Есть ли космологическое красное смещение внутри Млечного Пути?

Космологическое красное смещение основано на идее, что Вселенная расширяется. Когда Вселенная удваивается в размере или масштабном коэффициенте, длина волны света удваивается. Но Млечный Путь не расширяется, поэтому я предполагаю, что внутри Млечного Пути нет космологического красного смещения? Конечно, есть красное доплеровское смещение.

Увидев первые 5 ответов, которые, похоже, подтверждают мою догадку, теперь я собираюсь добавить следствие. Эффект Доплера не имеет почти ничего общего с космологическим красным смещением за пределами нашего местного скопления галактик. Это тоже правильно? Что делает Хаббла очень удачливым.

Ответы (5)

Ваша догадка верна. Составляющие Млечного Пути, а также близкие карликовые галактики, такие как Магеллановы облака, образуют гравитационно связанную систему и, следовательно, рассматриваются как единая система, отделенная от хаббловского потока. Это произошло потому, что средняя плотность энергии в этой системе в какой-то момент космологической истории стала намного больше, чем средняя плотность энергии во Вселенной (для более подробной информации см. обзоры о структурообразовании). (Конечно, вся система по-прежнему является частью расширения в том смысле, что расстояние до далеких галактик увеличивается). галактики.

«Составные части Млечного Пути и даже близкие карликовые галактики…», вероятно, даже соседние галактики (например, M31). Насколько мне известно, скопления галактик все еще связаны гравитацией, поэтому никакого космологического красного смещения быть не должно.
@Jonas Вы, скорее всего, правы, учитывая, что M31 даже приближается к Млечному Пути. Я не был уверен, какие самые далекие объекты все еще гравитационно связаны с Млечным Путем. Может быть целое скопление галактик; но я решил просто высказать то, в чем был абсолютно уверен. :-)

Даже если Млечный Путь расширяется вместе с потоком Хаббла (а большинство космологов считают, что это не так), это расширение трудно измерить.

Размер Млечного Пути д примерно 10 21 м .

С использованием

в "=" ЧАС д

с постоянной Хаббла в единицах СИ около 2 × 10 18 с 1

означает, что даже далекая звезда в Млечном Пути будет иметь красное смещение, соответствующее движению примерно 2000 г. м с 1 . Однако пекулярные скорости звезд обычно в сто раз выше, например, считается, что Солнце движется относительно Млечного Пути со скоростью 250 км с 1 .

Космологические красные смещения используются для определения расстояний до звезд и т. д., которые находятся достаточно далеко, чтобы пекулярными скоростями можно было пренебречь.

Было бы интересно увидеть результаты будущего эксперимента, в котором пытались «усреднить» пекулярные движения миллионов звезд в Млечном Пути, чтобы увидеть, существует ли космологическое красное смещение.

Кажется, что на данный момент среди космологов существует консенсус в том, что его не существует.

На самом деле это было бы легко измерить. расширение на 2 км/с было бы огромным эффектом. Пекулярная скорость не является правильным термином для того, что в 100 раз больше, чем это - это орбитальная скорость, которую вы цитируете. Расширение можно было увидеть перпендикулярно тому, где «пекулярные скорости» больше похожи на 10 км/с для радиального движения или перпендикулярно плоскости Галактики.
@ProfRob В движении есть нечто большее, чем простая орбитальная модель. Последние данные GAIA также показывают высокие радиальные компоненты arxiv.org/abs/1804.09380 цитата из реферата: «Карты показывают сложность и богатство поля скоростей галактического диска. Мы наблюдаем потоковые движения во всех компонентах скоростей а также закономерности в дисперсии скоростей».
Было бы легко обнаружить систематическое расширение звезд по галактике со скоростью 2 км/с . Большинство звезд в диске Млечного Пути имеют почти круговые орбиты и малые лучевые скорости.
@ProfRob Ссылка была бы интересна, если бы это простое измерение было выполнено и, по-видимому, наложило ограничения на любое общее расширение или сжатие Млечного Пути.
Честная оценка. Я не могу легко найти что-либо. Но учитывая, что типичная точность скорости по лучу зрения на звезду от Гайи составляет 2 км/с, и у вас могут быть тысячи и тысячи звезд в выборке, скажем, на луче зрения за пределами галактики, и все они будут иметь расстояния. Если бы сигма дисперсии составляла 10 км/с, то систематический градиент 0,075 км/с на кпк должен был бы обнаруживаться при разбросе скоростей в пределах 10-20 кпк. Но если бы распределения имели различные r-зависимые асимметрии, это было бы сложно. Я снимаю свое возражение и предлагаю, чтобы его можно было измерить.

Нет.

Космологическое расширение (и, следовательно, красное смещение) вызваны общей теорией относительности. Мы понимаем это через метрику Фридмана-Лемэтра-Робертсона-Уокера, которая описывает однородную изотропную Вселенную.

Но вы можете заметить, что Вселенная не кажется однородной или изотропной. Некоторые части плотнее других, например, галактики. И когда вы посмотрите вокруг, вы даже можете возразить, что галактики не совсем одинаковы, поэтому они не могут быть изотропными.

Но если вы посмотрите на Вселенную с точки зрения огромного существа Гигапарсека (в 1000 раз больше, чем галактические системы Мегапарсека), галактики и неоднородности кажутся как песок на пляже (мы в 1000 раз больше миллиметровых песчинок) или атомы в воздухе. . Это способ проиллюстрировать, что в достаточно большом масштабе Вселенная кажется однородной и изотропной и может быть хорошо описана метрикой FLRW.

Космологическое расширение Вселенной зависит от предположений, и эти предположения справедливы в больших масштабах, но не в малых. Следовательно, предсказание общей теории относительности состоит в том, что будет расширение в тех больших масштабах, где эти предположения верны, но не обязательно расширение в малых масштабах, где эти предположения не верны. И если бы у вас был достаточно большой компьютер, чтобы смоделировать уравнения общей теории относительности в Млечном Пути, вы бы не обнаружили космологическое красное смещение (так считает большинство космологов).

Если бы все расширялось с расширением Большого взрыва, звезды друг от друга, планетарные системы, атомные системы, ядерные системы, то не было бы возможности измерить расширение, потому что единицы измерения, которые ученые используют для измерения, также изменились бы (без нашей возможности воспринимать его) после расширения.

Гипотеза, позволяющая измерить расширение, состоит в том, что расширение не может повлиять на связанные состояния четырех известных сил . Это позволяет рассматривать галактики и звезды внутри них как связанные гравитационные состояния, не меняющие размер, и позволяет измерять расширение и инфракрасные смещения.

Так что это не вопрос консенсуса и убеждений, это неизбежная аксиома модели Большого Взрыва, которая соответствует наблюдаемым данным. На данный момент это подтверждается всеми известными наблюдениями. Таким образом, гипотеза распространяется на связанные состояния трех других сил, которые связывают сильнее, чем гравитация.

Возможно, будущие наблюдения и измерения могут показать расхождения с этой гипотезой, тогда придется использовать модифицированный Большой взрыв, хотя я думаю, что аргумент «как можно наблюдать какие-либо изменения при изменении единиц измерения» придется рассмотреть.

Я нахожу ваш ответ запутанным. Что это за «гипотеза», которую вы говорите, предполагает, что «связанные состояния четырех известных сил не могут быть затронуты расширением»? Те же самые уравнения, полученные в контексте ОТО, которые описывают расширение Вселенной, говорят нам, что части Вселенной с гораздо более высокой плотностью энергии не будут участвовать в расширении, а коллапсируют, в то время как гравитация и электромагнетизм учитываются одновременно. рассказывают нам, как некоторые из этих коллапсирующих объектов могут образовывать звезды. Так где же нужна какая-либо гипотеза, которая «распространяется на связанные состояния трех других сил»?
Я имею в виду следующее: ваш ответ, кажется, предполагает, что, хотя ОТО/космология может объяснить расширение Вселенной, существует дополнительная гипотеза, необходимая для объяснения того, почему Галактика, Солнечная система, Земля и т. д. не расширять. Но это не так. Это НЕ «аксиома» модели Большого взрыва, что «связанные состояния не подвержены влиянию расширения», и это также НЕ постулируется для соответствия наблюдениям (поскольку это не постулируется ). Как раз наоборот: то, что «связанные состояния», такие как Галактика, не принимают участия в расширении, является неизбежным предсказанием теории.
@Koschi «не будет принимать участие в расширении», примечание, это не общий, а особый способ объединения некоторых материй. Это не предсказание теории о том, что после их слияния не происходит расширения. Мой аргумент состоит в том, что если бы все расширилось, то не было бы способа узнать это из-за определений наших измерений. Я должен аксиоматически утверждать в теории, что то, что объединилось в связанное состояние, больше не расширяется.
Извините, но вынужден с вами не согласиться. Это предсказание теории о том, что сверхплотные области, которые возникли как небольшие флуктуации однородной плотности энергии, будут формировать гравитационно связанные объекты и, следовательно , отделятся от расширения. Посмотрите, например, здесь: arxiv.org/pdf/astro-ph/9403011.pdf Что еще мы должны подразумевать под «гравитационно связанными»? Конечно, если бы ВСЕ, т. е. даже атомы, расширялись бы равномерно, мы бы этого не заметили (что в любом случае сделало бы это нефизическим, я думаю). Но я не знаю ни одной теории, которая предполагает это.

Техническое обсуждение этого типа вопросов с многочисленными ссылками на другие работы см. в разделе «О влиянии глобального космологического расширения на локальную динамику в Солнечной системе» https://arxiv.org/abs/gr-qc/. 0602098

и

«Влияние космологического расширения на локальные системы» https://arxiv.org/abs/astro-ph/9803097 .

В этих статьях обсуждаются проблемы определения измерений в рамках общей теории относительности и показано, что общее космологическое расширение оказывает чрезвычайно малое влияние (но не нулевое) на масштаб Солнечной системы.