 |
 |
 |
 |
|
 |
 |
180
даты рождения и смерти.
Закон Хаббла дает возможность определить возраст Вселенной. Современная оценка постоянной
Хаббла от 50 до 100 км/(с • Мпк). Обратная величина t= 1/Н имеет размерность времени и равна 10—
20 млрд лет, что определяет приблизительный возраст нашей Вселенной. В соответствии с наиболее
распространенным представлением возраст Вселенной составляет 15 млрд лет.
Космологический горизонт. Конечность времени, прошедшего с момента сингулярности,
приводит к существованию космологического горизонта — границы, отделяющей область
пространства, которую в данный момент может видеть наблюдатель, oт области, которая для него
пока принципиально ненаблюдаема.
Существование космологического горизонта связано с расширением Вселенной. От момента
сингулярного состояния Вселенной прошло t
?
15—20 млрд лет. За это время свет успевает пройти в
расширяющейся Вселенной конечное расстояние l
?
ct, т.е. примерно 15—20 млрд световых лет.
Поэтому каждый наблюдатель в момент t' после начала расширения может видеть только область,
ограниченную сферой, имеющей в этот момент радиус r = ct'. За этой границей, являющейся
горизонтом наблюдений, объекты принципиально ненаблюдаемы в момент t': свет от них еще не успел
дойти до наблюдателя, даже если он вышел в момент начала расширения Вселенной. Вблизи
горизонта мы видим вещество в далеком прошлом, когда плотность его была гораздо больше
сегодняшней.
С течением времени горизонт расширяется по мере того, как к наблюдателю доходит свет от более
далеких областей Вселенной. В настоящее время космологический горизонт равен:
ct
? c/H ?
6000
Мпк (при H= 50 км/(с • Мпк). Таким образом, он охватывает больше половины доступного в принципе
для наблюдений объема пространства Вселенной. С каждым днем доступная земным телескопам
область Вселенной возрастает на 10
18
кубических световых лет.
Представление о космологическом горизонте позволяет понять, что в каждый данный момент для
наблюдателя доступна некоторая конечная часть объема Вселенной, с конечным числом галактик и
звезд. Более того, очевидно, что у каждого наблюдателя, находящегося в каком-либо месте во
Вселенной, в каждый данный момент времени свой горизонт, своя конечная Вселенная. Это подобно
тому, как и на земном шаре каждый наблюдатель имеет свой горизонт.
Строго говоря, космологический горизонт ограничен еще одним фактором, связанным со
свойствами электромагнитного поля. На ранних стадиях развития Вселенной при большой плотности
вещества фотоны не могли свободно распространяться из-за поглощения и рассеяния. До Земли в
неискаженном виде дошло только то излучение, которое возникло в эпоху, когда Вселенная стала
практически прозрачной для излучения, и не раньше. Эта эпоха связана с процессом рекомбинации
водорода, который протекал через 1 млн лет после начала расширения Вселенной и соответствовал
плотности вещества
? = 10
-20
г/см³. Но 1 млн лет—весьма незначительный период по сравнению с 15—
20 млрд лет. Поэтому горизонт видимости во Вселенной практически определяется началом ее
расширения.
11.7. Эволюция Вселенной
11.7.1. Модель горячей Вселенной
В основе современных представлений об эволюции Вселенной лежит модель горячей Вселенной,
или «Большого Взрыва», основы которой были заложены в трудах американского физика русского
происхождения Дж. Гамова и его сотрудников в конце 40-х гг. XX в. В соответствии с этой
концепцией Вселенная на ранних стадиях расширения характеризовалась не только высокой
плотностью вещества, но и его высокой температурой.
Ключ к пониманию ранних этапов эволюции Вселенной — в гигантском количестве теплоты,
выделившейся при Большом Взрыве. В простейшем варианте теории горячей Вселенной
предполагается, что Вселенная возникла спонтанно в результате взрыва из состояния с очень большой
плотностью и энергией (состояние сингулярности). По мере расширения Вселенной температура
падала (сначала быстро, а затем все медленнее) от очень большой до довольно низкой,
обеспечивавшей возникновение условий, благоприятных для образования звезд и галактик. На
протяжении около 1 млн лет температура превышала несколько тысяч градусов, что препятствовало
образованию атомов, и, следовательно, космическое вещество имело вид разогретой плазмы,