ݺߣ

ݺߣShare a Scribd company logo

Космология: откуда всё взялось и куда всё денется

•
•
Ilya Orlov
Ilya Orlov

!!! Есть более свежая версия этой же лекции !!! Лекция о современных представлениях о космологии и развитии Вселенной. Летняя школа "Русского Репортёра", июль-август 2012 г.

1 of 29
Орлов Илья Олегович НГУ, ИЯФ СО РАН
Солнечная система
Солнце  M☼ = 2∙1030 кг  T = 4,5 млрд лет  R = 695,5 тыс. км  ρ = 1,41 г/см3
Солнечная энергетика  Выделение энергии:  4 млн тонн / сек  3.846×1026 Вт/сек  Плотность энергии:  276.5 Вт/м3
Судьбы звёзд: M < 1.4 M☼  «Белый карлик»  + протопланетная туманность
Судьбы звёзд: M < 2,5–3 M☼  Нейтронная звезда  + туманность от сверхновой
Судьбы звёзд: M > 2,5-3 M☼  Чёрная дыра
Чёрные дыры – основные свойства  I космическая скорость = скорости света  Гравитационный радиус : R = GM/c2  Масштабное искривление метрики пространства-времени  Объект падает в чёрную дыру бесконечно долго для внешнего наблюдателя  Излучение Хокинга  Ядра галактик (и нашей!)
Аккреция вещества  Полость Роша – область тяготения объекта  Гигантские звёзды могут быть больше своей полости Роша
Галактика  200-400 млрд звёзд  Возраст:  13,2 млрд лет  Масса:  7∙1011 M☼  Размеры:  100 000 св. лет  1 000 св. лет  Солнце:  26,400±1,600 св. лет
Космология: откуда всё взялось и куда всё денется
С чего всё начиналось?  0 – Большой взрыв  0 – 10-43 сек – Планковская эпоха  10-43–10-36 сек – разделение взаимодействий  10-36–10-32 сек – инфляция, тёмная энергия  10-32–10-12 сек – первые частицы (W, Z, Хиггс, электроны, нейтрино, фотоны)  10-12 сек – асимметрия между материей и антиматерией  10-12–10-6 сек – эпоха кварков
С чего всё начиналось?  10-6– 1 сек – кварки собираются в адроны (p, n)  10-6– 1 сек – свободные нейтрино  1 – 10 сек – эпоха свободных лептонов (е, μ, τ)  10 сек – 380 тыс. лет – эпоха фотонов  3 мин – 20 мин – формирование ядер  70 тыс. лет – материя доминирует над излучением  377 тыс. лет – Вселенная стала прозрачной реликтовое излучение
Реликтовое излучение  ~300 000 лет после Большого взрыва  когда Вселенная стала прозрачной  практически изотропно – со всех направлений приходит одно и то же излучение  Сейчас – 2,725 К  Нобелевка 2006 года
С чего всё начиналось?  150 млн – 800 млн. лет – «тёмная эпоха»  Формирование звёзд  Формирование галактик  Крупномасштабная структура Вселенной  Сегодня: 13,7 млрд. лет.
Массовый состав Вселенной
Причинно-связанные области  Через 300 тыс. лет – 600 тыс. св. лет.  Вселенная растянулась в 1000 раз – 600 млн. св. лет  Видимый размер Вселенной – 30 млрд. св. лет  Но! – из всех областей излучение одинаковое!  Что-то где-то не так…
Инфляционная модель  Экспоненциальное! расширение Вселенной  со скоростью света – конкретные проблемы  10-36 – 10-32 секунд после Большого взрыва
Тёмная материя = 23 %  Имеет массу  гравитационно воздействует на материю  Скапливается в галактиках  образует сферически симметричные облака  Практически не взаимодействует с «обычной» материей  Неизвестный тип элементарных частиц  даже не нейтрино
Тёмная энергия = 73 %  НЕ материя!  энергия неизвестного поля  Обеспечивает ускоренное разбегание Вселенной  Равномерно распределена по Вселенной  Свойство вакуума?
Космологическая константа  Уравнение Эйнштейна 1 8πG Rµν − Rg µν + Λg µν = 4 Tµν 2 c  Знак и значение коэффициента Λ определяет судьбу Вселенной… Н ГУ Ф  Λ = 8πρvac – давление вакуума сФ кур 6
Будущее Вселенной: вариант 1  Если ускоренное расширение неограничено:  3 млрд. лет – столкновение с галактикой в Андромеде  100 млрд. – 1 трлн. лет – объединение локальной группы галактик  2 трлн. лет – внешние галактики недоступны для обнаружения  1014 лет – конец звездообразования  1015 лет – планеты падают на звёзды  1020 лет – материя покинет галактики или скопится в центральных чёрные дырах
Будущее Вселенной: вариант 1  Если ускоренное расширение неограничено:  1034 лет – начало распада протонов  1040 лет – конец распада протонов – остались электроны, фотоны и нейтрино (и ЧМ/ЧЭ?)  1040–10 100лет – эра чёрных дыр  10 100 лет – чёрные дыры испарились, пустая Вселенная из одиночных элементарных частиц  Потом, возможно, снова Большой Взрыв  и всё начнётся сначала 
Будущее Вселенной: вариант 2  Если расширение не бесконечно:  с определённого момента Вселенная будет сжиматься  формируются сверхмассивные чёрные дыры  единая чёрная дыра  Плацдарм для следующего Большого взрыва?
Будущее Вселенной: вариант 3  При бесконечном коэффициенте расширения:  все объекты Вселенной будут удаляться друг от друга  в том числе звёзды, планеты, молекулы и атомы  время жизни Вселенной – около 37 млрд. лет.  За 60 млн. лет до конца – разлёт галактик  За 3 мес. до конца – распад Солнечной системы  Последние минуты – распад звёзд и планет  R.I.P.
И много других вариантов...
Внимание, лженаука!  Часть 1. Ненаучные вещи  Энергоинформационные поля  Торсионные излучатели  Память воды, разумная плесень и т.д.  Астрология, чакры, гороскопы  Календарь майя  Воскрешения мёртвых  Энергетика пирамид  Волновая генетика
Внимание, лженаука!  Часть 2. Жульничество на науке  Нанофильтры на коленке  Термоядерный синтез в подвале  Григорий Грабовой  Гомеопатия (не вся!)  Нужно отделять недоказанное от бреда  Нужно отделять теории от жульничества
Есть вопросы? • OrlovIO@gmail.com • nirs@post.nsu.ru • http://VKontakte.ru/orlovio • http://Facebook.com/OrlovIO • http://Twitter.com/OrlovIO Как получить презентации лекций? • http://slideshare.net/OrlovIO • или написать по почте и попросить :)

More Related Content

Космология: откуда всё взялось и куда всё денется

  • 3. Солнце  M☼ = 2∙1030 кг  T = 4,5 млрд лет  R = 695,5 тыс. км  ρ = 1,41 г/см3
  • 4. Солнечная энергетика  Выделение энергии:  4 млн тонн / сек  3.846×1026 Вт/сек  Плотность энергии:  276.5 Вт/м3
  • 5. Судьбы звёзд: M < 1.4 M☼  «Белый карлик»  + протопланетная туманность
  • 6. Судьбы звёзд: M < 2,5–3 M☼  Нейтронная звезда  + туманность от сверхновой
  • 7. Судьбы звёзд: M > 2,5-3 M☼  Чёрная дыра
  • 8. Чёрные дыры – основные свойства  I космическая скорость = скорости света  Гравитационный радиус : R = GM/c2  Масштабное искривление метрики пространства-времени  Объект падает в чёрную дыру бесконечно долго для внешнего наблюдателя  Излучение Хокинга  Ядра галактик (и нашей!)
  • 9. Аккреция вещества  Полость Роша – область тяготения объекта  Гигантские звёзды могут быть больше своей полости Роша
  • 10. Галактика  200-400 млрд звёзд  Возраст:  13,2 млрд лет  Масса:  7∙1011 M☼  Размеры:  100 000 св. лет  1 000 св. лет  Солнце:  26,400±1,600 св. лет
  • 12. С чего всё начиналось?  0 – Большой взрыв  0 – 10-43 сек – Планковская эпоха  10-43–10-36 сек – разделение взаимодействий  10-36–10-32 сек – инфляция, тёмная энергия  10-32–10-12 сек – первые частицы (W, Z, Хиггс, электроны, нейтрино, фотоны)  10-12 сек – асимметрия между материей и антиматерией  10-12–10-6 сек – эпоха кварков
  • 13. С чего всё начиналось?  10-6– 1 сек – кварки собираются в адроны (p, n)  10-6– 1 сек – свободные нейтрино  1 – 10 сек – эпоха свободных лептонов (е, μ, τ)  10 сек – 380 тыс. лет – эпоха фотонов  3 мин – 20 мин – формирование ядер  70 тыс. лет – материя доминирует над излучением  377 тыс. лет – Вселенная стала прозрачной реликтовое излучение
  • 14. Реликтовое излучение  ~300 000 лет после Большого взрыва  когда Вселенная стала прозрачной  практически изотропно – со всех направлений приходит одно и то же излучение  Сейчас – 2,725 К  Нобелевка 2006 года
  • 15. С чего всё начиналось?  150 млн – 800 млн. лет – «тёмная эпоха»  Формирование звёзд  Формирование галактик  Крупномасштабная структура Вселенной  Сегодня: 13,7 млрд. лет.
  • 17. Причинно-связанные области  Через 300 тыс. лет – 600 тыс. св. лет.  Вселенная растянулась в 1000 раз – 600 млн. св. лет  Видимый размер Вселенной – 30 млрд. св. лет  Но! – из всех областей излучение одинаковое!  Что-то где-то не так…
  • 18. Инфляционная модель  Экспоненциальное! расширение Вселенной  со скоростью света – конкретные проблемы  10-36 – 10-32 секунд после Большого взрыва
  • 19. Тёмная материя = 23 %  Имеет массу  гравитационно воздействует на материю  Скапливается в галактиках  образует сферически симметричные облака  Практически не взаимодействует с «обычной» материей  Неизвестный тип элементарных частиц  даже не нейтрино
  • 20. Тёмная энергия = 73 %  НЕ материя!  энергия неизвестного поля  Обеспечивает ускоренное разбегание Вселенной  Равномерно распределена по Вселенной  Свойство вакуума?
  • 21. Космологическая константа  Уравнение Эйнштейна 1 8πG Rµν − Rg µν + Λg µν = 4 Tµν 2 c  Знак и значение коэффициента Λ определяет судьбу Вселенной… Н ГУ Ф  Λ = 8πρvac – давление вакуума сФ кур 6
  • 22. Будущее Вселенной: вариант 1  Если ускоренное расширение неограничено:  3 млрд. лет – столкновение с галактикой в Андромеде  100 млрд. – 1 трлн. лет – объединение локальной группы галактик  2 трлн. лет – внешние галактики недоступны для обнаружения  1014 лет – конец звездообразования  1015 лет – планеты падают на звёзды  1020 лет – материя покинет галактики или скопится в центральных чёрные дырах
  • 23. Будущее Вселенной: вариант 1  Если ускоренное расширение неограничено:  1034 лет – начало распада протонов  1040 лет – конец распада протонов – остались электроны, фотоны и нейтрино (и ЧМ/ЧЭ?)  1040–10 100лет – эра чёрных дыр  10 100 лет – чёрные дыры испарились, пустая Вселенная из одиночных элементарных частиц  Потом, возможно, снова Большой Взрыв  и всё начнётся сначала 
  • 24. Будущее Вселенной: вариант 2  Если расширение не бесконечно:  с определённого момента Вселенная будет сжиматься  формируются сверхмассивные чёрные дыры  единая чёрная дыра  Плацдарм для следующего Большого взрыва?
  • 25. Будущее Вселенной: вариант 3  При бесконечном коэффициенте расширения:  все объекты Вселенной будут удаляться друг от друга  в том числе звёзды, планеты, молекулы и атомы  время жизни Вселенной – около 37 млрд. лет.  За 60 млн. лет до конца – разлёт галактик  За 3 мес. до конца – распад Солнечной системы  Последние минуты – распад звёзд и планет  R.I.P.
  • 26. И много других вариантов...
  • 27. Внимание, лженаука!  Часть 1. Ненаучные вещи  Энергоинформационные поля  Торсионные излучатели  Память воды, разумная плесень и т.д.  Астрология, чакры, гороскопы  Календарь майя  Воскрешения мёртвых  Энергетика пирамид  Волновая генетика
  • 28. Внимание, лженаука!  Часть 2. Жульничество на науке  Нанофильтры на коленке  Термоядерный синтез в подвале  Григорий Грабовой  Гомеопатия (не вся!)  Нужно отделять недоказанное от бреда  Нужно отделять теории от жульничества
  • 29. Есть вопросы? • OrlovIO@gmail.com • nirs@post.nsu.ru • http://VKontakte.ru/orlovio • http://Facebook.com/OrlovIO • http://Twitter.com/OrlovIO Как получить презентации лекций? • http://slideshare.net/OrlovIO • или написать по почте и попросить :)