Рубрика: Астрономия

Захотелось мне прикинуть радиус Чёрной Дыры с массой нашей Вселенной. Задачка школьная. Космическая скорость =300 000 км/сек; масса (погуглил) 10⁵³ кг; найти радиус. Получилось 10млрд. световых лет (2GM/c² ). Тут мне и поплохело. Всего 13,7 у меня 10, что ж я, – в центре дыры? Т.е. конечно, кое-где у нас порой, но не настолько же всё плохо?!

Пошёл выяснять правда ли что у Вселенной такая масса (про Кавендиша я помнил, в G верил; в «с» тем более).
Узнал, что самые точные оценки идут из знаменитой картинки (слева) (https://nplus1.ru/news/2019/11/01/CMB-lensing)

Но хочется как-то понагляднее, на пальцах, без WMAPa.
Можно. Массу Солнца найдем по периоду обращения Земли (по Ньютону , (4π²/G)(R³/T²) ). М_☉=1,8*10³⁰кг.
Массу галактики прикинем тоже по скорости движения звёзд (М_г~3,4*10⁴¹кг).
Количество галактик определим по снимку Хаббла (справа). 10000 галактик на 1/60 градуса. Значит на 360 придётся 15 триллионов галактик. Всё перемножаем и получаем 10⁵³ кг. (10⁸⁰ атомов водорода). Можно возразить, что есть ещё планеты и пр., но масса Солнца – 99,866 % в массе солнечной системы, а за точностью мы пока не гонимся.
Для любителей формул, приведу M=c³/HG (H=67 км/сек/Мпс ; G=6,710^-11 м³/кгс² ) (https://vixra.org/pdf/1804.0101v1.pdf). Мне её вывод не очень нравится, но результат тот же – 10⁵² кг.
Итого, самые продвинутые методы рассчёта массы Вселенной, основанные на результатах измерений неоднородности реликтового излучения, барионных акустических осцилляций , изменения числа скоплений галактик в зависимости от их массы и красного смещения и простецкие среднепальцевые способы оценки дают одну величину – 10⁵³кг. Забыл сказать, радиус ЧД для такой массы действительно ~ 10 световых лет.
Продвинутые идеи оказываются полезны, если мы хотим понять как оказались вне Чёрной Дыры. Здесь на выручку приходит инфляция (экспоненциальное расширение при рождении)и, возможно, идея «бесплатного обеда».
Без инфляции понять как получилось, что вместо одной ЧД получилось пространство со средней плотностью 2 протона/м³, да ещё со звёздами и галактиками затруднительно.

Теория Большого взрыва является общепринятой теорией для описания первичного расширения Вселенной. При этом как ни странно, большинство пользователей Яндекс Кью, почему-то было уверено, что теория Большого взрыва описывает процесс появления Вселенной из ничего. Это не так. Теория Большого взрыва указывает лишь на то, что Вселенная в прошлом была гораздо компактнее и горячее чем сейчас.

Главным аргументом являются наблюдательные данные, на которых видно, что законы физики одинаковы для всех формирующихся галактик, расположенных на одинаковом расстоянии от нас.

Представьте земного наблюдателя, с комплектом самого разного оборудования, который может делать наблюдения в 6 разных направлениях – вверх, вниз, вперёд, назад, влево, вправо.

Галактики с 1 по 6 находятся на одинаковом расстоянии около 32 миллиардов световых лет от нас. Не забываем, что Вселенная все 13.8 миллиардов лет расширялась, поэтому и получилось такое большое расстояние. Все направления находятся под прямым углом 90 градусов друг к другу. Мы видим все 6 галактик, и по спектру определяем расстояние до них.

Но самое главное – Что мы при этом видим? Галактики максимально похожи друг на друга. Рост и звездообразование идёт по одинаковым законам. Спектры излучения и поглощения идентичны, что говорит о том, что это те же самые химические элементы.

Казалось бы, что это логично, и так и должно быть. Так в том то и дело, что не должно быть. Все 6 наблюдаемых нами галактик вообще не видят и в принципе не могут видеть друг друга. Расстояние между галактикой 1 и галактикой 2, показанное штриховой линией, по теореме Пифагора, в нашем плоском неискривлённом пространстве, в √2 раз больше, чем расстояние от нас до каждой из галактик. Ни одно взаимодействие, за всё время существования галактик, около 13.5 миллиардов лет, не могло дойти от галактики 1 до галактики 2. Прошло ещё мало времени.

В этом и парадокс. Почему даже в абсолютно противоположных частях видимой Вселенной, которые ну никак не могут напрямую «видеть» друг друга, действуют одинаковые законы физики? Я понимаю, что два завода теоретически могут выпускать одинаковую продукцию с допуском в несколько микрон, но это только в том случае, когда они заранее об этом договорились через средства обмена информацией, что при данных астрономических случаях абсолютно исключено.

Попробуем найти ответ во времени, ещё более раннем, чем возникновение первых галактик. Границей видимой Вселенной является поверхность последнего рассеяния реликтового излучения, расстояние до которой определяется по спектру в 46 миллиардов световых лет. Мы смотрим строго вверх в точку 1 и фиксируем излучение температурой 2,72548±0,00057 градусов Кельвина. Мы смотрим вперёд в точку 2 и снова видим те же значения. И в точках 3,4,5,6 фиксируются те же значения. Эти области на поверхности последнего рассеяния точно также не «видят» друг друга и в принципе никогда не могли «видеть» друг друга. И тогда возникает вопрос: «Совпадение?» и ответ: «Не думаю».

Похожий вопрос. Почему уссурийский тигр, живущий в приморской тайге, так похож на африканского тигра, живущего в джунглях?

Ведь их разделяют десятки тысяч километров. За свою короткую жизнь они даже не догадываются о существовании друг друга, но как ни странно очень сильно похожи. На этот биологический вопрос ответ очевиден – они произошли от общего предка, жившего не сейчас, а миллионы лет назад.

На самом деле ответы на астрономические вопросы точно также очевидны, как и на биологические. Вся Вселенная произошла от одной причинно-связанной области, точки с минимально возможными размерами 1,6*10^-35 м. Это было очень давно, примерно 13,8 миллиардов лет назад. Только 380 тысяч лет спустя после этой эпохи, плазма Вселенной остыла везде одинаково по одному закону и сформировала одинаковую поверхность последнего рассеивания с одинаковой температурой. И уже потом сотни миллионов лет спустя, из одних и тех же элементов начали формироваться первые галактики.