромагнитное излучение; внутри скоплений галактик, по-видимому, иногда содержится и космическая пыль (см. Межгалактическая среда ).

Структура метагалактики

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.

Источник

Физика поля

Беседы о сущности Физики поля

September 2021

Беседа 20. Параметры Метагалактики

Коллега, все те, кто изучает крупномасштабную структуру окружающего нас Космоса (назовём их – астрофизики), пытаются найти ответы на вопросы о происхождении, эволюции и будущем нашей Вселенной. Философы прошлого строили об этом догадки, поэты призывали на помощь воображение, а теологи просто заявляли, что им все известно.

Это так, мой друг. Причём, у изучающих Вселенную до сих пор нет единого мнения. Ещё в начале двадцатого века почти все астрофизики были твёрдо убеждены, что наша Галактика (Млечный путь) и есть вся наблюдаемая Вселенная. Считалось, что Галактика – это единственный остров в безбрежном «море» пространства.

Конечно, были и такие, кто считал, что Вселенная не кончается за пределами Галактики, а простирается гораздо дальше. Но, как это обычно бывает, традиционно мыслящее большинство подавило своим числом немногих «скептиков».

Однако технические средства наблюдений постепенно совершенствовались и, наконец, стало ясно, что Вселенная объединяет более ста миллиардов галактик, подобных нашей. Причём, каждая из галактик, в свою очередь, объединяет примерно столько же звёзд, подобных нашему Солнцу.

Однако остаётся загадкой, почему характерный размер расширяющейся Вселенной, составляющий около 10 миллиардов световых лет (1 св. год равен 9,5*10 15 м), совпадает с пределом «видимости» наших самых совершенных телескопов! Именно этот предел и определяет границы нашей Метагалактики. Но, что за этим пределом? Пытаясь найти достойный ответ, явное меньшинство учёных полагают, что Вселенная не имеет границ, а простирается в бесконечность.

Заметьте, первые считают, что Вселенная расширяется в бесконечном пространстве, а вторые считают, что она не имеет границ, а простирается в бесконечность.

Эти две крайние точки зрения объединяет одно важное обстоятельство – пространство вокруг нас бесконечно. И это для нас уже бесспорный факт.

Коллега, но ведь, мы не можем заглянуть в эту бесконечность.

Не можем, мой друг. И этому есть простое объяснение. Нам уже доподлинно известно, что окружает нас вовсе не пустота, а некая обладающая энергией среда. Причём, в каждый данный момент времени объёмная плотность её массы одинакова во всех её точках (она однородна) и не зависят от выбора направления наблюдений (она изотропна). Это утверждение можно назвать обобщённым принципом Джордано Бруно (1548-1600).

На первый взгляд это противоречит нашим непосредственным наблюдениям, ибо мы хорошо знаем, что в космическом пространстве движутся массивные образования типа планет, звёзд. Однако размеры даже наиболее крупных неоднородностей (сверхскоплений Галактик) в 100 и даже в 1000 раз меньше размеров самой Метагалактики. Поэтому можно считать, что Метагалактика однородна с точностью до 0,1-1%, и проблема её описания сводится к описанию однородного и изотропного шара в собственном гравитационном поле.

А для этого описания существует теорема, доказанная великим математиком Карлом Гауссом (1777-1855), в соответствии с которой напряжённость поля внутри однородной гравитирующей сферы линейно растёт с увеличением расстояния от его центра. Следовательно, с удалением пробного тела от центра сферы (увеличением радиуса) растёт и значение гравитационного потенциала.

Нам лишь остаётся определить значение радиуса этого «горизонта», ибо он и является радиусом Метагалактики (видимой нами части бесконечной Вселенной).

Однако, коллега, это не такая уж и простая задача. Ведь размеры Метагалактики или, как Вы говорите, видимой нами части Вселенной в двадцатом веке так и не были определены.

Следовательно, R_Мг = c 3 r_е 3 /(h_оG) = 8,5681451*10 25 м.

Теперь можно определить и остальные параметры Метагалактики (пояснения к используемым символам даны здесь).

Итак, объёмная плотность энергии поля (давление) равна плотности энергии гравитационного поля или суммарной плотности энергии электрического и магнитного полей, что и требовалось доказать.

Коллега, это всё впечатляет. Однако позвольте последний вопрос по поводу «горизонта» (границы Метагалактики), который Вы связали с «твердью» или «небом» из Библии. Ограничительный рубеж (граница, горизонт) ещё можно как то связать с «твердью», но в Библии сказано «и отделил воду, которая под твердью, от воды, которая над твердью». Откуда взялась вода, которую эта «твердь» разделила?

Вы удивительный собеседник, ибо Вы, пожалуй, единственный человек, который всерьёз озаботился этим, вовсе не праздным вопросом. Спасибо за этот вопрос. Ответ на него, как и всё в этом мире, довольно прост.

Чуть раньше мы говорили о том, что потенциальное поле и находящееся в его центре вещество не просто взаимодействуют, а обмениваются энергией. При этом, имеющиеся в космосе гравитоны (или фононы – как кому нравится) устремляются к веществу (звездам, планетам и т.д.), которое преобразует их (испаряет) в фотоны, а поле (открытый космос), наоборот, конденсирует фотоны в гравитоны.

Хочу обратить Ваше внимание на то, что Космос конденсирует фотоны в гравитоны. Заметьте, КОНДЕНСИРУЕТ. Естественно напрашивается аналогия с водой (кстати, уникальное природное образование). В Библии используются простые и понятные определения. Что такое фотоны и гравитоны (фононы), надо ещё объяснять (многие и теперь этого не знают), а что такое вода, которая тоже конденсируется из пара – известно всем (по крайней мере, очень многие так думают).

Именно поэтому в Библии космическая среда наречена водой.

Фактически бесконечный Космос (Вселенная, в том числе и наша Метагалактика) представляет собой арену для флуктуирующей энергии. Следовательно, всё окружающее нас пространство заполнено материальной средой, в которой распространяются волны в виде фотонов и гравитонов (среда колеблется). Причём, фотоны, теряя свою энергию, не только «краснеют», но и конденсируются в гравитоны (или фононы, как кому нравится).

А что касается Библии, мой друг, то мы вполне можем считать её первым учебником Физики (главной книгой о Природе), хотя сама Библия не претендует на то, чтобы быть научным учебником. Ведь, уже рассмотренные здесь библейские доводы мироустройства приводят нас к мысли, что Библия даёт, хотя и не полное, но в принципе правильное представление о поле.

Например, в книге Иов мы читаем: «Он (Бог) распростёр север над пустотою, повесил землю ни на чем» (Иов 26:7). Образ круглой планеты, «висящей ни на чем» (без опоры) указывает на её свободное (по инерции) движение по эквипотенциальной поверхности в гравитационном поле Солнца. Прав был Галилей, за что и преследовался церковью. Прав был и Бруно, за что взошёл на костёр, ибо на Земле прав не тот, кто ближе к истине, а тот, кто ближе к власти.

Также из Библии мы узнаем и то, что космическая «пустота» вовсе не пуста, а заполнена светом. И действительно, благодаря трудам древних греков, более поздним трудам Христиана Гюйгенса (1629-1695), Огюстена Френеля (1788-1827), Майкла Фарадея (1791-1867), Джеймса Кларка Максвелла (1831-1879) и других великих просветителей мы знаем, что эта «пустота» заполнена электромагнитным полем, частью которого является и свет.

Коллега, тогда ещё один вопрос о «курице и яйце». По выстраиваемой Вами логике сначала появилось потенциальное поле и только потом в центре поля образовалось вещество в виде звёзд и планет. Значит, не Земля создаёт своё гравитационное поле, а наоборот, это поле создало Землю (Солнце, галактики).

Именно так, мой друг. И мы об этом уже говорили, рассматривая Полевую модель устройства окружающего нас мира. Сначала в результате флуктуаций возникают потенциальные поля. Здесь полезно вспомнить флуктуационную гипотезу Больцмана, согласно которой весь наблюдаемый звёздный мир, включая Солнечную систему, является одной из грандиозных флуктуаций во Вселенной, находящейся в целом в состоянии термодинамического равновесия.

Далее мы говорили, что всё сущее устремлено к центру потенциального поля, ибо объёмная плотность энергии (проще – давление) там меньше, чем на периферии поля: «И сказал Бог: да соберётся вода, которая под небом, в одно место и да явится суша. И стало так» (Бытие, 1:9). Заметьте, согласно Главной книге о Природе этот процесс происходил на «третий день Сотворения мира». А свет (читай – поле), был «сотворён в первый день». Затем, на «второй день» была создана твердь, названная небом («горизонт» Метагалактики), и лишь потом образовались звёзды и планеты.

Источник

Метагалактика: возникновение и устройство без чудесатостей.

Вначале определим использованные термины:

Гипермасса или материнская гипермасса – тот объект, который взорвался так называемым большим взрывам. В результате которого возникла наша метагалактика. Массу гипердыры никто не вычислял, но она на порядки больше всей массы того, что сейчас называется “вселенная” Сейчас гипердыра находится в центре диска метагалактики.

Супермасса – вторичные массы, которые образовались в процессе большого взрыва. Они находятся не в центре метагалактики, а в её диске и имеют массу в миллионы (и меньше) галактик.

Тёмные массы в центр галактик пусть называются чёрными дырами, как привыкли.

Метагалактика – космическая структура в виде вращающегося диска материи с гипермассой в центре. Метагалактика имеет массу триллионов галактик и сейчас её принято называть вселенной, подразумевая, что она одна такая.

(Потому, что если таких объектов много, то и так латаная-перелатанай ОТО становится в бесконечной вселенной и вовсе абсурдной)

Можно предположить, что эта гипермасса вращалась перед своим взрывом с огромной скоростью. Поэтому часть материи метагалактики разлетится из-за действия центробежной силы виде огромного блина в плоскости экватора гипермассы. Что мы и наблюдаем. По некоторым современным данным, наша метагалактика (вселенная) как раз имеет форму блина.
То вещество, которое не полетело в плоскости экватора, не получив дополнительного импульса от центробежной силы, не улетит далеко и опять упадёт в центр масс и превратится в гипермассу на том же месте. То есть гипермасса восстановится на прежнем месте. Материнская гипермасса, сбросив несколько процентов своей массы, вновь затаится на триллионы лет, пока не насосётся блуждающего по космосу вещества до критической массы и не взорвётся снова. А точнее, учитывая масштаб объекта, не взорвётся, а вздрогнет, выбросив часть массы в плоскости экватора.
Вещество же, которое разлетелось от экватора гипермассы в форме блина, разбросанное аннигиляционным взрывом в купе с центробежными силами, преодолеет огромное тяготение гипермассы и продолжит разлетаться в пространстве».

В рамках излагаемой мной по ссылке гипотезы объясним и другой парадокс: существования квазаров, как самых дальних из видимых нами объектов во вселенной. Квазар, по современным представлениям – «чёрная дыра», интенсивно поглощающая дозвёздную материю, существовавшую в виде газа и элементарных частиц.
Но если после Большого взрыва материя вначале была в виде элементарных частиц, которые сконцентрировались в газ, газообразная «материя после большого взрыва слипалась вначале в малые протогалактики с первыми голубыми сверхмассивными звёздами.
Которые мы наблюдаем ближе к нам. Которые ещё ближе к нам в пространстве и времени слипались в свою очередь в большие шаровые галактики. В шаровых скоплениях вещество падало в центр скопления. При этом закручивалось вокруг центра, пока не образовалась в центре сверхмассивная чёрная дыра с вращающимся диском вещества вокруг неё». Что мы и видим вблизи от нас по времени и в пространстве.

И при этом, согласно теории красного смещения Хабла, и конечной скорости света, согласно СТО Эйнштейна, чем более дальние объекты от нас, тем мы их видим на более раннем этапе их эволюции. То квазаров быть не должно. Они ещё не успели возникнуть в то время, которое мы видим на этом расстоянии. Но они есть. И наблюдаются.

Однако, по изложенной мной гипотезе:

«И взорвавшись от давления в центре, гипермасса сбросит оболочку, которая не подвергнется аннигиляции. Именно она и разлетится по вселенной в виде вещества метагалактики.»

То, из чего впоследствии образовались звёзды, по этой аналогии – продукты взрыва самого взрывчатого вещества гранаты.

Рассмотрим, процесс взрыва гипермассы более подробно:

Оболочка материнской гипермассы разлетится не аннигилировав. По радиусам от центра гипермассы. При этом осколки её оторвавшись от гипермассы, снова сольются под действием их гравитации в супермассы меньшего размера, типа капель ртути. Которые полетят по своим траекториям.

При сбрасывании части массы из верхних слоёв гипермассы гравитационное давление в центре её снизится и аннигилировавшее или не успевшее аннигилировать вещество опять “кристаллизуется” в прежнее вещество гипермассы. Тоесть, гипермасса вздрогнет, сбросив част вещества, и восстановится с несколько уменьшенной массой на прежнем месте.

Те супермассы, которые улетят в направлении под небольшим углом от полюсов гипермассы, далеко не улетят и начнут опять падать на гипермассу Или в центр масс, образовавшийся после Большого взрыва. Которые потом опять слипнутся вгипермассу.

Вещество супермасс, улетевших в плоскости экватора быстро вращающейся гипермассы под дополнительным воздействием центробежной силы улетит в плоскости диска метагалактики и продолжит улетать в виде квазаров по его границам, всасывающим в себя дозвёздную материю, что мы и наблюдаем.

В дальнейшем это вещество всосут в себя соседние гипермассы, которые за триллионы лет насосавшись блуждающей по космосу материи, тоже взорвутся, образовав другие метагалактики.

Туда же всосётся и далеко улетевшее звёздное вещество диска метагалактики.

Супермассы, которые улетят под меньшим углом к экватору гипердыры, будут притянуты массой вещества метагалактического диска и упадут на него по параболлической траектории. Пробьют в нём дыру, всосав по пути тогда ещё дозвёздную материю и выйдут с другой стороны диска на орбиту гипермассы. Продолжа вращение вокруг гипермассы перпендикулярно диску и, поскольку диск метагалактики тоже вращается, будут дырявить его в разных местах, образовывая новые войды, Теряя скорость от гравитационного торможения о вещество диска и всё приближаясь к материнской гипермассе. Пока или не упадут на неё, или не затормозятся окончательно в веществе диска и замрут там, поглощая материю диска.

Но есть ещё одни супермассы, которые полетят под небольшим углом к плоскости диска метагалактики. Они под действием гравитации диска упадут на него под малым углом, пропашут на нём борозду, втягивая в себя вещество диска метагалактики и, затормозившись, замрут в диске метагалактики.

От их движения образуются войды-борозды. Которые в своём начале борозды вдали от той супермассы начнут затягиваться под действием взаимного притяжения вещества диска метагалактики. Пока не превратятся в шарообразный, как все, войд.

Таким образом, в метагалактике должны наблюдаться два типа войдов:

С супермассой в центре и пустые, образованные пробитием диска супермассами, улетевшими в пространство.

Пустые войды будут расширяться из-за взаимного притяжения дозвёздных и звёздных масс по их краям. А войды с супермассой в центре, после того, как супермасса всосёт в себя всё ближнее вещество, застынет в равновесии между тяготением супермассы и материи диска метагалактики по краям войда и законсервируется в своих размерах.

Возможно, что к настоящему времени ещё не все супермассы долетели до мест своего успокоения и продолжают дырявить диск метагалактики уже перешедший в стадию звёздной материи, поглощая попутные галактики.

Теперь объясним волокнистую структуру некоторых областей метагалактики, которую связывают с теорией суперструн.

Суперструны как то прошли мимо меня и я ничего про них сказать не могу, но и в этом случае можно обойтись без них, ограничившись законом тяготения.

Вот как по современным воззрениям выглядит космос на расстоянии радиусом 300 миллионов световых лет:

Что я вижу в этих рисунках? А то, что потоки галактик сливаются в русла, которые текут к какому то невидимому центру масс. В качестве такового проще всего предположить огромную, массой в миллионы галактик, супермассу. Мы её не видим, вот и вам тёмная материя, вполне укладывающаяся в известные явления в космосе. Только очень большая. В миллионы раз больше чёрных дыр в центрах галактик, названных сверхмассивными. Особенно это хорошо видно на нижней схеме:

Физика процесса такова: Галкатики летят в супермассу под воздействием её гравитации. Приближаясь к ней, галактики чисто геометрически сближаются и между собой. Между ними возникает взаимное гравитационное притяжение. Которое ещё сближает галактики, стягивая их в русла, текущие к супермассе.

Вот и появились волокнистые структуры в метагалактике. И безо всяких суперструн.

Теперь продолжим цитировать по последней ссылке для полноты картины:

”И ещё один вопрос: почему метагалактика продолжает расширяться с ускорением?
Что её ускоряет? Астрофизика предлагает для этого множество теорий, одна заумнее другой. А если исходить из принципа Оккама, не проще ли предположить, что выброшенное вещество тянут другие гипермассы, которыми заполнена вселенная? Которые будут тянуть материю к себе сильнее полегчавшей материнской гипермассы. Метагалактика будет разлетаться от центра взрыва под действием их гравитации, пока все её остатки не всосут в себя ближайшие гипермассы, и насосавшись до критической массы, какая то из них опять не взорвётся, породив новую метагалактику из остатков нашей и других”.

Следует сказать, что те гипермассы, о которых я писал по ссылке, это не та супермасса, к которой текут реки из галактик на выше приведённых картинках. Те много больше и на два порядка дальше. Не 500 миллионов световых лет от нас, а больше 20 миллиардов. Но никто не сказал, что не может быть меньших по размеру и более близких, супермасс. К которым текут реки из галактик и которые сами в свою очередь текут в сторону более массивной гипермассы.

Но и эта супермасса может быть только промежуточной супермассой, транспортирующий вещество метагалактики в гипермассу. Которую будущему человечеству ещё предстоит открыть.

А пока вырисовывается примерно такая картина вселенной: Звёздное вещество падает в чёрные дыры в центрах галактик. Которые вместе с галактиками движутся в ещё более крупную супермассу (которую здесь называют Великим Атрактором) И там хоронится. Великий Аттрактор движется к ещё более массивной гипермассе или супермассе, чтобы исчезнуть в ней, и так несколько раз. Тоесть, супермассы составляют основную массу вселенной и одновременно служат транспортом материи в ещё большие гипермассы.

“Чем это может закончиться? Сверхмассивной гипермассой, которая через триллионы лет проглотит всю материю видимой вселенной” и, насосавшись, взорвётся, породив другую метагалактику..

Достоинство вышеописанной картины мира в том, что для неё достаточно (или почти достаточно) уже открытых законов природы. И не требуется привлекать всё более чудесатые и чудесатые сущности для объяснения её функционирования.

А конкретные расчёты её функционирования в соответствии с уже известными законами пусть делают профессиональные астрофизики.

Я думаю, это гораздо проще тех формул, которыми пытаются обосновать ОТО. (Это я опять напоминаю про «бритву Оккама».)

Источник