Сколько всего галактик?

12 изображений галактики
На этом снимке “Хаббла” показано массивное скопление галактик на расстоянии около 4,6 миллиардов световых лет. Вдоль его границ видны 12 изображений одной и той же галактики PSZ1 G311.65-18.48, которая находится на расстоянии почти 11 миллиардов световых лет. Авторы и права: NASA / ESA / Hubble / Rivera-Thorsen et al.

Галактики представляют собой обширные скопления звёзд и населяют всю нашу Вселенную. Но сколько там галактик? Сосчитать их кажется невыполнимой задачей. Одной из проблем являются обычные числа – как только счёт достигает миллиардов, требуется всё больше времени, чтобы выполнить подсчёт. Другая проблема заключается в ограниченности наших инструментов. Чтобы получить наилучший обзор, телескоп должен иметь большую апертуру (диаметр главного зеркала или линзы) и располагаться над атмосферой, чтобы избежать искажений от земного воздуха.

Возможно, самым резонансным примером этого факта является изображение eXtreme Deep Field (XDF), полученное путём объединения фотографий космического телескопа “Хаббл” за 10 лет. По данным НАСА, телескоп наблюдал за небольшим участком неба при повторных обзорах в общей сложности 50 дней. Что бы закрыть Луну вам нужно держать большой палец на расстоянии вытянутой руки, но что бы закрыть область XDF будет достаточно булавочной головки. Собирая слабый свет в течение многих часов наблюдения, “Хаббл” выявил тысячи галактик, как близких, так и очень далёких, что сделало XDF самым глубоким изображением Вселенной, когда-либо сделанным на то время. Итак, если это единственное маленькое пятно содержит тысячи галактик, представьте, сколько ещё их можно найти в остальной части неба.

Спасибо за интерес к сайту!

Вы можете поддержать проект “Вселенная Сегодня” удобным для вас способом:
Mastercard: 5599 0020 1641 0583
MIR БЕЛКАРТ: 9112 3930 4027 6490
WMZ: Z215342785781


Хотя оценки разных экспертов различаются, приемлемый диапазон составляет от 100 до 200 миллиардов галактик, сказал Марио Ливио, астрофизик из Научного института космического телескопа в Балтиморе, штат Мэриленд. Ожидается, что космический телескоп Джеймса Уэбба предоставит ещё больше информации о ранних галактиках.

Джеймс Уэбб
Художественная иллюстрация космического телескопа Джеймса Уэбба в точке Лагранжа. Авторы и права: ESA.

По словам Ливио, космический телескоп “Хаббл” успешно подсчитывает и оценивает число галактик. Телескоп, запущенный в 1990 году, изначально имел проблемы со своим главным зеркалом, которое было отремонтировано во время визита шаттла в 1993 году. “Хаббл” также прошёл несколько модернизаций и сервисных обслуживаний до последней миссии шаттла в мае 2009 года.

Глубокий космос

В 1995 году астрономы направили телескоп на то, что казалось пустой областью в созвездии Большой Медведицы, и собрали наблюдения за 10 дней. По данным Государственного университета Вебера, в результате на одном кадре было собрано примерно 3000 тусклых галактик 30-й звёздной величины (для сравнения, Полярная звезда имеет примерно 2-ю звёздную величину).

Поскольку телескоп “Хаббл” обновил свои инструменты, астрономы дважды повторили эксперимент. В 2003 и 2004 годах учёные создали “сверхглубокое поле Хаббла”, которое за миллион секунд экспозиции выявило около 10 000 галактик в небольшом пятне в созвездии Печь.

В 2012 году, снова работая с модернизированными инструментами, учёные использовали телескоп, чтобы посмотреть на часть “сверхглубокого поля”. Даже в этом более узком поле зрения астрономы смогли обнаружить около 5500 галактик. Исследователи назвали его “чрезвычайно глубоким полем”.

Телескоп "Хаббл"
Снимок космического телескопа “Хаббл”, который был получен в 2009 году во время его обслуживания. Авторы и права: NASA.

В целом, данные “Хаббла” показывают, что во Вселенной существует примерно 100 миллиардов галактик или около того, но это число, вероятно, увеличится примерно до 200 миллиардов по мере совершенствования технологий телескопостроения.

Считая звёзды

Какой бы инструмент ни использовался, метод оценки числа галактик один и тот же. Вы берёте часть неба, запечатлённую телескопом (в данном случае “Хабблом”). Затем – используя отношение кусочка неба ко всей Вселенной – вы можете определить количество галактик во Вселенной.

“Это предположение основано на том, что Вселенная однородна”, – сказал Ливио. “И у нас есть веские основания подозревать, что это так. Это космологический принцип”.

Принцип восходит к общей теории относительности Альберта Эйнштейна. Эйнштейн говорил, что гравитация – это искажение пространства и времени. Имея в руках это понимание, несколько учёных (включая Эйнштейна) попытались понять, как гравитация влияет на всю Вселенную.

“Материя во Вселенной однородна и изотропна при усреднении на очень больших масштабах. Это называется космологическим принципом”, – заявили представители НАСА.

Одним из примеров действия космологического принципа является космический микроволновый фон (CMB), излучение, которое является остатком ранних стадий существования Вселенной сразу после Большого взрыва. Используя такие инструменты, как Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (НАСА), астрономы обнаружили, что реликтовое излучение практически одинаково, куда бы вы ни посмотрели.

Изменится ли число галактик?

Измерения расширения Вселенной – путём наблюдения за галактиками, удаляющимися от нас – показывают, что ей около 13,82 миллиарда лет. Однако по мере того, как Вселенная становится старше и больше, галактики будут удаляться всё дальше и дальше от Земли. Это затруднит их наблюдение в телескопы.

До Большого Взрыва
Иллюстрация, показывающая эволюцию Вселенной, начиная от Большого Взрыва слева, и до появления космического микроволнового фона. После образования первых звёзд заканчиваются космические тёмные века, за которыми следует образование галактик. Авторы и права: CfA / M. Weiss.

Вселенная расширяется быстрее скорости света (что не нарушает ограничение скорости света, потому что расширяется сама материя). Кроме того, Вселенная расширяется с ускорением.

Именно здесь в игру вступает концепция “наблюдаемой Вселенной” – Вселенной, которую мы можем видеть. По словам Ливио, через 1–2 триллиона лет появятся галактики, которые мы не сможем увидеть с Земли.

“Мы можем видеть свет только от тех галактик, у которых было достаточно времени, чтобы достичь нас”, – сказал Ливио. “Это не значит, что это всё что есть во Вселенной. Отсюда и понятие наблюдаемой Вселенной”.

Галактики также меняются со временем. Млечный Путь находится на пути к столкновению с соседней галактикой Андромеды, и обе сольются примерно через 4 миллиарда лет. Позже другие галактики в нашей Местной группе – ближайшие к нам галактики – в конечном итоге объединятся. По словам Ливио, жителям этой будущей галактики предстоит наблюдать гораздо более тёмную Вселенную.

А как насчёт других Вселенных?

Существуют теории, согласно которым, ранняя Вселенная раздуваясь, создавала отдельные “карманы”, что приводило к появлению других Вселенных. Эти разные области могут расширяться с разной скоростью, включать в себя другие типы материи и иметь другие физические законы.

Мультивселенная
Иллюстрация, показывающая мультивселенную, в которой наша Вселенная лишь одна из многих. Авторы и права: Jaime Salcido/simulations by the EAGLE Collaboration.

Ливио указал, что в этих других Вселенных могут существовать галактики, но сейчас у нас нет возможности узнать наверняка. Таким образом, число галактик может быть даже больше 200 миллиардов, если рассматривать другие Вселенные.

Вклад Уэбба

Астрономы смогут уточнить число галактик в нашей собственной Вселенной с запуском космического телескопа Джеймса Уэбба. “Хаббл” может увидеть галактики, которые образовались примерно через 450 миллионов лет после Большого взрыва. Используя телескоп Джеймса Уэбба, астрономы смогут заглянуть на 200 миллионов лет после Большого взрыва.

“Изучая некоторые из самых ранних галактик и сравнивая их с сегодняшними галактиками, мы, возможно, сможем понять их рост и эволюцию. “Уэбб” также позволит учёным собрать данные о типах звёзд, существовавших в этих очень ранних галактиках”, – заявили в НАСА.

Учёных также интересует роль, которую тёмная материя играет в образовании галактик. Эта странная материя составляет большую часть Вселенной – около 80 процентов. Хотя тёмная материя невидима, исследования галактик, проведённые ещё в 1950-х годах, показали, что в них присутствует гораздо больше массы, чем можно было увидеть невооружённым глазом.

Скопление
Масса галактик в скоплении Abell 2744 составляет менее пяти процентов от общей массы. Газ (около 20 процентов) настолько горячий, что светит только в рентгеновских лучах (выделен красным). Невидимая тёмная материя (около 75 процентов массы) здесь окрашена в синий цвет. Авторы и права: NASA / EKA.

Мощные зеркала Уэбба позволят учёным изучить процессы формирования галактик, а также роль тёмной материи в них. Хотя эти данные не дадут прямого ответа на вопрос, сколько галактик во Вселенной, они помогут учёным лучше понять процессы, происходящие при формировании галактик, что, в свою очередь, улучшит модели описывающие галактическое население.

Присоединяйся

Вы могли пропустить:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Нам нужна ваша поддержка!


Спасибо за интерес к моему сайту!
Я буду рад любой помощи некоммерческому проекту “Вселенная Сегодня”. Благодарю за понимание.

Реквизиты:
Mastercard: 5599 0020 1641 0583
MIR БЕЛКАРТ: 9112 3930 4027 6490
WMZ: Z215342785781