Является ли Вселенная гигантским телескопом?

Из-за расширения пространства Вселенная должна действовать как гигантский телескоп. Чем дальше от нас находятся объекты (за красным смещением г ≈ 1,5 ), тем больше (не меньше!) они должны появиться на небе. Согласно Википедии :

объект «позади» другого того же размера, за пределами определенного красного смещения (примерно z = 1,5), кажется больше на небе

Этот оптический эффект объясняется тем, что расстояние по угловому диаметру уменьшается с расстоянием в расширяющейся Вселенной, будь то открытая, закрытая или плоская:

введите описание изображения здесь

Чем меньше расстояние углового диаметра, тем больше объект появляется на небе. Следовательно, галактики одинакового размера должны казаться наименьшими на небе при красном смещении около г ≈ 1,5 . Ближайшие к нам галактики должны естественным образом казаться больше, потому что они ближе, но, вопреки интуиции, галактики, которые дальше от нас, также должны казаться больше из-за оптических эффектов расширения пространства. Таким образом, Вселенная должна действовать как гигантский телескоп, увеличивающий удаленные объекты тем больше, чем дальше они находятся.

Однако, когда мы смотрим на самые далекие объекты, обнаруженные телескопом Хаббл, с красным смещением в пределах от г "=" 8,6 к г "=" 11,9 , все они кажутся чрезвычайно маленькими на фоне других, тоже очень далеких (но не таких уж и чрезвычайно далеких) галактик Ultra Deep Field:

введите описание изображения здесь

Каково объяснение того, почему более далекие галактики кажутся самыми маленькими на изображении в сверхглубоком поле, в то время как они должны казаться самыми большими в соответствии с формулой расстояния по угловому диаметру ?

д А "=" с ЧАС 0 д 0 2 ( г д 0 + ( д 0 − 1 ) ( 2 д 0 г + 1 − 1 ) ) ( 1 + г ) 2

Мне кажется, вы исходите из того, что УДФ не увеличен. Как вы думаете, насколько большими должны быть галактики на небе без такого увеличения?
@KyleKanos Линейный размер изображения UDF Хаббла составляет около одной десятой диаметра Луны или 11,5 угловых минут в квадрате. Потребовалось бы 13 миллионов таких изображений, чтобы покрыть все небо. Эта анимация показывает относительное увеличение изображения: m.youtube.com/watch?v=K5ZbrDJYP-c - Вопрос об относительных размерах галактик в зависимости от их расстояний, а не об абсолютном увеличении.
я знаю, насколько велика UDF, ваше упоминание об этом не имеет смысла. Я думаю, что понимаю, в чем заключается ваш вопрос, поэтому я сделал комментарий. Кажется, вы думаете, что UDF меньше, чем должно, я действительно спрашиваю, почему вы так думаете.
@KyleKanos Нет, я спрашиваю об относительных размерах более и менее удаленных галактик на одном и том же изображении UDF, а не о размере всего UDF. Самые далекие галактики показаны маленькими квадратиками с г указанные рядом с ними должны, согласно формуле ADD, казаться больше, чем (по крайней мере, некоторые из) менее удаленных (не отмеченных) галактик на том же изображении, но, похоже, это не так. По сути, мне интересно, есть ли у описанной концепции ADD какие-либо экспериментальные доказательства, будь то на этом изображении или на любом другом изображении.
поэтому вставьте «галактики внутри» перед UDF, и вы получите ту же идею. Говорит ли формула ДОБАВИТЬ, что объекты кажутся больше, чем они должны быть, или что каждый последующий объект кажется больше, чем ближайшие объекты?
@KyleKanos Последний. Для любых двух далеких ( г > 1,5 ) объекты одинакового физического размера, ближе к нам тот, который кажется меньше на небе.
Мне кажется, что в вопросе есть фундаментальная ошибка. Если, как вы говорите, "Чем меньше угловой диаметр расстояния, тем больше объект появляется на небе", то эти г "=" 8 , 9 , 10 галактики должны казаться меньше, чем все, кроме г < 0,2 (или около того) галактик, согласно приведенной вами таблице. Таким образом, возникает вопрос, содержит ли UDF Хаббла г < 0,2 галактики, что довольно ясно "нет".
@Allure На диаграмме более высокие точки соответствуют меньшему размеру, видимому в небе. Галактика такого же размера кажется самой маленькой на небе на г ≈ 1,5 . При большем г (дальше) та же галактика должна казаться больше. Итак, высокий г галактики должны казаться больше на фотографии, чем нижняя г галактики, но это не так. В вопросе нет недостатка. Этот вопрос просто очень нелогичен и может сбивать с толку.
@safesphere На scitechdaily.com/… обсуждается недавнее исследование, связывающее ориентацию галактик с осями вращения галактических нитей (при этом оси вращения более крупных галактик ортогональны оси вращения ближайшей нити, а те из меньших галактик нет), что может помочь объяснить расхождение между теорией и наблюдениями, которое вы заметили. Космология Никодема Поплавски, основанная на кручении, которая предполагает уменьшение масштаба между локальными итерациями мультивселенной, также может объяснить это.
В круге всего 360 градусов. Точно так же и стерадиан в сфере ограничено. Так что я не понимаю, как можно увеличить все небо, о чем, кажется, вы говорите. Увеличить что-либо — значит заставить это (или, скорее, его изображение) стянуть глаз под большим углом. «Кажется больше» — расплывчато.
@MatthewChristopherBartsh Да, «кажется больше» в статье Википедии (по состоянию на 4 года назад) относится к большему углу глаза для более далеких галактик по сравнению с более близкими к нам галактиками того же физического размера.

Ответы (1)

Две причины, обе связаны со сравнением подобного с подобным.

  1. Измерение углового диаметра галактики — нетривиальное дело. Где, по вашему мнению, находится край галактики? В то время как расстояние углового диаметра уменьшается при большом красном смещении, расстояние светимости увеличивается по мере ( 1 + г ) 2 д А а поток от галактики уменьшается как ( 1 + г ) − 4 д А − 2 , поэтому очень далекие галактики очень быстро тускнеют. Динамический диапазон, достижимый при отображении «галактик» на г ∼ 10 чрезвычайно ограничен, так что над фоном видны только их яркие ядра или самые яркие области звездообразования.

  2. Маловероятно, что галактики в наши дни или даже в г ∼ 2 что-то вроде галактик, наблюдаемых в г > 6 . Объекты с наибольшим красным смещением — это либо чрезвычайно мощные квазары (при 6 < г < 8 ), где большая часть света исходит от компактного ядра или от вспышек звездообразования в небольших фрагментах протогалактик, которые в конечном итоге сливаются, образуя более крупные галактики, наблюдаемые сегодня во Вселенной.

Например, рекордсмен (или был в какой-то момент) GN-z11 на г "=" 11.1 было обнаружено, что полусветовой радиус составляет всего 0,6 кпк (примерно в 20 раз меньше, чем у Млечного Пути), но скорость звездообразования примерно в 20 раз выше, чем у Млечного Пути (Оеш и др., 2016 ) .

Я вижу ваши замечания по поводу ограниченной точности. Тем не менее, это была бы интересная область исследований. Это также применимо к структурам больше, чем галактики. Например, если геометрия соответствует описанию, более отдаленные (и, следовательно, более крупные) структуры должны казаться не более, а менее однородными. Спасибо за Ваш ответ! +1
@safesphere CMB является примером. Пространственная частота первого акустического пика дает скорость расширения Вселенной и находится (скажем так) в пределах 10% от значения, оцененного по более локальной Вселенной.
Является ли Вселенная гигантским телескопом?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v