Метагалактика

Современные радиотелескопы дают возможность наблюдать объекты, находящихся на расстоянии около 3ּ10⁹ пс=10²⁶ м. Эту наблюдаемую область Вселенной со всеми галактиками и их скоплениями, называют Метагалактикой или нашей Вселенной.

Метагалактика состоит из более 10¹³ галактик. Массы карликовых галактик на 4 порядка меньше, чем Галактика Млечного Пути, а гигантские эллиптические галактики имеют массу на порядок больше.

Галилей впервые сформулировал гравитационный парадокс: бесконечный космос с конечной плотностью массы в каждой точке создает бесконечную силу притяжения. Гравитационный парадокс побудил И. Канта заняться космологическими проблемами. Чтобы объяснить гравитационный парадокс, Кант пришел к идее нестационарности Метагалактики. В 1744 г. швейцарский астроном Ж. Шеро сформулировал фотометрический парадокс: при бесконечной Вселенной и заполнении бесконечным числом звезд, небо должно быть равномерно ярким, однако между звездами наблюдаются промежутки неяркости. После создания теории расширения Вселенной, парадоксы были объяснены.

Масштабы Вселенной в 10²⁵ раз больше, чем масштабы макромира, а макромир около 10¹⁵ раз больше, чем микромир. Метагалактика обладает следующих свойств: 1) при больших масштабах она однородная (>100 Мпа), 2) Метагалактика сильно неравновесная, т. е. она расширяется: галактики удаляются друг от друга, 3) Метагалактика не имеет центра, 4) в Метагалактике не имеется преимущественного направления движения.

Метагалактика расширяется турбулентно. Турбулентное движение приводит к фрагментации материи Метагалактики, т.е. происходит флуктуация плотности. Ученые считают, что флуктуация плотности в эпоху радиации возросла на 17 порядков, а в эпоху газа еще на 17 порядков, следовательно, состояние Метагалактики стало сильно неравновесным.

Сверхзвуковые движения неизбежно порождают ударные волны, которые сжимают газ в отдельных местах, порождая сгущения. Сгущения в дальнейшем могут испытывать гравитационную конденсацию. Однако перепад давления внутри и снаружи сгущения ΔР=Р-Р₀ будет препятствовать сжатию. Если выполняются условия американского астронома Джинса R>R_G= / , где - скорость звука, R – средний размер сгущения, R_G – характерная длина Джинса, тогда сила тяготения превосходит силу давления. При этом сгущение сжимается и нагревается. Сгущения нагреваются до тех пор, пока температура не достигнет 20 млн. градусов. При этой температуре, происходит ядерная реакция превращения водорода в гелий. Происходит взрыв, внешний слой сгущения выбрасывается в космос, а внутренняя часть образует звезду.

ЭдвинХаббл (1929г.) установил закон расширения Метагалактики. Согласно этому закону, скорость удаления галактик растет пропорционально расстоянию до них: υ=HR, где H=75 км/ с называется постоянной Хаббла, R – расстояние от наблюдателя до удаляющейся галактики.

Величина, обратное постоянное Хаббла, t₀=1/H является временем с того момента, когда все вещества галактики были сконцентрированы в одной точке, т.е. это возраст Вселенной. С учетом ошибки определения, величина Н имеет значение от 50 км/с до 100 км/с. Расчеты дает цифры от 10 до 20 млрд. лет. Если взять среднее, тогда возраст Вселенной около 15 млрд. лет. Квазары, обладающие наибольшим красным смещением, на самом деле находятся не на краю Метагалактики, а за его пределами.

Вопросы для самоконтроля

1. Как называют область Вселенной со всеми галактиками и их скоплениями?

2. Сколько галактик содержит Метагалактика?

3. Во сколько раз, больше масса Галактики Млечного Пути относительно массы карликовых галактик?

4. Кто впервые сформулировал гравитационный парадокс?

5. Какая идея возникла у Канта, чтобы объяснить гравитационный парадокс?

6. Кто и когда сформулировал фотометрический парадокс?

7. Чем были объяснены гравитационный и фотометрический парадоксы?

8. Во сколько раз больше, масштабы Метагалактики, относительно макромира?

9. Во сколько раз больше, масштабы макромира, относительно микромира?

10. Какими свойствами обладает Метагалактика?

11. Как расширяется Метагалактика?