Вселенная представляет собой огромное пространство, заполненное галактиками, звездами, планетами, а также газом, плазмой и космической пылью. Это всепроникающее пространство включает в себя всё, что мы знаем и даже то, что до сих пор остается неизведанным. Современная наука утверждает, что рассматривать что-либо за пределами Вселенной не имеет смысла.
Вселенная является многомерной. Согласно экспериментальным данным, наше существование можно описать при помощи трех пространственных координат, а также времени, что делает Вселенную четырехмерной. Но существуют теории, предполагающие наличие большего числа измерений, в некоторых моделях их количество достигает одиннадцати. Эти многомерные аспекты Вселенной, как предполагается, могут проявляться только в условиях экстремальных энергетических явлений, таких как Большой взрыв или черные дыры.
Модель расширяющейся Вселенной основана на общей теории относительности и объясняет феномен красного смещения. Считается, что расширение Вселенной началось с момента Большого взрыва, и это продолжается до сегодняшнего дня. В зависимости от плотности Вселенной, ее расширение может либо в будущем смениться сжатием, либо продолжаться бесконечно.
Отдельное внимание заслуживает барионная асимметрия Вселенной, которая характеризуется превышением числа элементарных частиц над античастицами. Это явление стало заметным после эры аннигиляции, начавшейся спустя три секунды после Большого взрыва.
Вселенная продолжает удивлять и вдохновлять ученых, становясь объектом непрерывных исследований и открытий.
Барионная асимметрия
В космической науке феномен, известный как барионная асимметрия, относится к заметному преобладанию элементарных частиц по сравнению с античастицами во Вселенной. Ключевыми элементами в этой группе частиц являются протоны и нейтроны (которые называют общим словом «барионы»), а также ряд других, которые существуют лишь в течение краткого времени.
Это дисбаланс в количестве барионов и антибарионов произошел в период аннигиляции, который последовал спустя три секунды после формирования Вселенной, известного как Большой взрыв. До этого момента количество барионов и антибарионов было практически одинаковым, однако был небольшой избыток барионов. Во время аннигиляции большинство этих частиц объединились, взаимно уничтожая друг друга и порождая электромагнитное излучение. Небольшое преобладание барионов над антибарионами, составляющее одну миллиардную часть, и привело к сегодняшней барионной асимметрии и к отсутствию значительного количества антивещества в наблюдаемой Вселенной.
Современные ученые оценивают возраст Вселенной примерно в 16 миллиардов лет, исходя из времени с момента Большого взрыва. Однако минимально возможный возраст Вселенной ограничивается продолжительностью жизни самых старых звезд в нашей Галактике, которая составляет около 12-15 миллиардов лет. Точный возраст Вселенной определяется на основе закона Хаббла, но из-за неопределенности в величине постоянной Хаббла этот расчет имеет значительную степень неуверенности.
Критическая плотность Вселенной
Критическая плотность Вселенной – это теоретически определенный показатель, вычисляемый на основе гравитационной постоянной и константы Хаббла. Эта плотность играет ключевую роль в определении будущего развития Вселенной. Если фактическая плотность Вселенной превысит критическую, это приведет к её сжатию после расширения, означая, что Вселенная имеет конечные размеры. В случае же, если фактическая плотность равна или меньше критической, расширение Вселенной будет продолжаться бесконечно. На сегодняшний день точная плотность Вселенной остается неизвестной из-за наличия так называемой темной материи, объем которой до сих пор не определен точно.
Важно подчеркнуть, что независимо от того, как будет развиваться Вселенная в будущем – продолжится ли ее расширение или последует сжатие – ее характеристики и свойства будут претерпевать радикальные и необратимые изменения.
Две модели Вселенной
Основываясь на её плотности (см. критическая плотность), существуют две гипотезы о природе Вселенной: одна предполагает её бесконечность и открытость, а другая говорит о конечности, но при этом об отсутствии границ. Важно отметить, что в последнем случае речь идет о Вселенной, которая, хоть и ограничена в размерах, не имеет границ в привычном понимании. Чтобы проиллюстрировать это, можно использовать аналогию с двумерной поверхностью шара, которая, несмотря на свою конечность, не имеет видимых краев.
Рассматривая наблюдаемую часть Вселенной, она представляет собой неоднородное пространство. Галактики и их скопления формируют ячеистую структуру Вселенной, создавая стенки этих «ячеек», толщиной в несколько мегапарсек. Внутренние области этих ячеек, известные как «войды» (от английского слова void – пустота), характеризуются размерами в десятки мегапарсек и отсутствием вещества, способного излучать электромагнитные волны. Войды занимают значительную часть объема Вселенной, достигая до 50 процентов. Стенки между войдами, вероятно, формируются из галактик и филаментов – звездных, газовых и пылевых образований, соединяющих галактики и скопления галактик.
Рождение и эволюция Вселенной
Происхождение и развитие Вселенной остаются одними из самых великих тайн в области космологии. Преобладающая в научном сообществе теория утверждает, что истоком нашего существа является Большой взрыв, случившийся приблизительно 13,7 миллиардов лет назад. С этого момента Вселенная неустанно расширяется, ускоряясь, и до сих пор ученые пытаются разгадать причины такого явления.
Огромное количество вопросов вызывает и загадочная темная материя, которая, похоже, связывает космические объекты воедино, хотя и остается невидимой для прямого наблюдения. Ученые полагают, что понимание природы темной материи, являющейся фундаментом для звезд и галактик, может пролить свет на процесс формирования Вселенной. В этом контексте недавно была предложена новая и довольно спорная гипотеза, предполагающая, что в начале существования могло произойти не одно, а два Больших взрыва.
Выводы
Когда мы смотрим на Вселенную в наше время, её великолепие может вызывать восторг. Те звёзды, которые мы видим в ночном небе, представляют собой только небольшую часть — тысячи из сотен миллиардов звёзд в нашей Галактике Млечный Путь. Но наш Млечный Путь, в свою очередь, является всего лишь одной из триллионов галактик, которые населяют наблюдаемую Вселенную, простирающуюся на 46 миллиардов световых лет во всех направлениях.
Это величественное космическое путешествие началось примерно 13,8 миллиарда лет назад с события, известного как Большой Взрыв, когда Вселенная возникла из экстремально горячего и плотного состояния и начала своё быстрое расширение. С момента Большого Взрыва стало возможным описывать Вселенную как наполненную материей и излучением и применять законы физики для объяснения её современной структуры. И по сей день Вселенная продолжает расширяться, даря нам новые звёзды и эволюционирующий космос.