¿Qué tamaño tiene el universo y qué hay fuera del universo?
¿Qué hay fuera del universo? ¿Qué tan grande es el universo? Creo que mucha gente ha intentado encontrar la respuesta a esta pregunta. De hecho, los físicos llevan mucho tiempo estudiando el universo. Aún se desconoce cómo se ve fuera del universo. Creo que leer el siguiente contenido puede ayudarte a encontrar la respuesta.
En primer lugar, necesitamos saber qué es el universo. El universo es el término general para todas las cosas y la unidad del tiempo y el espacio. El universo es un mundo material que existe objetivamente y no depende de la voluntad humana. Está en constante movimiento y desarrollo. No tiene principio ni fin en el tiempo, ni límite ni fin en el espacio. El universo es diverso pero unificado; la diversidad reside en la diversidad de los estados de manifestación material; la unidad reside en su materialidad. El universo es una unidad compuesta de espacio, tiempo, materia y energía.
El origen del universo es un tema extremadamente complejo. El universo es un mundo material que está en constante movimiento y desarrollo. Durante miles de años, los científicos han estado explorando cuándo y cómo se formó el universo. Hasta el día de hoy, muchos científicos creen que el universo se formó a partir de un Big Bang que ocurrió hace aproximadamente 13,7 mil millones de años. Toda la materia y la energía del universo se reunieron y se condensaron en un pequeño volumen. La temperatura era extremadamente alta y la densidad era extremadamente alta, creando una enorme presión al instante. Se descubrió el principio de reacción de esta gran explosión. por los físicos. Lo llaman física cuántica. El Big Bang provocó que la materia se dispersara, el universo continuó expandiéndose y la temperatura también bajó en consecuencia. Más tarde, todas las galaxias, estrellas, planetas e incluso la vida aparecieron en el universo.
Más allá del volumen del Hubble
Podemos decir con cierta certeza que hay más universos más allá del universo. Los astrónomos creen que el espacio es infinito y que el espacio fuera del universo está lleno de energía, galaxias, etc. al igual que el universo observable. Si este es el caso, entonces lo que existe fuera del universo se convierte en una cuestión muy extraña.
Fuera del volumen del Hubble, no sólo encontrará más planetas diferentes, sino que también es posible ver cualquier cosa (Editor: Ver 42). Sí, cualquier cosa. Si miras lo suficiente, te verás en otro universo. Hoy no desayunó huevos, pero sí avena. Verás a otro tú que no desayunó. Verás a una persona que se levantó antes del amanecer para tomar comida. Banco de ti. De hecho, los cosmólogos creen que si miras lo suficientemente lejos, entrarás en otro volumen del Hubble, una réplica perfecta del universo en el que vivimos. En otro universo, a 10.188 metros de distancia, hay alguien exactamente como tú que hace exactamente lo mismo que tú. Parece improbable, pero el concepto de infinito es más infinito que el infinito mismo. [página]
Cúmulos de galaxias subterráneas
En 2008, los astrónomos descubrieron que grupos de materia en el universo parecían moverse en la misma dirección a velocidades extremadamente altas. Este fenómeno se expresó en. En términos del universo visible, no se puede explicar ningún patrón gravitacional. La velocidad alcanza los 2 millones de millas por hora (3.218 millones de kilómetros). Nuevas observaciones en 2010 confirmaron este fenómeno: las corrientes subterráneas. Este movimiento de materia desafía todas las predicciones sobre la distribución general de la materia en el universo después del Big Bang. Una posible razón: la influencia gravitacional de la enorme estructura de masa fuera del volumen de Hubble sobre el universo. Esto significa que existen estructuras indeterminables en el universo infinito más allá del alcance de nuestras observaciones. Estas estructuras pueden aparecer en cualquier forma. Pueden ser una gran combinación de materia y energía que es más grande que la imaginación humana, o pueden ser una extraña gravedad curva en forma de embudo de otros universos.
El universo es un número infinito de burbujas
Después de todo, el universo fuera del volumen del Hubble sigue siendo el universo, pero no podemos verlo. Estos lugares siguen las mismas leyes físicas y diversas constantes que el universo que observamos. Después del Big Bang, el universo se ha estado expandiendo y la expansión provocará la formación de burbujas en el espacio. Dentro de cada burbuja hay un universo que ha dejado de expandirse y cada burbuja tiene sus propias leyes físicas. Esta teoría sostiene que el universo es infinito y que la burbuja misma también es infinita (puedes elegir un número infinito en un conjunto infinito, o está incluido en este conjunto infinito). Incluso si puedes escapar del límite de la burbuja, el universo fuera de la burbuja todavía se está expandiendo. No importa qué tan rápido la persigas, no podrás explorar otras burbujas. [página]
Teoría del universo que genera agujeros negros
El físico Lee Smolin ha propuesto una nueva teoría. Él cree que cada agujero negro en nuestro universo creará un nuevo universo.
Y las leyes físicas de cada nuevo universo son ligeramente diferentes a las del universo anterior. Smolin propuso una cosmología de la selección natural, en la que si ciertas leyes físicas produjeran agujeros negros con mayor frecuencia, se podrían crear más universos. Al mismo tiempo, el universo sin la formación de agujeros negros sólo puede esperar a morir.
Hay muchos universos paralelos
Hay demasiadas teorías sobre los universos paralelos Entre las teorías más aceptadas actualmente, una es una versión evolucionada de la teoría de cuerdas: se cree que sí. varios La membrana vibra en otras dimensiones. En pocas palabras, estas membranas onduladas que vibran en la undécima dimensión son otros universos además del nuestro. El efecto dominó podría ayudar a explicar la distribución de la materia en el universo observado. Esta teoría sostiene que la razón por la que la gravedad es especial es que la gravedad se filtra desde otros universos en otras dimensiones hacia el universo en nuestra dimensión. (Esto también explica por qué la gravedad es tan débil en comparación con otras fuerzas fundamentales).
¿Qué tamaño tiene el universo? ?
Para entender qué tan grande es el universo, intenta colocar una moneda frente a ti. Suponiendo que esta pequeña moneda sea nuestro sol, entonces se debería colocar otra moneda que represente a Próxima Centauri, la estrella más cercana al sol, a unos 563 kilómetros de distancia. Para los lectores que viven en China, como los de Shanghai, esta segunda moneda casi se colocará en Shandong o en la provincia de Anhui. Para los residentes de algunos países pequeños, esta moneda puede haber sido colocada en el extranjero. [página]
Y esto es solo el sol y la estrella más cercana a él. Cuando intentas simular un rango más amplio de espacio, se vuelve mucho más problemático. Por ejemplo, en relación con su moneda Sol, el diámetro de la Vía Láctea sería de unos 12 millones de kilómetros, lo que equivale a 30 veces la distancia entre la Tierra y la Luna. Como puede ver, la escala del universo es asombrosa y casi imposible de medir en las escalas de distancia con las que estamos familiarizados en la vida.
Pero esto no significa que el sueño de la humanidad de medir el universo esté fuera de su alcance. Los astrónomos han encontrado algunos métodos eficaces para medir la escala del universo mediante trabajos e investigaciones a largo plazo. A continuación te presentaremos el contenido relevante:
1 Escala del Universo
Escala del Universo No vivimos en el centro del universo, pero sí en el centro del universo observable. Esta es una esfera con un diámetro de aproximadamente 93 mil millones de años luz
Nadie en este planeta sabe qué tan grande es el universo. Tal vez sea infinito, o tal vez tenga algún tipo de límite, lo que significa que si viajas lo suficiente, eventualmente terminarás donde empezaste, como en la Tierra, similar a viajar sobre la superficie de una esfera.
Los científicos no están de acuerdo sobre la forma y el tamaño exactos del universo, pero al menos pueden hacer cálculos muy precisos sobre hasta dónde podemos ver. La velocidad de la luz en el vacío es un valor fijo. Entonces, dado que el universo ha transcurrido alrededor de 13,7 mil millones de años desde su nacimiento, ¿significa esto que solo podemos ver los 13,7 mil millones de años luz más lejanos?
La respuesta es incorrecta. Una de las propiedades más extrañas del universo es que está en constante expansión. Y esta expansión puede ocurrir a casi cualquier velocidad, incluso más rápida que la velocidad de la luz. Esto significa que los objetos más distantes que podemos observar están en realidad mucho más cerca de lo que realmente están. A medida que pasa el tiempo, debido a la expansión general del universo, todas las galaxias se alejarán cada vez más de nosotros, hasta que finalmente nos quedemos con un espacio vacío.
Lo extraño es que el resultado es que nuestras capacidades de observación en realidad se han "reforzado". De hecho, la galaxia más distante que podemos observar está a 46 mil millones de años luz de nosotros. No vivimos en el centro del universo, pero sí vivimos en el centro del universo observable, una esfera de unos 93 mil millones de años luz de diámetro. [página]
2 Lleno de galaxias
Esta foto es una de las imágenes más profundas jamás obtenidas por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA. Una de las imágenes más profundas
Esta. La foto es una de las imágenes más profundas jamás obtenidas por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA. Los científicos apuntaron el telescopio Hubble a una pequeña zona del cielo y realizaron exposiciones prolongadas (de hasta varios meses) para capturar cada punto de luz débil posible. La imagen de arriba del artículo es una ampliación parcial. La imagen completa es la siguiente, que contiene 10.000 galaxias. Desde la ampliación parcial, se pueden ver algunos detalles de las galaxias.
Imagen completaImagen completa
Cuando miras estas galaxias distantes, es posible que no te des cuenta de que estás mirando hacia el pasado distante, cómo eran hace 13 mil millones de años, casi el final. de tiempo. Si prefiere una descripción del espacio, estas galaxias están a 30 mil millones de años luz de nosotros.
El universo está en constante expansión, pero al mismo tiempo, los científicos mejoran constantemente la precisión de la medición de la escala del universo. Pronto encontraron una excelente manera de describir las distancias de objetos distantes en el universo. A medida que el universo se expande, las longitudes de onda de la luz que viajan a través del universo se estirarán, como se estira una banda elástica. La luz es una onda electromagnética y, para ella, la longitud de onda más larga significa acercarse a la banda de luz roja del espectro. Por eso los astrónomos utilizan el término "desplazamiento al rojo" para describir la distancia de un cuerpo celeste. En pocas palabras, describe el grado en que un rayo de luz se ha expandido y estirado en el espacio después de ser emitido desde el cuerpo celeste. Cuanto más lejos está un objeto celeste, mayor se estira la longitud de onda de sus ondas de luz durante la propagación y más roja es la luz.
Si utilizas este método de descripción, entonces puedes decir que la distancia a estas galaxias distantes es de aproximadamente un valor de desplazamiento al rojo de Z=7,9, y los astrónomos entenderán inmediatamente la escala de distancia de la que estás hablando. [página]
3 El objeto celeste más distante
El objeto celeste más distante El objeto celeste más distante
La luz roja borrosa menos llamativa en medio de Esta imagen El punto es en realidad una galaxia, que es el cuerpo celeste más distante jamás observado por los humanos. El Telescopio Espacial Hubble de la NASA tomó esta fotografía de una galaxia que existió sólo 480 millones de años después del Big Bang.
El valor de corrimiento al rojo de esta galaxia es de unos 10, lo que equivale a una distancia de 31,5 mil millones de años luz de la Tierra. Parece que esta galaxia es muy solitaria y no se encuentran otras galaxias del mismo período a su alrededor. Esto contrasta marcadamente con la situación unos 650 millones de años después del Big Bang, cuando los astrónomos habían descubierto unas 60 galaxias. Esto muestra que, aunque este corto período de 200 millones de años es sólo un abrir y cerrar de ojos en el universo, fue durante este corto período que una gran cantidad de galaxias pequeñas se agregaron para formar galaxias grandes.
Pero lo que hay que señalar aquí es que los astrónomos aún no han podido confirmar completamente el valor de la distancia de este cuerpo celeste, lo que significa que su distancia real puede ser menor de lo que se piensa actualmente. Hasta que se lance el telescopio espacial James Webb de próxima generación de la NASA para reemplazar al Hubble, los científicos tendrán que hacer estimaciones con datos insuficientes. [página]
4 La distancia más lejana
La distancia más lejana La distancia más lejana
La luz más lejana que los astrónomos pueden observar se llama "Radiación de fondo cósmica de microondas" ( CMB). Estos son los fotones más antiguos que jamás hayan llegado a la Tierra y nacieron casi en el momento del Big Bang. Poco después del Big Bang, el universo era muy pequeño y, por tanto, estaba bastante poblado, con materia demasiado densa para que la luz viajara largas distancias.
Pero unos 380.000 años después del nacimiento del universo, éste se había vuelto lo suficientemente grande como para que la luz pudiera viajar libremente por primera vez. La luz emitida en este momento es la luz más antigua que podemos observar hoy y es el primer rayo de luz en el universo; existe en todas las direcciones del universo, y puedes observar su existencia sin importar en qué dirección apuntes el telescopio. La radiación cósmica de fondo de microondas es como una pared. Sólo podemos ver el paisaje en este lado de la pared más alejado, pero no hay forma de atravesarlo.
Entonces, ¿cómo es que estas luces cósmicas originales se convirtieron en microondas? Esto también se debe a la expansión del universo. A medida que el universo se expandió, las longitudes de onda de las ondas de luz emitidas en ese momento se fueron estirando gradualmente. Después de tanto tiempo (13,7 mil millones de años), sus longitudes de onda se han estirado hasta un punto increíble. A medida que el universo se expandió y enfrió, la temperatura restante de esta radiación ahora es de sólo -270 grados Celsius, que es la famosa radiación de fondo 3K. La distribución de esta radiación parece sorprendentemente isotrópica, variando en menos de una parte en 100.000.
Y si algún día los humanos finalmente podemos construir un detector de neutrinos altamente sensible, finalmente podremos atravesar el muro creado por la radiación cósmica de fondo de microondas y ver cuándo aparecen los neutrinos detrás de él. el llamado "fondo de neutrinos cósmicos".
A diferencia de los fotones, la materia en el sentido general es casi transparente para los neutrinos y pueden atravesar fácilmente la Tierra, el Sol e incluso el universo entero. Debido a esta característica, una vez que seamos capaces de decodificar la información contenida en los neutrinos, podremos recordar apenas unos segundos después del Big Bang. [página]
Diagrama de 5 galaxias mariposa
Diagrama de galaxias mariposa Diagrama de galaxias mariposa
Los astrónomos observaron el universo y notaron que la distribución de las galaxias en el universo era Al no mostrar un estado aleatorio, debido al efecto de la gravedad, las galaxias tienden a acercarse entre sí, formando así agregados de gran escala, como cúmulos de galaxias, supercúmulos, estructuras laminares de gran escala e incluso las llamadas paredes gigantes.
Los astrónomos comenzaron a registrar las posiciones de estas galaxias en el espacio tridimensional y pronto lograron producir un mapa de distribución tridimensional de galaxias en rangos relativamente cercanos, lo cual fue un logro sorprendente. La mayoría de estos estudios del cielo han centrado su atención a 7 mil millones de años luz de la Tierra, pero en el proceso también han descubierto muchos quásares, objetos sorprendentemente brillantes y extraños en el universo desde el universo primitivo. Su distancia puede ser más de cuatro veces. la de 7 mil millones de años luz.
De todos estos esfuerzos, el Sloan Digital Sky Survey (SDSS) puede ser el más grande. Los astrónomos que participan en este proyecto han realizado básicamente observaciones de 1/3 del cielo y han registrado la información precisa de la posición de más de 500 millones de objetos celestes. La imagen que acompaña a este artículo proviene de otro proyecto de estudio del cielo: el 6dF Galaxy Survey, que actualmente es el tercer proyecto de estudio del cielo más grande. La razón por la que faltan muchos lugares en esta imagen es que no podemos observar muchas áreas del cielo debido a la obstrucción de la Vía Láctea. [página]
6 supercúmulos vecinos
Supercúmulos vecinos Supercúmulos vecinos
En el espacio relativamente cerca de la Tierra, los expertos en astronomía sabrán relativamente más. Ahora sabemos que hay un océano de supercúmulos a unos mil millones de años luz de la Tierra. Se trata de grandes grupos de galaxias miembros que se mantienen unidas por la gravedad.
Nuestra propia Vía Láctea es miembro del Supercúmulo de Virgo, que se encuentra en el centro de esta imagen. En esta enorme estructura de supercúmulo, nuestra Vía Láctea no es nada especial. Es simplemente una galaxia miembro ordinaria ubicada en una esquina. Dominando esta magnífica estructura se encuentra el Cúmulo de Virgo, un grupo masivo de más de 1.300 galaxias miembros con un diámetro de más de 54 millones de años luz.
Otro supercúmulo merece atención, es el Supercúmulo de Coma, porque está situado exactamente en el centro de la Gran Muralla del Norte. El Muro Norte es una estructura inimaginablemente grande, con un diámetro de aproximadamente 500 millones de años luz y una anchura de aproximadamente 300 millones de años luz. El supercúmulo más grande "cerca" de nuestra galaxia es el Supercúmulo Mecánico, que tiene más de 500 millones de años luz de diámetro. [página]
7 Materia oscura y energía oscura
Materia oscura y energía oscuraMateria oscura y energía oscura
Otro hecho sorprendente sobre este universo es que: La mayoría de Los componentes del universo son completamente invisibles para nosotros. La materia oscura es una entidad misteriosa que los científicos creen que está presente en todo el universo, pero que no podemos ver ni tocar. No interactúan con la luz ni con ondas electromagnéticas de ningún tipo, que son las herramientas básicas de las que dependen los humanos para explorar el universo. Pero produce gravedad, y los científicos pueden sentir su presencia a través del efecto gravitacional que ejerce sobre el espacio circundante.
Sí, podemos sentir que la materia oscura sí existe. Por ejemplo, el supercúmulo de Virgo en el que nos encontramos tiene una masa de aproximadamente 10 elevado a la 15ª potencia del sol, pero la luminosidad de todo el supercúmulo es sólo 3 billones de veces la del sol. Esto significa que la luminosidad del Supercúmulo de Virgo es unas 300 veces menor de lo que sugeriría su masa. Este hecho es difícil de explicar, pero no sorprende si se tiene en cuenta que existe una gran cantidad de materia oscura que tiene masa pero no emite luz.
De hecho, según los cálculos, el contenido de materia oscura en el universo es cinco veces mayor que el de la materia ordinaria que vemos habitualmente. Pero la materia oscura, por poderosa que sea, todavía no es lo suficientemente poderosa como para gobernar el universo. El poder que verdaderamente gobierna nuestro universo proviene de otra sustancia misteriosa: la energía oscura.
La materia ordinaria y la materia oscura tienen una cosa en común: ambas tienen masa y ejercen una influencia gravitacional en el espacio circundante. En otras palabras, su función es recolectar materia, frenar la expansión del universo e incluso eventualmente. reducirlo. Sin embargo, cuando los científicos observaron el universo y trataron de distinguir si se estaba desacelerando o contrayendo, se sorprendieron al descubrir que el hecho estaba completamente más allá de sus expectativas: ¡el universo no se estaba contrayendo ni desacelerando en absoluto, estaba acelerando su expansión! No hay duda de que existe una fuerza desconocida e inusualmente poderosa que no solo resiste los efectos gravitacionales de toda la materia ordinaria y la materia oscura en todo el universo, sino que incluso promueve la expansión acelerada de todo el universo. El descubrimiento de la energía oscura recibió recientemente el Premio Nobel de Física de este año, pero a pesar de este enorme progreso, los científicos aún no tienen idea de qué es la energía oscura. Las teorías actuales sobre este tema son casi equivalentes a "esperar entre bastidores", esperando que en el futuro surja una teoría más perfecta que pueda explicar con éxito la naturaleza de la energía oscura. [página]
8 Red Cósmica
Red Cósmica Red Cósmica
Los resultados del estudio de galaxias muestran que nuestro universo parece mostrar una "red de burbujas" " estructura. Casi todas las galaxias están distribuidas en estrechos "cinturones de fibra", y en medio de ellos hay un enorme vacío, llamado en astronomía "agujero gigante". Estos agujeros gigantes son enormes, algunos de hasta 300 millones de años luz de diámetro, y no hay casi nada en ellos. Pero eso no es correcto, porque aunque parezca que no hay nada allí, en realidad está lleno de materia oscura.
La imagen aquí es una simulación por computadora que muestra que nuestro universo exhibe una estructura de red fibrosa con nodos, cintas de fibras y capas. El origen de esta compleja estructura proviene de pequeñas ondas en la radiación cósmica de fondo de microondas, que son manifestaciones de pequeños cambios en la densidad dentro de ella. A medida que el universo se expande, estas pequeñas áreas de alta densidad atraen gradualmente más materia para que se acumule hacia ellas. Este efecto dura decenas de miles de millones de años y el resultado es sorprendente: creó el universo que vemos hoy. [página]
9 Probar el modelo cosmológico
Probar el modelo cosmológico Probar el modelo cósmico
En 2005, un equipo internacional de astrónomos intentó probar los sistemas cosmológicos existentes. teorías ¿Es correcto? Llevaron a cabo un proyecto de simulación llamado "Millennium Run". En la computadora, simularon 10 mil millones de partículas en un espacio cúbico con una longitud de lado de 2 mil millones de años luz y actuaron sobre ellas de acuerdo con nuestras teorías existentes. esperábamos.
Este experimento de simulación tuvo en cuenta los factores de la materia ordinaria, la materia oscura y la energía oscura, y reprodujo con éxito el surgimiento gradual del universo desde el caos hasta la estructura a gran escala del universo que observamos hoy. Durante la simulación, los investigadores presenciaron la aparición de agujeros negros masivos en el universo, potentes quásares que emitían radiación violenta y aproximadamente 20 millones de galaxias aparecieron en los resultados de la simulación. Como se muestra aquí, los investigadores descubrieron que la simulación produjo un estado muy similar al que observamos en el universo real.