Слайд 2
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/138634/slide-1.jpg)
Слайд 3
![ГОРЯЧАЯ МОДЕЛЬ БОЛЬШОГО ВЗРЫВА Вселенная однородна и изотропна на больших](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/138634/slide-2.jpg)
ГОРЯЧАЯ МОДЕЛЬ БОЛЬШОГО ВЗРЫВА
Вселенная однородна и изотропна на больших масштабах (космологический
принцип);
Вселенная заполнена излучением, оставшимся от эпохи, когда она была «горячей»;
Образование элементов во Вселенной происходило в соответствии с теорией первичного нуклеосинтеза.
Слайд 4
![Рождение Вселенной](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/138634/slide-3.jpg)
Слайд 5
![Эволюция масштабного фактора со временем. Волнистой линией показана область квантовой](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/138634/slide-4.jpg)
Эволюция масштабного фактора со временем.
Волнистой линией показана область квантовой эволюции Вселенной,
сплошной
линией – область квазиклассической эволюции и выход на
инфляционную стадию
Слайд 6
![2. РАСШИРЯЮЩАЯСЯ ВСЕЛЕННАЯ](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/138634/slide-5.jpg)
2. РАСШИРЯЮЩАЯСЯ ВСЕЛЕННАЯ
Слайд 7
![В КОСМОЛОГИИ РАЗЛИЧАЮТ ТРИ ОСНОВНЫХ УРАВНЕНИЯ СОСТОЯНИЯ. Пылеподобное: p =](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/138634/slide-6.jpg)
В КОСМОЛОГИИ РАЗЛИЧАЮТ ТРИ ОСНОВНЫХ УРАВНЕНИЯ СОСТОЯНИЯ.
Пылеподобное:
p = 0, a(t) ~
t2/3
(современная Вселенная)
Радиационно-доминированное:
p = ρc2/3, a(t) ~ t1/2
(эпоха нуклеосинтеза)
Уравнение состояния фальшивого вакуума:
p = -ρc2/3, a(t) = a1eH(t-t’) + a2e-H(t-t’)
(стадия инфляции)
Слайд 8
![Вакуумные квантовые флуктуации, которые обычно проявляются только в микроскопических масштабах,](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/138634/slide-7.jpg)
Вакуумные квантовые флуктуации,
которые обычно проявляются только в
микроскопических масштабах,
в экспоненциально расширяющейся Вселенной
быстро
увеличивают свою длину и амплитуду
и становятся космологически значимыми.
Таким образом, возникшие впоследствии
скопления галактик и сами галактики
являются макроскопическими проявлениями
квантовых флуктуаций на ранних этапах
развития Вселенной.
Слайд 9
![3. СТАДИЯ БАРИОСИНТЕЗА](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/138634/slide-8.jpg)
Слайд 10
![Уравнение состояния вещества с отрицательным давлением неустойчиво: оно должно смениться](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/138634/slide-9.jpg)
Уравнение состояния вещества
с отрицательным давлением неустойчиво:
оно должно смениться обычным
(положительным или равным
нулю) давлением.
Поэтому инфляционная фаза развития
Вселенной довольно быстро кончается.
С окончанием этого этапа рождается
обычная материя.
Слайд 11
![СООТНОШЕНИЕ ВЕЩЕСТВА И АНТИВЕЩЕСТВА: [NP–NP~]/NΓ ≈ 10-9](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/138634/slide-10.jpg)
СООТНОШЕНИЕ ВЕЩЕСТВА И АНТИВЕЩЕСТВА:
[NP–NP~]/NΓ ≈ 10-9
Слайд 12
![Схематичное изображение распада протона р. Сплошными тонкими линиями показаны реальные](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/138634/slide-11.jpg)
Схематичное изображение распада протона р. Сплошными тонкими
линиями показаны реальные частицы –
кварки d, u, u~ (протон
является составной частицей, в которую входят кварки и глюоны),
позитрон е+ и π0-мезон. Жирная волнистая линия представляет
виртуальный Х-лептокварк
Слайд 13
![Когда температура Вселенной понижается до 1016 – 1017 К, в](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/138634/slide-12.jpg)
Когда температура Вселенной понижается
до 1016 – 1017 К, в горячей плазме,наполняющей
Вселенную,
происходит электрослабый
фазовый переход: слабые и электромагнитные
взаимодействия, бывшие до этого момента
едиными, расщепляются на обычные
электромагнитные и слабые взаимодействия
с участием нейтрино.
Слайд 14
![4. НУКЛЕОСИНТЕЗ](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/138634/slide-13.jpg)
Слайд 15
![Примерно при температуре T ≈ 1011 K происходит конфайнмент (невылетание)](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/138634/slide-14.jpg)
Примерно при температуре T ≈ 1011 K
происходит конфайнмент (невылетание)
кварков. «Кварковый суп»
превращается в
протоны и нейтроны, которые затем,
в процессе первичного нуклеосинтеза,
соединяются в первичные легкие ядра.
Слайд 16
![После эпохи образования протонов и нейтронов нуклеосинтез является наиболее замечательной](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/138634/slide-15.jpg)
После эпохи образования протонов и
нейтронов нуклеосинтез является наиболее
замечательной эпохой. Он начинается
через
1 секунду после Большого Взрыва
и продолжается вплоть до ~100 секунд.
В этот период синтезируются легкие ядра:
4He (25%), дейтерий 2H (3·10-5%), 3He (2·10-5%),
7Li(10-9%), т.е. начинает рождаться
привычное нам вещество.
Слайд 17
![Основные эпохи эволюции ранней Вселенной](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/138634/slide-16.jpg)
Основные эпохи эволюции
ранней Вселенной
Слайд 18
![5. ЭПОХА ДОМИНИРОВАНИЯ СКРЫТОЙ МАССЫ](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/138634/slide-17.jpg)
5. ЭПОХА ДОМИНИРОВАНИЯ
СКРЫТОЙ МАССЫ
Слайд 19
![Эпоха доминирования (преобладания) скрытой массы в зависимости от типа носителя](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/138634/slide-18.jpg)
Эпоха доминирования (преобладания)
скрытой массы в зависимости от типа
носителя скрытой материи наступает
примерно
при температуре Т ≈ 105 К.
Начиная с этой эпохи растут малые
возмущения плотности вещества,
которые к нашему времени увеличиваются
настолько, что появляются галактики,
звезды и планеты.
Слайд 20
![5. ЭПОХА РЕКОМБИНАЦИИ ВОДОРОДА](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/138634/slide-19.jpg)
5. ЭПОХА РЕКОМБИНАЦИИ
ВОДОРОДА
Слайд 21
![В процессе рекомбинации водорода протоны и электроны объединяются, и образуется](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/138634/slide-20.jpg)
В процессе рекомбинации водорода протоны
и электроны объединяются, и образуется
водород – самый
распространенный элемент
во Вселенной. Эпоха рекомбинации совпадает
с эпохой «просветления» Вселенной: плазма
исчезает и вещество становится прозрачным.
Температура этой эпохи известна очень
хорошо из лабораторной физики:
Т ≈ 4500 – 3000 К.
Слайд 22
![После рекомбинации фотоны доходят до наблюдателя, практически не взаимодействуя с](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/138634/slide-21.jpg)
После рекомбинации фотоны доходят до
наблюдателя, практически не
взаимодействуя с веществом по
дороге,
составляя реликтовое излучение,
энергетический спектр которого в настоящее
время соответствует спектру абсолютно
черного тела, нагретого до температуры
2,75 К. Разница в температурах ~3000 K и ~3 K
обусловлена тем, что с эпохи просветления
Вселенной ее размеры увеличились
примерно в 1000 раз.
Слайд 23
![Неоднородности реликто- вого фона – самые старые объекты, доступные наб-](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/138634/slide-22.jpg)
Неоднородности реликто-
вого фона – самые старые
объекты, доступные наб-
людениям. Они отражают
флуктуации температуры
горячей
плазмы, которая
заполняла Вселенную,
прежде чем в результате
расширения вещество ох-
ладилось, и образовались
привычные нам
галактики и звезды.
Это изображение
получено на группе
микроволновых
телескопов в Тенерифе,
Испания, названной
Очень маленьким
массивом
(Very Small Array).
Слайд 24
![Микроволновой фон за вычетом фона галактических источников и допплер-эффекта от движения Солнечной системы в пространстве.](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/138634/slide-23.jpg)
Микроволновой фон за вычетом фона галактических источников
и допплер-эффекта от движения
Солнечной системы в пространстве.
Слайд 25
![Анизотропия микроволнового фона во Вселенной: 380 тысяч лет спустя после](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/138634/slide-24.jpg)
Анизотропия микроволнового фона во Вселенной:
380 тысяч лет спустя после Большого Взрыва.
Это
изображение с высоким разрешением получено орбитальной
космической станцией (WMAP) им. Вилкинсона (Wilkinson).
Слайд 26
![Проект BOOMERANG](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/138634/slide-25.jpg)
Слайд 27
![Изображение на предыдущем слайде было получено с помощью микроволнового телескопа,](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/138634/slide-26.jpg)
Изображение на предыдущем слайде было
получено с помощью микроволнового телескопа, запущенного на
воздушном шаре над Антарктикой в 1998 году в рамках проекта BOOMERANG.
Полученные результаты позволили космологам сделать много интересных выводов, в частности, о том, что кривизна нашей Вселенной с хорошей точностью равна нулю, а также подтвердить модель инфляционной Вселенной.
Слайд 28
![Угловой спектр флуктуаций ре- ликтового излучения по дан- ным экспериментов](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/138634/slide-27.jpg)
Угловой спектр флуктуаций ре-
ликтового излучения по дан-
ным экспериментов MAXIMA
и BOOMERANG. Сплошная
кри-
вая – теоретическое предска-
зание флуктуаций температу-
ры реликтового излучения,
полученная из анализа прост-
ранственного распределения
вещества. Обращает на себя
внимание факт наличия второго
и третьего пиков в спектре,
однозначно подтверждающих
представления об изначальной
фазовой скоррелированности
флуктуаций. Это могло быть,
только если в очень ранней
Вселенной существовала эпоха
очень быстрого (квази-экспо-
ненциального) расширения
(модель инфляционной
Вселенной).
Слайд 29
![Движение плазмы к моменту рекомбинации не может быть произвольным: движения](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/138634/slide-28.jpg)
Движение плазмы к моменту рекомбинации не
может быть произвольным: движения плазмы в
масштабах, соответствующих массам меньше
1013 ÷ 1014 М☉, затухают. В зависимости от закона спадания возмущений средняя масса образующихся облаков газа и скоплений в большей или меньшей степени превосходит эту величину.
Слайд 30
![5. ОБРАЗОВАНИЕ КРУПНОМАСШТАБНОЙ СТРУКТУРЫ ВСЕЛЕННОЙ](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/138634/slide-29.jpg)
5. ОБРАЗОВАНИЕ КРУПНОМАСШТАБНОЙ
СТРУКТУРЫ ВСЕЛЕННОЙ
Слайд 31
![Образование сверхскоплений галактик условно приходится на красное смещение z ≈](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/138634/slide-30.jpg)
Образование сверхскоплений галактик условно приходится на красное смещение z ≈ 10,
когда температура реликтовых фотонов падает до 30 К.
Слайд 32
![В нейтральной среде с малыми начальными возмущениями плотности возникают плотные](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/138634/slide-31.jpg)
В нейтральной среде с малыми начальными возмущениями плотности возникают плотные уплощенные
облака газа. Влияние приливных сил приводит к одномерному сжатию в «блин» вместо симметричного комка. Для основной массы вещества адиабатическое сжатие сменяется ударной волной, бегущей по падающему веществу. В результате возникает очень своеобразное распределение вещесва в формирующемся диске – «блине», с острым максимумом плотности в окрестности центра и быстрым убыванием на периферии.
Слайд 33
![«Блин», в первую очередь вследствие развития гравитационной неустойчивости, распадается на](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/138634/slide-32.jpg)
«Блин», в первую очередь вследствие развития
гравитационной неустойчивости, распадается на отдельные облака.
В свою очередь, те тоже могут распадаться на двойные, реже - кратные системы галактик; при этом практически весь момент переходит в орбитальный. Часть газа, сжатого ударной волной, остывает и превращается в галактики, часть остается горячей и входит в состав межгалактической среды.
Слайд 34
![Дальнейшая эволюция сжатого вещества в галактики и звезды определяется всей](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/138634/slide-33.jpg)
Дальнейшая эволюция сжатого вещества в галактики и звезды определяется всей совокупностью
процессов, протекающих в веществе, и физическими условиями в нем.
Важную роль играет возникающее в сжатом веществе вихревое движение.
Слайд 35
![Кадр из фильма IMAX, изобража- ющий раннюю Вселенную. Это результат](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/138634/slide-34.jpg)
Кадр из фильма
IMAX, изобража-
ющий раннюю
Вселенную.
Это результат
численного мо-
делирования
эволюции мил-
лионов частиц.
Вещество соби-
рается в
конгло-
мераты, образуя
галактики и
длинные волокна.
Слайд 36
![Еще один результат численного моделирования. Так, по мнению С.Паскарела (Аризонский](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/138634/slide-35.jpg)
Еще один результат численного моделирования.
Так, по мнению С.Паскарела (Аризонский университет), выглядела
Вселенная
в возрасте 2 миллиарда лет. Эти сгустки, состоящие из
газа, сливались, формируя галактики, которые мы видим сейчас.
Слайд 37
![Изображение галактики #1916 из скопления Abell 1835, полученное на одном](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/138634/slide-36.jpg)
Изображение галактики #1916
из скопления Abell 1835,
полученное на одном из
8.2-метровых телескопов VLT
в
Чили (ESO).
Спектр объекта #1916 содержит
только одну сильную линию с
наблюдаемой длиной волны
1.337 микрон, которая, вероят-
нее всего, соответствует линии
Lα. Сопоставление наблюдаемой
и лабораторной длины волны
линии (1215.67A) дает величину
красного смещения z=10.0.
Более точное моделирование
спектра этой далекой галактики
в предположении о пониженном
содержании тяжелых элементов
(примерно 1/50 от Солнечного)
говорит, что эта галактика лежит
между 9
Слайд 38
![Составное изображение скопления галактик RDCS 1252.9-2927 по наблюдениям Chandra, HST](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/138634/slide-37.jpg)
Составное изображение
скопления галактик
RDCS 1252.9-2927 по
наблюдениям Chandra,
HST и VLT.
Скопление находится на
расстоянии
около 9 мил-
лиардов световых лет и,
следовательно, уже су-
ществовало, когда воз-
раст Вселенной был ме-
нее 5 миллиардов лет.
Для массы этого скоп-
ления получена оценка
более 2·1014 М☉, что де-
лает его самым массив-
ным из всех обнаружен-
ных в такой молодой
Вселенной объектов.
Слайд 39
![Cмоделированная компьютером часть ранней Вселенной, содержащая цепочку (волокно) галактик. Сторона](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/138634/slide-38.jpg)
Cмоделированная компьютером часть ранней Вселенной, содержащая
цепочку (волокно) галактик. Сторона наложенного куба
имеет длину около 300 миллионов световых лет.
Слайд 40
![Сталкивающиеся галактики в скоплении MS1054-03, расположенном на расстоянии 8 миллиардов световых лет.](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/138634/slide-39.jpg)
Сталкивающиеся галактики в скоплении MS1054-03, расположенном на
расстоянии 8 миллиардов световых лет.
Слайд 41
![В промежутке от z ≈ 10 до z ≈ 0](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/138634/slide-40.jpg)
В промежутке от z ≈ 10 до z ≈ 0 лежит
эпоха
нелинейной стадии эволюции внегалактических объектов, то есть эпоха обычных галактик, квазаров, скоплений и сверхскоплений галактик.
Слайд 42
![Крупномасштабная струтура современ- ной Вселенной по результатам ком- пьютерного модели-](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/138634/slide-41.jpg)
Крупномасштабная
струтура современ-
ной Вселенной по
результатам ком-
пьютерного модели-
рования.
Карта покрывает об-
ласть, составляю-
щую миллиард
световых
лет в попе-
речнике. Волокна
на карте содержат в
себе тысячи галак-
тик , тогда как тем-
ные области, назы-
ваемые пустотами,
или войдами,
лишены их.
Слайд 43
![Размеры войдов составляют порядка 10-30 Мпк. Большие войды занима- ют](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/138634/slide-42.jpg)
Размеры войдов составляют порядка
10-30 Мпк. Большие войды занима-
ют около 50 процентов
объема
Вселенной.
Справа - построенная ме-
тодом многих тел (N-body)
компьютерная модель
войда на z = 0, т.е. "сей-
час". Использовалась стан-
дартная на сегодняшний
день модель с Л-членом и
холодной темной материей.
Целью расчета является именно
распределение темной материи.
Оказывается, что войд похож на
"Вселенную в миниатюре". Там тем-
ная материя распределена опять-таки
в виде структуры с волокнами и войдами! Разница только в том, что все мас-
сы (массы гало темной материи) на четыре порядка меньше. Собственно, поэ-
тому-то мы и не видим там галактик.
Слайд 44
![Распределение по небу галактик со скоростями от 2000 до 5000](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/138634/slide-43.jpg)
Распределение по небу галактик со скоростями от 2000 до 5000 км/с.
Стрелкой
отмечена блиноподобная структура в созвездиях Гидры-Центавра-
Телескопа-Павлина-Индейца. Наша Галактика и Местное сверхскопление
лежат на периферии этой стены, практически в ее плоскости, поэтому она
видна как узкая полоска галактик на небе, протянувшихся на 180°.
Слайд 45
![Еще в начале семидесятых астрономам стало ясно, что скопления галактик](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/138634/slide-44.jpg)
Еще в начале семидесятых
астрономам стало ясно, что
скопления галактик погружены
в разреженные
облака горя-
чего газа, которые ярко светят
в рентгеновском диапазоне.
На этом снимке с космической
рентгеновской обсерватории
Chandra виден хорошо выра-
женный "охлаждающийся по-
ток« в центральной части скоп-
ления Abell 1795.
Слайд 46
![Это изображение получе- но в результате компью- терного моделирования ожидаемого](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/138634/slide-45.jpg)
Это изображение получе-
но в результате компью-
терного моделирования
ожидаемого распределе-
ния горячего газа в
слое
Вселенной, имеющем в
поперечнике 2.7 милли-
ардов световых лет и тол-
щину 0.3 миллиарда све-
товых лет.
Наблюдения рентгенов-
ской обсерватории
Chandra подтвердили су-
ществование массивных
и горячих волокон в меж-
галактической среде в
результате обнаружения
небольшого уменьшения
интенсивности рентгенов-
ского излучения далеких
квазаров.
Слайд 47
![Скопление галактик в созвездии Волосы Вероники (или скопле- ние Кома)](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/138634/slide-46.jpg)
Скопление галактик в созвездии
Волосы Вероники (или скопле-
ние Кома) - одно из
самых плот-
ных скоплений .
Большинство галактик, входящих
в его состав, эллиптические.
Слайд 48
![](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/138634/slide-47.jpg)