Загадка возраста Вселенной: взгляд астрофизика 0:00
Астрофизик Брайан Китинг в беседе с Лексом Фридманом раскрывает фундаментальные принципы космологии, объясняя, как ученые определяют возраст Вселенной и что на самом деле скрывается за термином «расширение пространства». Несмотря на сложность предмета, Китинг использует наглядные аналогии, чтобы сделать устройство космоса понятным даже для тех, кто не занимается наукой профессионально.
Математика космического расширения 0:13
Основой для определения возраста Вселенной является постоянная Хаббла — важнейший параметр, который характеризует скорость, с которой удаляются друг от друга галактики. По мнению Китинга, суть метода проста:
- Астрономы измеряют скорость движения удаленных галактик относительно Земли.
- За исключением локальной группы (куда входят около 12 галактик из триллионов существующих), практически все остальные объекты стремительно удаляются от нас.
- Если мысленно обратить этот процесс вспять и вычислить момент, когда все галактики находились в одной точке, мы получим искомый возраст Вселенной.
При этом, как отмечает Китинг, локальные гравитационные эффекты в нашей непосредственной окрестности не влияют на общую картину, поэтому их можно игнорировать при решении этого «алгебраического уравнения».
Парадоксы наблюдаемой Вселенной 2:01
Один из самых контринтуитивных фактов, который обсудили собеседники — Вселенная «больше», чем кажется исходя из ее возраста.
- Хотя Вселенная существует 13,8 миллиарда лет, мы можем видеть объекты, расположенные гораздо дальше, чем 13,8 миллиарда световых лет.
- Это происходит потому, что пространство само по себе расширяется, унося фотоны с собой и растягивая их (явление красного смещения).
- В результате, благодаря отсутствию замедления расширения, мы видим объекты, находящиеся на расстоянии около 45 миллиардов световых лет в противоположных направлениях — диаметр наблюдаемой Вселенной достигает 90 миллиардов световых лет.
Брайан Китинг напоминает, что это расширение не касается локальных структур: Бруклин, Солнечная система и наш привычный мир остаются неизменными в своих масштабах.
Что «находится» в пустоте? 5:18
На популярный вопрос о том, «во что» расширяется Вселенная, Брайан Китинг предлагает взглянуть на содержимое пространства с неожиданной стороны. Если взять один кубический сантиметр «вакуума» в глубоком космосе, он окажется вовсе не пустым:
- В каждом таком объеме содержится около 420 фотонов, оставшихся от Большого взрыва (космическое микроволновое фоновое излучение).
- Там присутствуют нейтрино, частицы темной материи и следовые количества обычной материи.
- По словам Китинга, именно эти частицы и поля, заполняющие пространство, являются тем самым «холстом», на котором «написаны» физические законы.
Гравитационные волны и «первичный фотоальбом» 10:37
Обсуждая роль гравитации как самой слабой, но дальнодействующей силы, собеседники перешли к теме гравитационных волн. Китинг объясняет, что сейчас ученые пытаются использовать гравитационные волны, чтобы подтвердить факт «инфляции» — мгновенного расширения Вселенной на самом раннем этапе.
Так как «увидеть» сам момент Большого взрыва невозможно, исследователи планируют использовать космическое микроволновое излучение (CMB) как своеобразную фотопленку, на которой могли «запечатлеться» следы первичных гравитационных волн. Главная сложность, по словам астрофизика, заключается в анализе поляризации фотонов, что требует невероятной точности измерений.
