Как быстро расширяется Вселенная?

Я слышал несколько теорий, утверждающих, что Вселенная расширяется быстрее скорости света, другие утверждают, что Вселенная расширяется тем быстрее, чем дальше вы ее измеряете. Что из этого верно и как вы это доказываете (математически)? Более того, правильно ли это означает, что в конечном итоге галактики будут так далеко и будут двигаться так быстро, что мы никогда их больше не увидим?

Заранее спасибо!

Ответы (4)

Оба варианта верны, хотя первый можно немного пояснить. Однако я не буду давать вам математическое доказательство; Вместо этого я буду играть с персонажами.

Давайте предположим, ради мысленного эксперимента, что:

  • Скорость света 5 знаков в секунду;
  • наша вселенная расширяется со скоростью 1 символ на 5 символов в секунду.

Это наша текущая Вселенная, и мы запускаем фотон из тела A, направляя его в тело E. (Пространство, создаваемое каждую секунду, отмечено #символом.)

T=0s A----B----C----D----E           Bodies
     *                               Photon     - 19 chars to E
T=1s A--#--B--#--C--#--D--#--E 
      --#--*                                      17 chars to E
T=2s A--#---B-#----C#-----#D----#-E 
      --#-----#-*                                 17 chars to E
T=3s A--#----B#-----#-C---#----D#-----#-E 
      --#-----#-----#*                            18 chars to E
T=4s A--#-----#B----#----C#-----#---D-#-----#--E 
      --#-----#-----#-----#*                      19 chars to E

Я знаю, что график не слишком детализирован, а генерация пространства распределена неравномерно. Я извиняюсь за это, но это ради демонстрации.

Заметьте, что в T=2какой-то момент между А и фотоном уже образовалось пространство. Но это не имеет значения: E находится на горизонте событий, и фотон никогда не достигнет ее, потому что пространство, образующееся между фотоном *и телом E, равно или превышает скорость света.

При любой положительной скорости расширения будет горизонт событий — точка, в которой накопленное расширение пространства больше, чем пространство, которое может пройти частица, движущаяся со скоростью света.

Галактика, находящаяся изначально, скажем, в 1000 символов от А при Т=0, будет иметь ошеломляющую температуру 1200С при Т=1 — это в 40 раз больше нашей скорости света.

При T = 16 с B (который прошел исходный фотон при T = 1) будет сидеть точно там, где E был относительно A, а при T = 17 выпадет из нашего горизонта событий. Новый фотон, испущенный А, никогда не достигнет его.

Я очень подозреваю об этом. Это напоминает мне самый известный парадокс Зенона об Ахиллесе и черепахе . Мне очень любопытно, как будет выглядеть функция расстояния во времени. Звучит как какая-то странная периодическая функция.

Предполагалось, что это будет больше комментарий, чем ответ, но, поскольку я не могу комментировать из-за отсутствия репутации, я потрачу здесь несколько слов. Во-первых, упомянутые вами «теории» не противоречат друг другу.

Мы знаем простой закон Хаббла :

в знак равно ЧАС Д

куда в - скорость удаления галактики, ЧАС постоянная Хаббла, Д - расстояние рассматриваемой галактики. Это означает, что чем дальше галактика, которую вы наблюдаете, тем быстрее эта галактика удаляется. В какой-то момент он станет быстрее света (или сверхсвета ). В какой-то момент пространство между нами и излучателем света будет увеличиваться так быстро, что свет никогда не сможет достичь нас, и это сделает эти объекты невидимыми. Действительно, все, что мы можем наблюдать, по определению является нашей наблюдаемой Вселенной . Со временем это число увеличивается, но все же некоторые объекты остаются невидимыми навсегда. Самое первое, что вы упоминаете, я полагаю, вы должны выразить это более правильно, поскольку лучше говорить о скорости расширения Вселенной (а не о скорости), а это дается постоянной Хаббла, около 70 к м / с / М п с . Позаботьтесь о единицах этой «константы», и вы поймете, почему этот аргумент не так интуитивен. Пожалуйста, подождите более опытных людей, так как это было лишь очень грубое изложение концепций космологии.

И относительность здесь не применима? Я предполагаю, что в какой-то момент объекты должны иметь одинаковую скорость независимо от расстояния благодаря концепции относительности.

Вселенная расширяется со скоростью около 70 км/с на Мегапарсек согласно закону Хаббла . Это означает, что скорость удаления двух объектов друг от друга пропорциональна их расстоянию. В одном мегапарсеке это 70 км/с. Это среднее значение, которое не обязательно сохранять для каждого отдельного объекта.

Разделив скорость света около 300 000 км/с на постоянную Хаббла, вы получите, что объекты, расположенные дальше, чем примерно 4300 мегапарсеков, удаляются друг от друга быстрее, чем скорость света.

Расширение измеряется красным смещением спектров, что означает смещение линий поглощения и излучения. Вместе с оценками расстояния, основанными на нескольких методах, можно оценить расширение на расстояние, т.е. постоянную Хаббла.

Наблюдаемая Вселенная имеет диаметр 879 873 000 000 000 000 000 000 километров. Используя среднюю измеренную постоянную Хаббла 75 километров в секунду на мегапарсек (30 800 000 000 000 000 000 км) для расширения пространства, вы можете рассчитать скорость расширения всей Вселенной, и это число равно 2 113 636 километров в секунду. Это говорит о том, что расширение Вселенной по всему диаметру происходит в 7,05 (+/-2,33) раза быстрее скорости света.

  • Диаметр Вселенной 93 000 000 000 световых лет Мегапарсек 3 300 000 световых лет
  • ((Диаметр Вселенной / Мегапарсек = 28 182) x 75 км/с) = 2 113 636 км/с или в 7,05 раз больше скорости света.
  • Это означает, что Вселенная расширяется на 0,00000000000000000000008 % каждый земной год.

Локально это получается...

Млечный путь должен расширяться со скоростью 3,46 километра в секунду или 108 988 052 километра в год. (используя 75 килобит в секунду - в пределах погрешности)

Сейчас есть несколько статей, сообщающих о косвенном, но измеримом локальном увеличении пространства. В одной рецензируемой статье, опубликованной в 2015 году в периодическом издании Gravitation and Cosmology , говорится, что измеренное воздействие на орбиту Земли составляет около 5 метров в год (около 1/2 постоянной Хаббла). Проявления темной энергии в Солнечной системе Проявления темной энергии в Солнечной системе система

Научное обозначение чисел сделало бы этот пост более читабельным.