История нашей лесной шеи в самом космическом из всех масштабов.
«Мы живем в мире, который сузился до соседства, прежде чем он расширился до братства». - Линдон Б. Джонсон
Вопрос о том, откуда мы пришли, - это тот вопрос, о котором мы все задавались вопросом, и, возможно, это самый сложный философский вопрос во всем существовании. Тот факт, что мы вообще можем задавать и задаем этот вопрос, является, пожалуй, самой отличительной чертой, отличающей людей от всех остальных животных. И все же, если мы хотим попытаться ответить на этот вопрос, чтобы понять, откуда мы пришли, мы должны начать с точного изучения того, что и где мы находимся в великой схеме вещей.
Человечеству потребовались тысячи лет, чтобы понять, что Земля круглая, что это всего лишь одна из многих планет, вращающихся вокруг Солнца, и что Солнце всего лишь одна из многих тысяч - а затем миллионов, и затем миллиарды - звезд в нашей галактике.
И менее века назад мы узнали, что огромные спиральные и эллиптические туманности в небе не были ни протозвездами, ни объектами в пределах нашей собственной галактики, а были целыми «островными Вселенными», или галактики сами по себе.
Все галактики, которые мы можем видеть невооруженным глазом:
- Андромеда,
- Треугольная Галактика,
- Большое Магелланово Облако,
- и Малое Магелланово Облако,
относительно близки по большому счету. Эти четыре яркие галактики вместе с примерно 50 другими, более мелкими и тусклыми, составляют нашу местную группу. Эта коллекция отдельных связанных галактик, маленьких и больших, представляет собой наш космический задний двор: наш локальный уголок большой Вселенной.
Есть гораздо большие коллекции как масс, так и звезд. Самые массивные из них вместо того, чтобы содержать несколько триллионов звезд и простираться примерно на 10 миллионов световых лет в поперечнике, содержат массу, в тысячи раз превышающую массу нашей локальной группы, и могут охватывать объемы, в десятки тысяч раз превышающие размеры нашего космоса. район занимает.
Конечно, есть и более мелкие коллекции, в том числе самые экстремальные из всех: галактики в полной изоляции, не связанные ни с чем другим. Эти «полевые галактики» могут существовать все в одиночестве, им суждено бродить по Вселенной в вечном одиночестве.
Что определяет то, что окажется в скоплении, группе или изолировано всем своим одиночеством? Хотите верьте, хотите нет, но история восходит к временам, предшествующим Большому взрыву, к семенам, которые породили саму Вселенную. Чтобы точно рассказать эту историю, мы должны вернуться к самым ранним стадиям известной нам Вселенной, к периоду, когда ткань пространства вообще не состояла из ничего.
Ничто, если подумать о нем с точки зрения физической Вселенной, не так уж и просто. Вы можете подумать об удалении всей материи и антиматерии, всего излучения, всех частиц и античастиц, всей искривленности пространства из-за гравитации и всего, что вы только можете вообразить. Ведь не может быть ничего большего «ничто», чем ткань самого пустого пространства?
И все же, когда вы делаете именно это, вы обнаружите, что пустое пространство само по себе не так уж и пусто, а скорее имеет определенное количество присущей ему энергии, само по себе. Есть несколько разных способов визуализировать это:
- подобно тому, как пары частиц/античастиц появляются и исчезают из существования,
- как плоское море с крошечной «рябью» на нем,
- или как колеблющаяся «пена» пространства, не совсем идеально плоская.
Суть в том, что то, что кажется пустым пространством, вовсе не лишено энергии. На самом деле, в эту эпоху Вселенной пустое пространство обладало огромным количеством присущей ему энергии. Этот период времени был известен как космическая инфляция и привел к периоду экспоненциального расширения Вселенной. И как вы думаете, что за это время произошло с этими квантовыми флуктуациями?
Они тоже растягиваются по всей Вселенной.
Когда инфляция подходит к концу, все эти флуктуации одинаково растягиваются по Вселенной, создавая масштабно-инвариантныйспектр флуктуаций, это означает наличие горячих и холодных точек, соответствующих областям повышенной и пониженной плотности, расположенных на всех масштабах: от наименьшего до наибольшего. А энергия, присущая самому пространству, превращается в материю, антиматерию и излучение, производя горячий Большой Взрыв.
Со временем гравитация и радиационное давление взаимодействуют, создавая во Вселенной закономерность колебаний: закономерность, которую мы видим в остаточном сиянии Большого Взрыва или Космическом Микроволновом Фоне.
Холодные точки - это области с немного большей материей, чем в среднем, а горячие точки - это области с немного меньшей материей, чем в среднем.
Самые большие, «самые холодные» холодные пятна вырастут в самые массивные и плотные скопления (или даже сверхскопления) галактик во Вселенной, а меньшие холодные пятна вырастут в группы или даже отдельные галактики на меньшие масштабы. Горячие точки, напротив, будут «сжиматься», отдавая свое вещество более плотным областям и становясь космическими пустотами или областями пространства с очень небольшим количеством галактик.
В целом, Вселенная становится гигантской космической «паутиной» структуры, со всеми этими особенностями - скоплениями, группами, полевыми галактиками и пустотами - все на виду.
Итак, учитывая все это, что представляет собой наша Местная группа? Он вырос из относительно небольшого «холодного пятна», где плотность вещества была чуть выше средней. Рядом с нами были более крупные холодные точки, которые выросли в Группу Льва, Скопление Девы, а чуть дальше - гигант нашей близлежащей Вселенной: Скопление Кома.
Но ни одна из этих других структур не связана с нами гравитационно; Местная группа особенная, потому что, пока Вселенная расширяется, около 50+ галактик на нашем заднем дворе имеют взаимное притяжение, преодолевающее расширение Вселенной. И со временем, пока темная энергия отталкивает остальную часть Вселенной, делая все другие скопления, галактики и группы в конечном итоге недоступными, все в Местной Группе будет только теснее связываться. Фактически, в течение следующих нескольких миллиардов лет все сольется воедино, а кульминация произойдет примерно через 3-5 миллиардов лет, когда столкнутся две крупнейшие галактики - «Млечный Путь» и «Андромеда».
Результат? Всего через несколько миллиардов лет наша местная группа сольется воедино, превратившись в единую гигантскую эллиптическую галактику.
И все, что дальше? Он будет ускоряться, оставляя нас все быстрее и быстрее. Хотя сейчас наша Местная группа может показаться нам причудливой, всего две неописуемые (и примерно 50 гораздо меньших) галактик во Вселенной, содержащей сотни миллиардов галактик, по мере старения космоса, гигантской эллиптической формы, в которую мы все превратимся - Милкдромеда - будет единственной доступной нам галактикой во Вселенной.
Все это, все галактики, которые мы видим сегодня (и каждый пиксель на изображении ниже сам по себе является галактикой), исчезнут из поля зрения.
Так что взбодритесь! Мало того, что наша Местная группа, какой бы изолированной она ни была, породила такое великолепное разнообразие элементов, звезд, планет и органических комбинаций, что наше существование стало возможным, она дала нам Вселенную, столь грандиозную и захватывающую, что только от нашего местоположение - как бы изолированное и отдаленное оно ни было - мы можем воспринимать всю Вселенную точно такой, какая она есть.
Мы можем точно узнать, откуда мы пришли, где-и-что мы есть и куда мы направляемся. И это действительно нечто замечательное.
Оставляйте свои комментарии на форуме Starts With A Bang в блогах Scienceblogs!