Пузырь Хаббла как физическая гипотеза

Пузырь Хаббла как физическая гипотеза

Пузырь Хаббла как физическая гипотеза

Определение 1

Пузырь Хабла – это гипотеза о существовании некоего физического явления, позволяющая объяснить различия в величине постоянной Хаббла при измерении двумя разными методами, принятыми за стандартные.

Наличие пузыря Хаббла позволяет объяснить, почему получают разные результаты при измерении скорости расширения Вселенной.

Гипотезу о пузыре Хаббла выдвинули физики – теоретики университета Гейдельберга. Сотрудничая с учеными из Голландии немецкие ученые построили модель в соответствии с которой Млечный Путь рассматривается находящимся в пузыре, полагая, что данная модель сможет помочь в объяснении разных результатов измерения спутника $Plank$.

Постоянная Хаббла

Наша Вселенная расширяется со времен Большого Взрыва. Данный процесс продолжается, при этом галактики удаляются от Млечного Пути. Скорость расширения Вселенной называют постоянной Хаббла. Она является определяющей в свойствах Вселенной. Современная наука пытается определить точное значение этой постоянной уже потому, что константа Хаббла определяет возраст Вселенной.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Считают, что расширение Вселенной доказано еще в 1929 году. Полагают, что расстояние между галактиками неизменно увеличивается, и это очень важный факт в понимании мироустройства.

Проблема нахождения постоянной Хаббла является крайне значимой, так как от ее значения зависят:

  • масштабы Вселенной,
  • ее средняя плотность,
  • ее возраст.

Считая, что все галактики изначально находились в одной точке, расширение Вселенной происходит с одной скоростью, то величина, обратная константе Хаббла, дает «экспансионный» возраст Вселенной.

Замечание 1

В настоящее время считают, что расширение Вселенной идет с постоянной скоростью по пространству, но не по времени. В этой связи определение возраста Вселенной, описанным выше методом не актуально.

Так, важнейшими задачами наблюдений на Земле и в Космосе становятся:

  1. Нахождение постоянной Хаббла.
  2. Определение ее связи со временем.

В 1929 году была опубликована статья Хаббла «Связь между расстоянием и лучевой скоростью внегалактических туманностей», в которой он указывал на линейную зависимость между скоростью разбеганием галактик и их расстоянием (ныне это закон Хаббла).

Хаббл понимал значимость своего вывода, так как связь скорости и расстояния может дать численные данные для выяснения общей кривизны пространства.

Прямым доказательством истинности вывода о том, что далекие объекты обладают большим красным смещением, стали исследования кривых блеска и спектров далеких Сверхновых.

Закон связывающий прямую пропорциональность между красным смещением линий в спектре и расстоянием, в общем виде записывают:

$cz=v=Hr (1),$

где $c$ — скорость света; $z$ — расстояние; $v$ — лучевая скорость; $H$ — постоянная Хаббла.

Этот новый закон (1) природы был объяснен при помощи моделей на основании ОТО еще до его незыблемого установления.

В настоящее время используют два основных метода для нахождения константы Хаббла:

  1. Измеряя параметры реликтового излучения.
  2. Вычисляя расстояния до галактик по светимости наблюдаемых в них цефеид. Еще Хаббл понял, что самые яркие галактические скопления – это огромные эллиптические галактики – они обладают практически одинаковыми размерами. Для них можно построить зависимость видимых величин и красного смещения. При определении хотя бы одной из них, эта зависимость позволит определить константу Хаббла. Светимость самой яркой галактики в скоплении можно найти, если знать расстояние хотя бы одного скопления.

Использование этих разных методов дает различные величины константы.

  • Так, в первом случае получают $H=66,93 \pm 0,62 (\frac{\frac{км}{с}}{Мпк}).$
  • Во втором случае имеем $H=73,24 \pm 1,74 (\frac{\frac{км}{с}}{Мпк}).$

Противоречивые мнения по поводу гипотезы о Пузыре Хаббла

В 1998 году Зехави проводил наблюдения сверхновых типа $SNe la$. Данные звездные объекты используются для определения расстояния до удаленных тел. Они стали ключевыми в первых гипотезах о темной энергии.

По данным ученого локальные скорости красного смещения различаются со скоростями в иных частях Вселенной.

Зехави исследовал полученные пекулярные скорости $44 SNe la$ для проверки гипотезы о наличии локального войда. При этом сделал вывод о том, что:

  1. Земля расположена внутри области пространства с малой плотностью вещества. Недостаток в плотности составил почти 20%.
  2. Эта область окружена плотной оболочкой (то есть пузырем).

Замечание 2

Войдами (пустотами) во вселенной называют пространственные области между нитями галактик, в которых практически отсутствуют галактики или их скопления. Плотность материи в таких областях в десятки раз меньше, чем средняя плотность вещества Вселенной.

В начале XXI века ученые активно начали заниматься поисками фактов, подтверждающих или опровергающих существование Пузыря Хаббла.

Как уже отмечалось, имеются два стандартных метода измерения константы Хаббла, но они дают разные результаты.

Пытаясь объяснить полученное различие, ученые из Гейдельберга взяли за основание то, что причиной расхождения является какое-то физическое явление, а не ошибка в измерениях.

Они предположили, что пузырь – это область пространства Космоса, имеющая более низкую плотность вещества. Ученые предположили, что наблюдатель находится внутри пузыря.

При этом материя вне пузыря станет притягивать находящиеся около пузыря галактики так, что заставит их перемещаться с большей скоростью, чем средняя скорость движения галактик. Тогда наблюдатель получит увеличенную величину постоянной Хаббла, в применении к окружению наблюдателя, а не ко всей Вселенной.

Исследователи уже уменьшили разницу в значениях скорости расширения Вселенной и продолжают свои работы.

Первоначально считалось, что пузырь Хаббла обладает сферической формой. Но возможно он ассиметричен, учет этой асимметрии даст возможность получить еще более точные результаты.

В 2007 году Конли сравнивали цветовые данные $SNe la$ учитывая влияние космической пыли в иных галактиках. Был сделан вывод об отсутствии локального войда.

Мосс в 2010 году исследовал данные о сверхновых и спектр реликтового излучения склонялся к отсутствию Пузыря Хаббла.

Источник: https://spravochnick.ru/fizika/fizicheskie_gipotezy/puzyr_habbla_kak_fizicheskaya_gipoteza/

Туманность Пузырь

Пузырь Хаббла как физическая гипотеза

Объекты глубокого космоса > Туманности > Туманность Пузырь

Необычная эмиссионная туманность Пузырь созвездия Кассиопея: звезда Вольфа-Райе, часть молекулярного облака, факты, расстояние от Земли, описание с фото Хаббла.

Туманность Пузырь (NGС 7635) – эмиссионная туманность, удаленная на 7100-11000 световых лет. Проживает в Кассиопеи, а по кажущейся величине достигает 10.

Наименование досталось из-за формы, созданной стремительным ветром от юной массивной и раскаленной звезды Вольфа-Райе SAO 20575. Она вытолкнула внешние слои и сформировала туманность.

Диаметр – 10 световых лет. Величина звезды – 8.71, а по массе в 44 раза превосходит солнечную. Своими лучами она ионизирует оболочку пузыря, вызывая свечение туманности.

Туманность Пузырь находится возле крупного молекулярного облака в том же направлении, что и М 52 (недалеко от черты с Цефеем), на территории созвездия Кассиопея.

Туманность Пузырь (NGC 7635)

Ищите в 35 угловых минутах юго-западнее М 52. Молекулярное облако вмещает расширяющуюся туманность и даже получает свет от ее центральной звезды.

Появилась 300000 лет назад. Вытолкнутый материал отдалился от звезды, наладил контакт с молекулярным облаком и начал формировать пузырь. Вы можете внимательно рассмотреть туманность Пузырь созвездия Кассиопея на фото телескопа Хаббл.

26-летие работы телескопа Хаббл решили отпраздновать прекрасным изображением Туманности Пузырь (NGC 7635). Она сформировалась после взрыва массивной звезды в центре. Хаббл круглый год путешествует вокруг Солнца вместе с Землей и все это время улавливает невероятные космические сокровища.

Снимок туманности широкоугольной камерой 3 напоминает, что Хаббл – первый инструмент в исследовании глубокой Вселенной. Туманность Пузырь простирается на 7 световых лет (в 1.5 раз больше дистанции Солнце-Альфа Центавра) и удалена на 7100 световых лет (в Кассиопеи).

Звезда, ответственная за появление туманности, превосходит нашу по массивности в 45 раз. Газ так сильно накаляется, что вырывается в пространство в виде звездного ветра, чье ускорение достигает 4 миллиона миль в час. Мощный поток сметает остывший межзвездный газ, создавая внешние границы пузыря.

Оболочка увеличивается в размерах и врезается в плотные участки холодного газа. Это приводит к тому, что звезда резко смещается с центра. Слева сверху – плотные столбы остывшего водорода в газообразном состоянии. Он покрыт пылью и эти линии можно заметить практически вплотную к пузырю.

Газовая температура поднимается до различных отметок, что можно зафиксировать в цветовой гамме: синий (кислород), желтый (водород и азот). Эти столбы напоминают Столпы Творения в Туманности Орла. Их освещает ультрафиолетовое свечение яркой звезды в пузыре. В 1787 году туманность нашел Уильям Гершель.

Ее создала звезда SAO 20575, истратившая большую часть водорода. Сейчас сплавляет гелий в более тяжелые элементы. Возраст – 4 миллиона лет. Полагают, что через 10-20 миллионов лет она взорвется как сверхновая. Телескоп Хаббл отобразил туманность в видимом свете с невероятной яркостью (февраль, 2016).

Цвета важны, так как помогают разобраться в динамике системы: синий – кислород, зеленый – водород и красный – азот. Это один из немногих объектов, за которым Хаббл наблюдал при помощи разных инструментов. В сентябре 1992 года использовали широкоугольную планетарную камеру, а в апреле – широкоугольную планетарную камеру 2

Звезда SAO 20575 не прекращала движения и через некоторое время сместилась с центра туманности. В 8-10-дюймовом телескопе можно заметить слабую оболочку звезды. Ее очень сложно рассмотреть из-за низкой поверхностной яркости. Форма туманности показывается в 16-18-дюймовый инструмент. Недалеко можно заметить другие туманности: М 52 и Sh2-161.

Туманность Пузырь

Факты о туманности Пузырь

В 1787 году туманность Пузырь заметил Уильям Гершель. Класс звезды – О6.5. По абсолютной величине достигает -5.5, а кажущаяся – 8.71. Ее радиус в 15 раз превосходит солнечный, так же ее уровень светимости в 398000 раз выше. Поверхностная температура поднимается к отметке в 37500 К.

Она классифицируется как звезда Вольфа-Райе. Это О-тип, завершающий существование во взрыве сверхновой. Наделена очень быстрым ветром и вырабатывает мощный энергетический поток. Перед взрывом успевает растратить 2/3 массы.

Класс именован в честь Чарльза Вольфа и Жоржа Райе, которые впервые описали эту категорию в 1867 году. В нашей галактике проживает примерно 300 таких объектов.

На снимке Хаббла показана расширяющаяся газовая оболочка, внутри которой проживает массивная звезда. Она сформирована под действием мощных ветров и выброшенного материала. Яркая звезда (слева) массивнее Солнца в 20 раз и освещает всю туманность. Ветер «разрывает» материал (газ и пыль) и формирует подобие пузыря.

Именно поэтому объект наименовали Туманностью Пузырь (NGC 7635). Она простирается на 10 световых лет. В кадр попала лишь часть. Внизу справа видите газовое свечение – плотный участок, откуда вырываются звездные лучи. Радиация подпитывается газом и создает структурные особенности.

Это также приводит к тому, что газ начинает светиться

Здесь Туманность Пузырь отображена в большем объеме. Слева – национальная оптическая астрономическая обсерватория, а справа – телескоп Хаббл. Если во втором случае мы можем полюбоваться формой переливающегося пузыря, то в первом показан масштабный облачный комплекс вместе с двумя крупными оболочками вокруг массивной центральной звезды

Ссылки

Объекты глубокого космоса

Источник: https://v-kosmose.com/tumannosti/tumannost-puzyir/

Пузырь Хаббла — .. гипотетические астрономические объекты .

Пузырь Хаббла как физическая гипотеза
English version: Hubble bubble (astronomy)

Хаббл баббл-это астрономический термин, означающий «отклонение местного значения постоянной Хаббла от глобального среднего значения» или «местный монополя в своеобразное поле скоростей, что может быть вызвано наличием локальной пустоты в распределении материи».

Постоянная Хаббла, названный в честь астрофизика Эдвина Хаббла, чья работа охватывает проблему расширения Вселенной является мерой скорости, с которой расширяется. В соответствии с принципом Коперника, Земля не находится в центре, с некоторыми особенностями ситуации.

из-за этого, можно ожидать, что постоянная Хаббла, если она измерена в любой точке Вселенной будет иметь такое же значение.

С другой стороны, если Земля была в пределах или недалеко от центра региона межзвездное пространство имеет очень низкую плотность относительно пустой, более плотное вещество вне зоны сильно привлекающие вещества из центра в регионе с низкой плотностью.

звезды внутри такого «пузыря Хаббла» будет двигаться в направлении от Земли с большей скоростью, чем общая скорость расширения Вселенной. Эта гипотеза позволяет объяснить ускоряющееся расширение Вселенной без привлечения темной энергии.

В 1998 году Зехави и т. д. получили свидетельство в пользу гипотезы Хаббла пузырь. в свое первоначальное предположение, местной скорости красного смещения отличаются от существующих в других областях Вселенной.

этот вывод был сделан на основе наблюдений сверхновых типа Ia его часто называют просто «SNe Ia».

эти предметы были использованы в качестве «стандартной свечи» при определении расстояний до удаленных объектов в пределах 20 лет и является ключевым в первых наблюдений за темной энергией.

Зехави и соавт. изучили пекулярной скорости 44 SNe Ia (44 СНЭ ИА) для проверки гипотезы о существовании локальной пустоты, и есть, что Земля находится в относительно пустой области пространства, с отсутствием плотность 20 %, который окружен плотной оболочкой, то есть «пузырём».

В 2007 году Конли и т. д. исследована сравнительная цветовой информации, SNe Ia, с учетом влияния космической пыли в других галактиках. они пришли к выводу, что имеющиеся данные не указывают на существование Местного Пузыря Хаббла. К аналогичному выводу пришел также мох и коллеги в 2010 году на основе изучения не только данные о сверхновой, но спектра реликтового излучения.

  • Закон Хаббла закон всеобщего разбегания галактик — космологический закон, описывающий расширение Вселенной. В статьях и научной литературе в зависимости
  • смещения называется параметром Хаббла или, не совсем точно, постоянной Хаббла Однако, само значение параметра Хаббла требуется сначала каким — нибудь
  • большее локальное значение для постоянной Хаббла Местный войд Гигантский войд Наблюдаемая Вселенная Пузырь Хаббла Keenan, Ryan C. Barger, Amy J. Cowie
  • Вселенной Основная статья: Закон Хаббла Законом движения галактик, совместимым с космологическим принципом, является закон Хаббла лучевая скорость v любой галактики
  • объяснения зависимости красного смещения от расстояния до объекта закона Хаббла В отличие от теорий Большого взрыва и стационарной Вселенной, эти гипотезы
  • Экспериментально расширение Вселенной подтверждается выполнением закона Хаббла а также уменьшением светимости экстремально удалённых стандартных свеч
  • приблизительно пропорционально расстоянию закон красного смещения, или закон Хаббла Несмотря на то, что, как выяснилось позже, проводимые им измерения оказались
  • сопутствующими наблюдателями, потому что они перемещаются вместе с потоком Хаббла Сопутствующий наблюдатель является единственным наблюдателем в данной точке
  • являются гравитационно — связанными и, поэтому, принимают участие в расширении Хаббла В пределах 1 млрд св. лет находится около 100 сверхскоплений. Ранее предполагалось
  • смещения называется параметром Хаббла или, не совсем точно, постоянной Хаббла Однако само значение параметра Хаббла требуется сначала каким — нибудь
  • изотропно. В 1929 году Эдвином Хабблом была обнаружена зависимость между красным смещением галактик и расстоянием до них закон Хаббла На нынешнем уровне представлений
  • состав сверхассоциации. Изображение R136, сделанное с помощью телескопа Хаббл Убегающая звезда Часть скопления, сфотографированная в высоком разрешении
  • а гигантские звёздные системы, галактики. Леметр опирался на результаты Хаббла с которыми он познакомился, будучи в США в 1926 г. на его докладе. 1929
  • структуре туманностей. На снимках, сделанных с высоким разрешением телескопом Хаббла видно множество сплетений, выбросов и ярких дугообразных элементов. Современные
  • региона космоса, составленное из данных, полученных космическим телескопом Хаббл в период с 24 сентября 2003 года по 16 января 2004 года. Изображение представляет
  • вселенной, или мультивселенной. Любая подобная модель требует, чтобы радиус Хаббла наблюдаемой Вселенной равнялся её радиусу Шварцшильда. По имеющимся в настоящее
  • галактики. Он также раздувает пузырь разогретого газа по обеим сторонам чёрной дыры. В 2015 году с помощью орбитальных телескопов Хаббл и Спитцер в галактике
  • на снимках, сделанных в инфракрасном диапазоне, как разогретый газовый пузырь за туманностью. Столпы Творения также известны под названием слоновьи
  •  Cold Dark Matter возраст Вселенной: 13.73 0.12 109 лет постоянная Хаббла 71 4 км с Мпк плотность барионов в настоящее время: 2, 5 0, 1 10 7
  • типа Ia. В них было убедительно показано, что на больших расстояниях закон Хаббла нарушается и Вселенная расширяется ускоренно, что требует наличия тёмной
  • в 1998 г. в рамках Supernova Cosmology Project показали, что постоянная Хаббла меняется со временем таким образом, что её поведение можно объяснить соответствующим
  • тёмной энергии как причине быстрого движения галактики. Ранняя модель пузыря Хаббла основанная на измерении скоростей сверхновых типа Ia, предполагала
  • Space Interferometry Mission Примечания Для сравнения, диаметр зеркала Хаббла — 2, 4 метра Защитный экран позволяет поддерживать температуру зеркала и
  • с помощью современных обсерваторий, тем не менее, орбитальный телескоп Хаббл смог зарегистрировать в самом центре R136 беспрецедентное количество звёзд
  • структура Вселенной Сверхскопления галактик Галактические нити Войды Пузырь Хаббла Реликтовое излучение Скрытая масса Тёмная материя Тёмная энергия История
  • неопределённость в значении постоянной Хаббла и её изотропии. Одна группа исследователей утверждает, что значение постоянной Хаббла флуктуирует на масштабах 10 — 20
  • эволюции темпа звездообразования в дисковых галактиках неопр. Команда Хаббла представила недостающее звено изображения нашей необъятной вселенной
  • однородно заполняющей пространство материи происходит в соответствии с законом Хаббла В отличие от стационарного решения Джинса, в нестационарных моделях изменение
  • структура Вселенной Сверхскопления галактик Галактические нити Войды Пузырь Хаббла Реликтовое излучение Скрытая масса Тёмная материя Тёмная энергия История
  • связанное с этим появление корональных петель. Основная статья: Пузырь звёздного ветра Пузырь звёздного ветра астросфера — эта область объёма пространства

Источник: https://google-info.org/4312385/1/puzyr-khabbla.html

Что такое постоянная Хаббла?

Пузырь Хаббла как физическая гипотеза

Постоянная Хаббла — это константа, используемая для описания расширения Вселенной. Она устанавливает связь между удаленностью космического объекта и скоростью его удаления. Космос становится все больше и больше с тех пор, как начал расширяться с момента Большого Взрыва, произошедшего 13,82 миллиарда лет назад. Вселенная постоянно расширяется, и это расширение постоянно ускоряется.

По утверждению НАСА, у ученых существует не только интерес к самому расширению и его ускорению, но и к последствиям этого процесса.

 Если расширение вдруг начинает замедляться, это будет означать, что во Вселенной есть что-то, что замедляет ее рост — возможно, это гипотетическая темная материя, которая не может быть обнаружена современными инструментами. Если расширение Вселенной будет продолжать ускоряться, возможно, что именно темная материя несет ответственность за это явление.

В общем, ученым пока не понятен механизм, заставляющий пространство менять свой объем. Но во всем виновата, несомненно, темная материя (поскольку она не обнаружена, а значит все непонятное в космосе можно списать на нее).

По состоянию на январь 2018 года измерения, полученные с нескольких телескопов показали, что скорость расширения Вселенной различается в зависимости от того, куда смотреть.

 Ближняя к нам часть Вселенной (исследуется с помощью орбитальных телескопов «Хаббл» и «Гайя») имеет скорость расширения около 73,5 километров в секунду на мегапарсек.

В то время как более отдаленная Вселенная (измеряется космическим телескопом «Планк») расширяется немного медленнее, со скоростью около 67 км в секунду на мегапарсек. Мегапарсек — это расстояние в один миллион парсеков, или около 3,3 миллиона световых лет, так что это немыслимо большая скорость.

Открытие Хаббла

Постоянная была впервые предложена американским астрономом Эдвином Хабблом. Он занимался изучением галактик, и особенно его интересовали те, которые находятся наиболее далеко от Земли.

В 1929 году, на основании данных, полученных астрономом Харлоу Шепли, говорящих о том, что галактики, похоже, удаляются от Млечного Пути, Хаббл обнаружил, что чем дальше эти галактики с Земли, тем быстрее они движутся.

В то время ученые решили, что это явление — это всего лишь разлет галактик друг от друга. Однако сегодня астрономы знают, что на самом деле наблюдается расширение всей Вселенной. Независимо от того, где вы будете находиться в космосе, вы будете наблюдать одно и то же явление, происходящее с той же самой скоростью.

Первоначальные расчеты Хаббла уточнялись на протяжении многих лет, поскольку для проведения измерений использовались все более чувствительные телескопы, в том числе «Хаббл» и «Гайя», данные с которых уточняли значение постоянной на основе измерений космического микроволнового фона — постоянного температурного фона Вселенной, иногда еще называемый «послесвечением» Большого Взрыва.

Цефеиды — маяки Вселенной

Существует много видов переменных звезд, но те, которые наиболее полезны для уточнения значения постоянной Хаббла, называется цефеидами.

 Это звезды, которые регулярно меняют свою яркость в определенном интервале, который обычно колеблется от 1 до 100 дней (Полярная Звезда входит в число самых известных членов этой группы).

 Астрономы проводят измерения расстояния до этих звезд, измеряя изменчивость их светимости.

Чем ярче выглядит цефеида с Земли, тем легче измерить расстояние до нее. Некоторые цефеиды можно увидеть с Земли, но для получения более точных измерений лучше всего это делать в космосе.

Эдвин Хаббл смог измерить расстояния до цефеид, удаленных на расстояния до 900 000 световых лет от Земли — поразительное значение на то время — находящихся в пространстве, которое было все еще относительно близким к Земле.

 Дальше в пространстве цефеиды слабеют и их видно все меньше. Лишь запуск космического телескопа «Хаббл» смог изменить ситуацию в 1990-х годах. В 2013 году появился космический телескоп «Гайя», которому удалось точно определить позиции и светимость около 1 миллиарда звезд.

 Его данные также помогли уточнить значение постоянной Хаббла.

Однако цефеиды не идеальны для измерения космических расстояний. Они часто расположены в пыльных областях (которые затеняют некоторые длины волн на снимках). А более отдаленные из них — трудно обнаружить, потому что они слабо светятся с нашей точки зрения.

По словам Шоко Сакаи, научного сотрудника Национальной оптической астрономической обсерватории, астрономами используются и другие методы, которые дополняют измерения расстояний до цефеид, такие как например, отношение Талли-Фишера, использующее обнаруженную корреляцию между яркостью спиральной галактики и скоростью ее вращения.

 «Идея состоит в том, что чем больше галактика, тем быстрее она вращается», — писал он. «Это означает, что если вы знаете скорость вращения спиральной галактики, вы можете определить, используя зависимость Талли-Фишера, ее внутреннюю яркость.

Сравнивая внутреннюю яркость с кажущейся величиной (той, на самом деле наблюдается — потому что чем дальше галактика, тем она становится «темнее»), можно рассчитать расстояние до нее».

Телескопы, умеющие измерять космический микроволновый фон, например телескоп «Планк», используют другой метод измерения расстояний, который для уточнения значения постоянной Хаббла анализирует флуктуации космического микроволнового фона.

, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник: https://alivespace.ru/postoyannaya-habbla/

Booksm
Добавить комментарий