L'univers est tout ce qui existe. L'univers est sans limites. Par conséquent, en raisonnant sur la taille de l'Univers, nous ne pouvons parler que de la taille de sa partie observable - l'Univers observable.

L'Univers observable est une boule centrée sur la Terre (le lieu de l'observateur), a deux tailles: 1. taille apparente - rayon de Hubble - 13,75 milliards d'années-lumière, 2. taille réelle - rayon de l'horizon des particules - 45,7 milliards d'années-lumière ...

Le modèle moderne de l'Univers est également appelé modèle ΛCDM. La lettre «Λ» signifie la présence d'une constante cosmologique qui explique l'expansion accélérée de l'Univers. CDM signifie que l'univers est rempli de matière noire froide. Des études récentes indiquent que la constante de Hubble est d'environ 71 (km / s) / Mpc, ce qui correspond à l'âge de l'univers 13,75 milliards d'années. Connaissant l'âge de l'univers, on peut estimer la taille de sa zone observable.

Selon la théorie de la relativité, les informations sur aucun objet ne peuvent atteindre l'observateur à une vitesse supérieure à la vitesse de la lumière (299792458 km / s). Il s'avère l'observateur ne voit pas seulement un objet, mais son passé... Plus l'objet en est éloigné, plus il regarde le passé lointain. Par exemple, en regardant la Lune, nous voyons ce que c'était il y a un peu plus d'une seconde, le Soleil il y a plus de huit minutes, les étoiles les plus proches - des années, des galaxies - des millions d'années, etc. Dans le modèle stationnaire d'Einstein, l'Univers n'a pas de limite d'âge, ce qui signifie que sa région observable n'est également limitée par rien. L'observateur, armé d'instruments astronomiques de plus en plus avancés, observera des objets de plus en plus éloignés et anciens.

Dimensions de l'univers observable

Nous avons une image différente avec le modèle moderne de l'Univers. Selon lui, l'Univers a un âge, et donc une limite d'observation. Autrement dit, depuis la naissance de l'Univers, aucun photon n'aurait eu le temps de parcourir une distance supérieure à 13,75 milliards d'années-lumière. Il s'avère que nous pouvons affirmer que l'Univers observable est limité à l'observateur par une région sphérique d'un rayon de 13,75 milliards d'années-lumière. Cependant, ce n'est pas tout à fait vrai. N'oubliez pas l'expansion de l'espace de l'Univers. Jusqu'à ce que le photon atteigne l'observateur, l'objet qui l'a émis sera à 45,7 milliards d'années-lumière de nous. Cette taille est l'horizon des particules, et c'est la frontière de l'univers observable.

Ainsi, la taille de l'univers observable est divisée en deux types. Taille visible, également appelée rayon de Hubble (13,75 milliards d'années-lumière). Et la taille réelle, appelée horizon des particules (45,7 milliards d'années-lumière).

Fondamentalement, ces deux horizons ne caractérisent pas du tout la taille réelle de l'Univers. Premièrement, ils dépendent de la position de l'observateur dans l'espace. Deuxièmement, ils changent avec le temps. Dans le cas du modèle ΛCDM, l'horizon des particules se dilate à une vitesse supérieure à l'horizon de Hubble. La question de savoir si cette tendance va changer à l'avenir, la science moderne ne donne pas de réponse. Mais si nous supposons que l'Univers continue de s'étendre avec l'accélération, alors tous ces objets que nous voyons maintenant, tôt ou tard, disparaîtront de notre «champ de vision».

Pour le moment, la lumière la plus éloignée observée par les astronomes est. En y regardant, les scientifiques voient l'Univers tel qu'il était 380 mille ans après le Big Bang. En ce moment, l'Univers s'est tellement refroidi qu'il a pu émettre des photons libres, qui sont capturés aujourd'hui à l'aide de radiotélescopes. À cette époque, il n'y avait ni étoiles ni galaxies dans l'Univers, mais seulement un nuage solide d'hydrogène, d'hélium et une quantité insignifiante d'autres éléments. A partir des inhomogénéités observées dans ce nuage, des amas galactiques se formeront par la suite. Il s'avère que exactement les objets formés à partir des inhomogénéités du rayonnement relique sont situés le plus près de l'horizon des particules.

La taille réelle de l'univers

Nous avons donc décidé de la taille de l'Univers observable. Mais qu'en est-il des dimensions réelles de l'univers entier? la science moderne n'a aucune information sur les dimensions réelles de l'univers et s'il a des limites. Mais la plupart des scientifiques conviennent que l'univers est illimité.

Production

L'Univers observable a une frontière visible et vraie, appelée respectivement le rayon de Hubble (13,75 milliards d'années-lumière) et le rayon des particules (45,7 milliards d'années-lumière). Ces limites dépendent entièrement de la position de l'observateur dans l'espace et s'étendent avec le temps. Si le rayon de Hubble se dilate strictement à la vitesse de la lumière, alors l'expansion de l'horizon des particules est accélérée. La question de savoir si son accélération de l'horizon des particules se poursuivra et si elle ne modifiera pas la compression reste ouverte.

Vous pensez probablement que l'univers est infini? Peut-être. Il est peu probable que nous sachions jamais cela avec certitude. Cela ne fonctionnera pas pour couvrir tout notre univers d'un coup d'œil. Premièrement, ce fait découle du concept de "big bang", qui prétend que l'univers a son propre anniversaire, pour ainsi dire, et, deuxièmement, du postulat que la vitesse de la lumière est une constante fondamentale. À ce jour, la partie observable de l'univers, qui a 13,8 milliards d'années, s'est étendue dans toutes les directions de 46,1 milliards d'années-lumière. La question se pose: quelle était alors la taille de l'univers, il y a 13,8 milliards d'années? Cette question a été posée par quelqu'un Joe Muscarella. Voici ce qu'il écrit:

«J'ai vu différentes réponses à la question de savoir quelle était la taille de notre univers peu après la fin de la période d'inflation cosmique (inflation cosmique - la phase précédant le Big Bang - environ Transl.). Dans une source, il est indiqué - 0,77 centimètre, dans une autre - la taille d'un ballon de football, et dans la troisième - plus grande que la taille de l'univers observé. Alors lequel? Ou peut-être une sorte d'intermédiaire? "

Le contexte

Le big bang et le "trou noir"

Die Welt 27/02/2015

Comment l'univers a créé l'homme

Nautilus 27/01/2015 Au fait, l'année écoulée nous donne juste une raison de parler d'Einstein et de l'essence de l'espace-temps, car l'année dernière nous avons célébré le centenaire de la théorie de la relativité générale. Alors parlons de l'univers.

Lorsque nous observons des galaxies éloignées à travers un télescope, nous pouvons déterminer certains de leurs paramètres, par exemple, les suivants:

- décalage vers le rouge (c'est-à-dire combien la lumière émise par eux s'est décalée par rapport au référentiel inertiel);

- la luminosité de l'objet (c'est-à-dire mesurer la quantité de lumière émise par un objet éloigné);

Est le rayon du coin de l'objet.

Ces paramètres sont très importants, car si nous connaissons la vitesse de la lumière (l'un des rares paramètres que nous connaissons), ainsi que la luminosité et la taille de l'objet observé (nous connaissons également ces paramètres), nous pouvons alors déterminer la distance à l'objet lui-même.

En fait, il ne faut se contenter que de caractéristiques approximatives de la luminosité de l'objet et de ses dimensions. Si un astronome observe une explosion de supernovae dans une galaxie lointaine, alors les paramètres correspondants d'autres supernovae situés à proximité sont utilisés pour mesurer sa luminosité; nous supposons que les conditions dans lesquelles ces supernovae ont explosé sont similaires et qu'il n'y a pas d'interférence entre l'observateur et l'objet spatial. Les astronomes distinguent les trois types de facteurs suivants qui déterminent l'observation d'une étoile: l'évolution stellaire (la différence entre les objets en fonction de leur âge et de leur distance), un facteur exogène (si les coordonnées réelles des objets observés diffèrent significativement des hypothétiques) et le facteur d'interférence (si, par exemple, la transmission de la lumière sont influencés par des interférences, comme la poussière) - et tout cela, entre autres facteurs, nous est inconnu.

En mesurant la luminosité (ou la taille) de l'objet observé, en utilisant le rapport «luminosité / distance», vous pouvez déterminer la distance de l'objet à l'observateur. De plus, par la caractéristique du décalage vers le rouge de l'objet, on peut déterminer l'échelle de l'expansion de l'univers pendant le temps pendant lequel la lumière de l'objet atteint la Terre. En utilisant la relation entre matière-énergie et espace-temps, dont parle la théorie générale de la relativité d'Einstein, il est possible d'envisager toutes sortes de combinaisons de diverses formes de matière et d'énergie qui se trouvent actuellement dans l'univers.

Mais ce n'est pas tout!

Si vous savez de quelles parties se compose l'univers, alors en utilisant l'extrapolation, vous pouvez déterminer sa taille, ainsi que découvrir ce qui s'est passé à n'importe quel stade de l'évolution de l'univers et quelle était la densité d'énergie à ce moment-là. Comme vous le savez, l'univers se compose des éléments suivants:

- 0,01% - rayonnement (photons);

- 0,1% - neutrinos (plus lourds que les photons, mais un million de fois plus légers que les électrons);

- 4,9% - matière commune, y compris les planètes, les étoiles, les galaxies, les gaz, la poussière, le plasma et les trous noirs;

- 27% - matière noire, c'est-à-dire son genre qui participe à l'interaction gravitationnelle, mais diffère de toutes les particules du modèle standard;

- 68% - énergie sombre, provoquant l'expansion de l'univers.

Comme vous pouvez le voir, l'énergie noire est une chose importante, elle a été découverte assez récemment. Les neuf premiers milliards d'années de son histoire, l'univers se composait principalement de matière (sous la forme d'une combinaison de matière ordinaire et de matière noire). Cependant, pendant les premiers millénaires, le rayonnement (sous forme de photons et de neutrinos) était un matériau de construction encore plus important que la matière!

Notez que chacune de ces parties constitutives de l'univers (c'est-à-dire le rayonnement, la matière et l'énergie noire) a des effets différents sur la vitesse de son expansion. Même si nous savons que l'univers mesure 46,1 milliards d'années-lumière, nous devons connaître la combinaison exacte de ses éléments constitutifs à chaque étape de son évolution afin de calculer la taille de l'univers à tout moment dans le passé.

- lorsque l'univers avait environ trois ans, le diamètre de la Voie lactée était de cent mille années-lumière;

- quand l'univers avait un an, il était beaucoup plus chaud et plus dense qu'il ne l'est maintenant; la température moyenne dépassait deux millions de degrés Kelvin;

- une seconde après sa naissance, l'univers était trop chaud pour que des noyaux stables s'y forment; à ce moment, des protons et des neutrons flottaient dans une mer de plasma chaud. De plus, à ce moment-là, le rayon de l'univers (si nous prenons le Soleil comme centre du cercle) était tel que seuls sept de tous les systèmes stellaires existants les plus proches de nous pouvaient s'intégrer dans le cercle décrit, dont le plus éloigné serait Ross 154 (Ross 154 - une étoile dans la constellation du Sagittaire, à une distance de 9,69 années-lumière du Soleil - environ Lane);

- lorsque l'âge de l'univers n'était que d'un trillionième de seconde, son rayon ne dépassait pas la distance de la Terre au Soleil; à cette époque, le taux d'expansion de l'univers était 1029 fois supérieur à ce qu'il est maintenant.

Si vous le souhaitez, vous pouvez voir ce qui s'est passé au stade final de l'inflation, c'est-à-dire juste avant le Big Bang. L'hypothèse de singularité pourrait être utilisée pour décrire l'état de l'univers au tout début de sa naissance, mais grâce à l'hypothèse d'inflation, la singularité est totalement inutile. Au lieu d'une singularité, nous parlons d'une expansion très rapide de l'univers (c'est-à-dire de l'inflation) qui a eu lieu pendant un certain temps avant que l'expansion chaude et dense ne se produise, qui a marqué le début de l'univers actuel. Passons maintenant à l'étape finale de l'inflation de l'univers (l'intervalle de temps entre 10 à moins 30 - 10 à moins 35 secondes). Voyons quelle était la taille de l'univers au moment où l'inflation s'est arrêtée et le big bang s'est produit.

Nous parlons ici de la partie observable de l'univers. Sa vraie taille est certainement beaucoup plus grande, mais on ne sait pas combien. Dans la meilleure approximation possible (à en juger par les données contenues dans le Sloan Digital Sky Survey (SDSS) et les informations reçues de l'observatoire spatial de Planck), si l'univers est courbé et effondré, alors sa partie observable est si indiscernable du "non déformé" que l'ensemble son rayon doit être au moins 250 fois le rayon de la partie observée.

En vérité, l'univers peut même être d'une étendue infinie, car la façon dont il s'est comporté au stade précoce de l'inflation nous est inconnue, sauf pour les dernières fractions de seconde. Mais si l'on parle de ce qui s'est passé lors de l'inflation dans la partie observable de l'univers au tout dernier moment (dans l'intervalle entre 10 à moins 30 et 10 à moins 35 secondes) avant le Big Bang, alors on connaît ici la taille de l'univers: elle varie entre 17 centimètres (à 10 en moins 35 secondes) et 168 mètres (à 10 en moins 30 secondes).

Qu'est-ce que dix-sept centimètres? C'est presque le diamètre d'un ballon de football. Donc, si vous voulez savoir laquelle des dimensions indiquées de l'univers est la plus proche de la vraie, alors tenez-vous-en à ce chiffre. Et si nous supposons que la taille est inférieure à un centimètre? C'est trop peu; cependant, si l'on prend en compte les limitations imposées par le rayonnement micro-onde cosmique, il s'avère que l'expansion de l'univers ne pourrait pas se terminer à un niveau d'énergie aussi élevé, et donc la taille susmentionnée de l'univers au tout début du "Big Bang" (c'est-à-dire, la taille ne dépassant pas un centimètre ) est exclu. Si la taille de l'univers dépassait celle actuelle, alors dans ce cas, il est logique de parler de l'existence d'une partie non observable de celui-ci (ce qui est probablement correct), mais nous n'avons aucun moyen de mesurer cette partie.

Quelle était donc la taille de l'univers au moment de sa création? Si vous croyez aux modèles mathématiques les plus fiables décrivant le stade de l'inflation, il s'avère que la taille de l'univers au moment de sa création fluctuera quelque part entre la taille d'une tête humaine et un pâté de maisons construit avec des gratte-ciel. Et là, voyez-vous, seulement 13,8 milliards d'années passeront - et l'univers dans lequel nous vivons est apparu.

Le diamètre de la Lune est de 3000 km, la Terre est de 12800 km., Le Soleil est de 1,4 million de kilomètres, tandis que la distance du Soleil à la Terre est de 150 millions de km. Le diamètre de Jupiter, la plus grande planète de notre système solaire, est de 150 000 km. Pas étonnant qu'ils disent que Jupiter pourrait être une étoile, dans la vidéo à côté de Jupiter se trouve travail star, sa taille () est encore plus petite que Jupiter. Au fait, depuis que vous avez touché Jupiter, vous n'avez peut-être pas entendu, mais Jupiter ne tourne pas autour du Soleil. Le fait est que la masse de Jupiter est si grande que le centre de rotation de Jupiter et du Soleil est à l'extérieur du Soleil, ainsi le Soleil et Jupiter tournent ensemble autour d'un centre de rotation commun.

Dimensions de l'univers

Selon certains calculs, il y a 400 milliards d'étoiles dans notre galaxie, que l'on appelle la Voie lactée. C'est loin d'être la plus grande galaxie; il y a plus d'un billion d'étoiles dans Andromède voisine.

Comme indiqué dans la vidéo à 4 h 35, notre Voie lactée entrera en collision avec Andromède dans quelques milliards d'années. Selon certains calculs, en utilisant toutes les technologies que nous connaissons, même améliorées à l'avenir, nous ne pourrons pas atteindre d'autres galaxies, car elles s'éloignent constamment de nous. Seule la téléportation peut nous aider. Ce sont de mauvaises nouvelles.

La bonne nouvelle est que vous et moi sommes nés à un bon moment où les scientifiques voient d'autres galaxies et peuvent théoriser sur le Big Bang et d'autres phénomènes. Si nous étions nés beaucoup plus tard, alors que toutes les galaxies se dispersaient loin les unes des autres, nous ne serions probablement pas en mesure de savoir comment l'univers est né, s'il y avait d'autres galaxies, s'il y avait un Big Bang, etc. Nous considérerions que notre Voie Lactée (unie à ce moment-là avec Andromède) est la seule et unique dans tout l'espace. Mais nous avons de la chance et nous savons quelque chose. Probablement.

Revenons aux chiffres. Notre petite Voie lactée contient jusqu'à 400 milliards d'étoiles, Andromède voisine en compte plus d'un billion, et il y a plus de 100 milliards de ces galaxies dans l'univers observable, et beaucoup d'entre elles contiennent plusieurs billions d'étoiles. Il peut sembler incroyable qu'il y ait autant d'étoiles dans l'espace, mais d'une manière ou d'une autre, les Américains ont pris et pointé leur puissant télescope Hubble vers un espace complètement vide dans notre ciel. Après l'avoir observé pendant plusieurs jours, ils ont obtenu cette photo:

Dans une zone complètement vide de notre ciel, ils ont trouvé 10 mille galaxies (pas des étoiles), dont chacune contient des milliards et des billions d'étoiles. Voici ce carré dans notre ciel, pour l'échelle.

Et ce qui se passe en dehors de l'univers observable, nous ne le savons pas. Les dimensions de l'univers que nous voyons sont d'environ 91,5 milliards d'années-lumière. La suite est inconnue. Peut-être que notre univers entier n'est qu'une bulle dans l'océan bouillonnant du multivers. Dans lequel il peut même y avoir d'autres lois de la physique à l'œuvre, par exemple, la loi d'Archimède ne fonctionne pas et la somme des angles n'est pas égale à 360 degrés.

Prendre plaisir. Les dimensions de l'univers dans la vidéo:

Chacun de nous a au moins une fois réfléchi à l'immense monde dans lequel nous vivons. Notre planète est un nombre insensé de villes, villages, routes, forêts, rivières. La plupart n'ont pas le temps de voir même la moitié de leur vie. Il est difficile d'imaginer l'échelle grandiose de la planète, mais la tâche est encore plus difficile. Les dimensions de l'Univers sont quelque chose qui, peut-être, ne peut pas être imaginé même par l'esprit le plus développé. Essayons de comprendre ce que la science moderne en pense.

Concept de base

L'univers est tout ce qui nous entoure, dont nous savons et devinons, ce qui était, est et sera. Si vous réduisez l'intensité du romantisme, alors ce concept définit tout ce qui existe physiquement dans la science, en tenant compte de l'aspect temporel et des lois régissant le fonctionnement, l'interconnexion de tous les éléments, etc.

Naturellement, il est assez difficile d'imaginer les dimensions réelles de l'Univers. En science, cette question est largement débattue et il n'y a pas encore de consensus. Dans leurs hypothèses, les astronomes s'appuient sur les théories existantes de la formation du monde tel que nous le connaissons, ainsi que sur les données obtenues à la suite de l'observation.

Métagalaxie

Diverses hypothèses définissent l'univers comme un espace sans dimension ou inexprimablement vaste, dont nous savons peu de choses. Pour clarifier et discuter de la zone disponible pour l'étude, le concept de métagalaxie a été introduit. Ce terme désigne la partie de l'Univers accessible à l'observation par des méthodes astronomiques. Grâce à l'amélioration de la technologie et des connaissances, il est en constante augmentation. La métagalaxie fait partie du soi-disant Univers observable - un espace dans lequel la matière a réussi à atteindre sa position actuelle pendant la période de son existence. Quand il s'agit de comprendre quelles sont les dimensions de l'Univers, dans la plupart des cas, ils parlent de la métagalaxie. Le niveau moderne de développement technologique permet d'observer des objets situés à une distance allant jusqu'à 15 milliards d'années-lumière de la Terre. Le temps dans la détermination de ce paramètre, comme vous pouvez le voir, ne joue pas moins un rôle que l'espace.

Âge et taille

Selon certains modèles de l'Univers, il n'est jamais apparu, mais existe pour toujours. Cependant, la théorie dominante du Big Bang définit aujourd'hui notre monde comme un "point de départ". Selon les astronomes, l'âge de l'univers est d'environ 13,7 milliards d'années. Si vous remontez le temps, vous pouvez retourner au Big Bang. Que les dimensions de l'Univers soient ou non infinies, la partie observée de celui-ci a des limites, car la vitesse de la lumière est finie. Il comprend tous les emplacements qui peuvent affecter l'observateur de la Terre depuis le Big Bang. La taille de l'Univers observable augmente en raison de son expansion constante. Selon les dernières estimations, il couvre un espace de 93 milliards d'années-lumière.

Un tas de

Voyons ce qu'est l'univers. Les dimensions de l'espace extra-atmosphérique, exprimées en chiffres secs, bien sûr, sont étonnantes, mais difficiles à comprendre. Pour beaucoup, il sera plus facile de comprendre l'échelle du monde qui les entoure s'ils découvrent combien de systèmes similaires au système solaire y intègrent.

Notre étoile et les planètes qui l'entourent ne sont qu'une infime partie de la Voie lactée. Selon les astronomes, la galaxie compte environ 100 milliards d'étoiles. Certains d'entre eux ont déjà découvert des exoplanètes. Ce n'est pas seulement la taille de l'Univers qui frappe - l'espace occupé par sa partie insignifiante, la Voie lactée, inspire le respect. Il faut à la lumière cent mille ans pour traverser notre galaxie!

Groupe local

L'astronomie extragalactique, qui a commencé à se développer après les découvertes d'Edwin Hubble, décrit de nombreuses structures similaires à la Voie lactée. Ses plus proches voisins sont la nébuleuse d'Andromède et les grands et petits nuages \u200b\u200bde Magellan. Avec plusieurs autres «satellites», ils constituent le groupe local de galaxies. Il est à environ 3 millions d'années-lumière d'une formation similaire voisine. Il est même effrayant d’imaginer combien de temps il faudrait à un avion moderne pour parcourir une telle distance!

Observé

Tous les groupes locaux sont séparés par de vastes espaces. La métagalaxie comprend plusieurs milliards de structures similaires à la Voie lactée. La taille de l'univers est vraiment incroyable. Il faut un faisceau lumineux de 2 millions d'années pour voyager de la Voie lactée à la nébuleuse d'Andromède.

Plus un espace est éloigné de nous, moins nous en savons sur son état actuel. La vitesse de la lumière étant limitée, les scientifiques ne peuvent obtenir que des informations sur le passé de ces objets. Pour les mêmes raisons, comme déjà mentionné, la zone de l'Univers disponible pour la recherche astronomique est limitée.

D'autres mondes

Cependant, ce ne sont pas toutes les informations étonnantes qui caractérisent l'Univers. Les dimensions de l'espace extra-atmosphérique dépassent de manière significative la métagalaxie et la partie observable. La théorie de l'inflation introduit un concept tel que le multivers. Il se compose de nombreux mondes, probablement formés simultanément, ne se croisent pas et se développent indépendamment. Le niveau actuel de développement de la technologie ne donne pas d'espoir pour la connaissance de ces Univers voisins. Une des raisons est la même finitude de la vitesse de la lumière.

Les progrès rapides de la science spatiale modifient notre compréhension de la taille de l'univers. L'état actuel de l'astronomie, ses théories constitutives et les calculs des scientifiques sont difficiles à comprendre pour un non-initié. Cependant, même une étude superficielle de la question montre à quel point le monde dont nous faisons partie est vaste et que nous en savons encore peu.