Астрономия для детей > Ответы на частые вопросы > Сколько всего галактик
Для детей будет интересно узнать, сколько галактик во Вселенной: глубокое фото телескопа Хаббл, наблюдение созвездий, сколько звезд, теория Большого Взрыва.
Начать объяснение для детей родители или учителя в школе могут с того, что галактики представляют собою масштабные звездные коллекции, разбросанные по всему пространству. Об этом можно судить благодаря Deep Field Хаббла, который продемонстрировал тысячи галактик на одном снимке. Но сколько есть галактик во Вселенной?
Известный снимок eXtreme Deep Field (XDF) – собран из 10-летнего периода отслеживания пространства космическим телескопом Хаббл. Фото выпущено 25 сентября 2012 года.
Важно объяснить детям, что дать точное количество очень сложно. Конкретность сталкивается с проблемой, если речь идет о миллиардах. Кроме того, даже наиболее мощные земные и космические телескопы ограничены в дальности обзора. Для этого у него должна быть большая диафрагма (диаметр главной линзы или зеркала), да и он сам должен находиться над земной атмосферой, чтобы избавиться от проблем с искажением земным воздухом.
Оценки экспертов отличаются, но большинство сходятся на количестве в 100-200 миллиардов галактик.
Углубляемся
Для самых маленьких важно запомнить, что сейчас Хаббл – наилучший инструмент для подобных подсчетов. Его запустили в 1990 году, но его основное зеркало исказилось. В 1993 году проблему исправили, после чего было проведено еще несколько улучшений. Последняя миссия на телескоп осуществилась в мае 2009 года.
В 1995 году телескоп всматривался в пустой район Большой Медведицы и продолжал наблюдения 10 дней. В результате, в одном кадре проявилось около 3000 слабых галактик с тусклостью как 30-я величина («Полярная звезда» светит на 2-ю величину). Этот составной снимок назвали «Глубокое поле Хаббла», считающийся самым дальним обзором.
После обновления ученые дважды повторили свое исследование. В 2003 и 2004 года появилось Ультраглубокое поле Хаббла (Hubble Ultra Deep Field). Ему удалось в миллионной экспозиции запечатлеть примерно 10000 галактики в небольшом участке созвездия Печь.
В 2012 году также использовали Ультраглубокое поле, чтобы отыскать 5500 галактик в рамках проекта «Экстремальное глубокое поле» (eXtreme Deep Field). Если в целом, то дети должны понять, что Хаббл продемонстрировал около 100 миллиардов галактик. Но телескопы улучшаются, поэтому число может возрасти и до 200 миллиардов.
Подсчитывая звезды
Родители или в школе должны объяснить детям, что независимо от выбора инструмента методы подсчета остаются постоянными. Необходимо взять часть небесного изображения, сделанного телескопом. Затем используют соотношение фрагмента к Вселенским масштабам и делают расчеты. В этом моменте важно учитывать, что Вселенная лишена дисперсии (это однородное пространство).
Распределение галактик и скоплений галактик в видимой части Вселенной
Этот принцип основывается на общей теории относительности Альберта Эйнштейна. Одно из положений гласит, что гравитация выступает искажением пространства и времени. С этой позиции ученые пытались выяснить, какое влияние гравитация оказывает на Вселенную.
Отсюда и появилась мысль об однородности (как будто у вас плохое зрение и все вокруг кажется одинаковым). Это космологический принцип. Применить его можно было, например, в микроволновом фоне (CMB). Это остаточное излучение ранней Вселенной сразу после Большого Взрыва. Используя в исследованиях ультразвуковой зонд анизотропии Уилкинсона НАСА, ученые поняли, что CMB всегда одинаковы в любой части пространства.
Изменится ли число галактик со временем?
Наука настолько продвинулась, что позволяет измерять скорость расширения Вселенной – 13.82 миллиарда лет. Но с ее «старением» галактики все дальше отдаляются от нашей планеты, что создает определенные трудности для техники.
Вселенная расширяется быстрее скорости света. Более того, она еще и ускоряется в процессе расширения. В этот момент в игру вступает концепция «наблюдаемой Вселенной». То есть, это та ее часть, которую мы способны разглядеть. За 1-2 триллиона лет находятся галактики, скрытые от нашего взора. У нас получится лишь уловить их свет, ведь ему необходимо время, чтобы добраться.
Самая удаленная галактика, запечатленная Хабблом
Дети должны запомнить, что галактики не стабильны, они постоянно меняются. Например, Млечный Путь все ближе подкрадывается к Андромеде. По подсчетам, они сольются в единую галактику через 4 миллиарда лет. В итоге, то же самое произойдет и с ближайшими к нам галактиками, и Вселенная станет темнее.
Будущим цивилизациям не удастся разглядеть 100 миллиардов галактик, потому что никто не сможет заметить расширения. Более того, они даже не смогут доказать существование Большого Взрыва.
А как же другие Вселенные?
Родители или в школе должны объяснить для самых маленьких детей, что ранняя Вселенная раздувалась. Поэтому появились теории, что некоторые ее «отсеки» отделились и создали отдельные Вселенные. Если это так, то они обладают разными скоростями, материалами, а также физическими законами.
Если у них есть свои галактики, то мы не сможем это точно определить сколько всего галактик во Вселенной. Количество наблюдаемых галактик в нашей Вселенной может возрасти благодаря запуску космического телескопа Джеймса Вебба. Хаббл способен достать до 450 миллионов лет после Большого Взрыва. В 2018 году Джеймс Вебб сократит эту дистанцию к 200 миллионам лет. Но цифры все равно не сильно изменятся, ведь мы будем наблюдать молодые галактики. Так что приемлемым числом для нашей Вселенной остается 200 миллионов галактик.