19:43 

И еще раз о расстояниях

Atandakil
El sueño de la razón produce monstruos
Вот тут - набор величин, которые можно назвать расстояниями до дальнего объекта в астрономии, и зависимость этих величин от наблюдаемого красного смещения объекта.

Часть этого графика я приводил здесь: www.diary.ru/~Alef0/p174556829.htm, рассказывая про зависимость от красного смещения той величины, которая обычно и характеризует удаление наблюдаемого объекта, то есть, так называемого расстояния по времени распространения света, указанного на графике зеленым.
На горизонтальной шкале графика отложен параметр красного смещения z, на вертикальной - расстояния в миллиардах световых лет.

Итак, что мы имеем.
Голубым внизу отложено расстояние углового размера DA, которое я упоминал здесь: www.diary.ru/~Alef0/p174742185.htm.
Это - расстояние до объекта данного размера, каким оно бы было, если бы мы измеряли его по его видимой угловой величине. Расстояние носит парадоксальный характер, потому что из-за того, что в древние времена Вселенная была меньше, чем сейчас, угловой размер объектов, наблюдаемых в те древние времена, оказывается большим, чем он бы был для столь удаленных объектов при условии, что Вселенная тогда имела бы современный размер. В результате объект, удаленный, скажем, на условное расстояние шесть миллиардов световых лет (то есть, наблюдаемый нами в состоянии шестимиллиардолетней дальности) кажется меньшим, чем тело такого же размера, условно удаленное на семь миллиардов лет (то есть, наблюдаемое таким, каким оно было семь миллиардов лет назад).
Удаление, при котором дальнейшее падение угловых размеров с растоянием прекращается и начинается их рост, соответствует z=1,65 (как видно на графике) и почти шести миллиардам лет временного удаления.

Обычно используемое понятие (или, если угодно, модель) расстояния до объекта - это расстояние по времени распространения света. То есть, путь, пройденный до нас тем светом объекта, который мы и наблюдаем. Оно очень удобно тем, что равно удалению наблюдаемого объекта от нас во времени. Именно это расстояние отложено на графике зеленым (обозначено DT), именно его имеют в виду, когда, например, говорят, что наблюдают далекую галактику на удалении 13 миллиардов световых лет, поясняя, что свет от нее шел к нам 13 миллиардов лет, и именно в терминах этого расстояния радиус видимой Вселенной равен ее возрасту и составляет пимерно 13,77 миллиарда световых лет (вторая горизонтальная линия на графике). А еще оно удобно тем, что не слишком зависит от тонкостей и параметров принятой модели устройства и деталей эволюции Вселенной.

Дл любопытства и наглядности можно использовать еще одно понятие расстояния - то расстояние, которое разделяет нас и наблюдаемый объект "сейчас". Я взял это слово в кавычки потому, что определить понятие "Сейчас", то есть, установить общий для Вселенной момент времени - мягко говоря, непросто.
Смысл этого понятия прост - пусть объект десять миллиардов лет назад излучил свет. Свет летел, летел и попал к нам спустя десять миллиардов лет, пролетел за это время десять миллиардов световых лет, и, стало быть, расстояние по времени распространения света до этого объекта равно десяти миллиардам световых лет. Но все эти годы Вселенная расширялась с переменным темпом - вначале чуть замедляясь, потом ускоряясь, - а объект за это время успел от нас удалиться явно больше, чем на эти десять миллиардов световых лет...
Расстояние, которое разделяет нас с наблюдаемым объектом "сейчас", называется расстоянием в сопутствующем времени или сопутствующим расстоянием (comoving distance), обозначается на графике DС и совершенно ничего не дает ни уму, ни сердцу. Почему? Потому что корректным способом измерения такого расстояния является следующая процедура: необходимо остановить расширение Вселенной и движение времени и отправиться в путь-дорогу на десятки миллиардов световых лет с рулеткой к объекту при остановленном времени. Но так как уши у людей выше лба не растут, и такие процедуры выполнить не в человеческих силах, сопутствующее расстояние рассчитывается, исходя из современных представлений о топологии Вселенной и динамике ее расширения за время, прошедшее с момента наблюдения объекта.
Сопутствующее расстояние, как видно из графика, для удаленных объектов намного превосходит расстояние по времени распространения света. Расчетное сопутствующее расстояние до момента рождения Вселенной (то есть, современное расстояние до... а в самом деле, до чего? :) :) :) :) - вот тут и становится ясной нехватка физического смысла в этом понятии :) , так что оно определяется проще - максимально возможное сопутствующее расстояние до любого теоретически наблюдаемого нами объекта Вселенной) согласно современной и наиболее распространной модели Вселенной равно примерно 47,2 миллиарда световых лет. А до самых дальних наблюдаемых объектов - около 33 миллиардов...

И еще один вид расстояния - расстояние, измеренное по яркости, или просто яркостное расстояние DL. Оно определяется просто: это расстояние, на котором объект данной яркости светил так же, как и наблюдаемый объект, в стационарной плоской Вселенной. Сопоставление яркостного расстояния с расстоянием по времени распространения света явлется очень важным для изучения Вселенной и уточнения модели ее развития. См. о нем подробно alef0.diary.ru/p204836847.htm

читать дальше

upd: Еще раз напомню: приведенные пересчеты красного смещения в расстояния и времена являются модельными - они зависят от величины постоянной Хаббла (темпа расширения Вселенной) и истории ее изменения со временем, которая в свою очередь определяется некоторыми ее параметрами, в первую очередь плотностью материи и темной энергии.
Поэтому все приводимые данные о расстояних и возрастах удаленных объектов имеют точность около десяти процентов, отчего в астрономии для измерения дальних расстояний используют только параметр красного смещения.
запись создана: 01.04.2012 в 16:23

@темы: Наука, Наш мир - Вселенная

URL
Комментарии
2012-04-01 в 17:43 

Подлый Мурк Пахлорыбный
Понимать меня не обязательно. Обязательно любить и кормить вовремя (с)
читать дальше
Угу... :)

2012-04-01 в 17:49 

Atandakil
El sueño de la razón produce monstruos
И? :)

URL
2012-04-01 в 17:53 

Подлый Мурк Пахлорыбный
Понимать меня не обязательно. Обязательно любить и кормить вовремя (с)
Ну, в принципе, понятно, о чём идёт речь :)

2012-04-01 в 17:57 

Подлый Мурк Пахлорыбный
Понимать меня не обязательно. Обязательно любить и кормить вовремя (с)
Или надо было оценить степень занудства?))))

2012-04-01 в 18:00 

Atandakil
El sueño de la razón produce monstruos
Нет, надо было оценить степень понятности... :)

URL
2012-04-01 в 18:02 

Подлый Мурк Пахлорыбный
Понимать меня не обязательно. Обязательно любить и кормить вовремя (с)
В целом, понятно :)

2012-04-01 в 18:03 

Atandakil
El sueño de la razón produce monstruos
Отлично! :)

URL
2012-04-02 в 00:23 

piulya
да норм.

2012-04-04 в 09:16 

А у Вас плохо получается писать занудно, всё время интересно выходит. Спасибо за ответ.
Возник вопрос по последнему пункту. Означает ли это, стационарная плоская Вселенная была бы значительно ярче нашей?

2012-04-04 в 09:52 

Atandakil
El sueño de la razón produce monstruos
А у Вас плохо получается писать занудно, всё время интересно выходит. Спасибо!

Возник вопрос по последнему пункту. Означает ли это, стационарная плоская Вселенная была бы значительно ярче нашей? И намного.
Для стационарной бесконечной вселенной действителен парадокс Ольберса, над которым ломали голову еще в XIX веке - светимость неба должна быть равна светимости абсолютно черного тела с температурой, равной средней температуре звезд. То есть, будь Вселенная вечной и стационарной, она была бы заполнена излучением бесконечного множества звезд с эффективной температурой более трех тысяч градусов, и наше небо светилось бы в каждой точке примерно как Солнце...

URL
2012-04-04 в 12:20 

То есть, будь Вселенная вечной и стационарной, она была бы заполнена излучением бесконечного множества звезд с эффективной температурой более трех тысяч градусов, и наше небо светилось бы в каждой точке примерно как Солнце...

Как же уютно жить в расширяющейся Вселенной!

2012-04-04 в 12:27 

Atandakil
El sueño de la razón produce monstruos
Именно. В стационарной вообще трудно... :)

Единственное спасение - если бы она появилась относительно недавно - тогда свет от дальних звезд до нес просто еще бы не долетел. :)

URL
2012-10-02 в 13:03 

Дариона
Добрейшей души ДК (с)
Кстати, а как в нынешней расширяющейся вселенной решается этот парадокс?

2012-10-02 в 13:58 

Atandakil
El sueño de la razón produce monstruos
Во-первых, за счет расширения Вселенной до нас принципиально может дойти свет только из ее ограниченного объема (радиусом, равным возрасту Вселенной, исчисляемому по времени распространения).
Во-вторых, за счет расширения Вселенной энергия распространяющихся издалека фотонов падает.
Яркий пример - наиболее удаленным в принципе объектом, от которого принципиально может дойти до нас свет, является так называемая "поверхность последнего рассеяния" - собственно, Вселенная в возрасте 380 тысяч лет, представлявшая собой в это время почти однородную плазму температурой около трех тысяч градусов. Те фотоны, которые были излучены в это время на расстоянии по времени распространения 13,77 Gly (миллиардов световых лет) мы наблюдаем в настоящее время в виде реликтового фонового космического излучения. Но за счет расширения Вселенной оно сейчас имеет температуру 2,725 градуса Кельвина вместо первоначальных трех тысяч градусов и, соответственно, может нагреть все объекты окружающего нас мира только лишь до этой температуры.
Собственно, поэтому в мире не может сейчас быть более холодных стационарных объектов. Более холодный нестационарный объект существует - расширяющаяся туманность Бумеранг, самое холодное известное место во Вселенной, за счет расширения газа охлаждающаяся ниже равновесной температуры (ее температура равна одному градусу Кельвина).

URL
2012-10-02 в 14:01 

Дариона
Добрейшей души ДК (с)
Спасибо.

2012-10-02 в 14:09 

Atandakil
El sueño de la razón produce monstruos
"Всегда рад!" (с) :)

URL
2012-10-02 в 19:38 

Кьюзи
...дочитал, и долго искал отличия от первого прочтения. И не нашёл...
Серьёзно, я не так хорошо помню прошлый вариант, чтоб найти изменения, если они есть. Или запись просто так сегодня поднята?

2012-10-02 в 20:11 

Atandakil
El sueño de la razón produce monstruos
просто так. Чтобы было. :)

URL
2012-12-14 в 12:46 

Derflinger
La vatnique
Я дочитал! Даёшь измерение по яркости!

2012-12-14 в 12:49 

Atandakil
El sueño de la razón produce monstruos
Вот только его нам не хватало. :)

URL
2014-07-27 в 10:14 

Дара Ливень
Есть три вещи, которые многие люди не умеют делать с достоинством - проигрывать, стареть и умирать. (с)
Не только дочитал, но и задумался.
Возраст вселенной определяют в 13.7 млрд лет. Самые дальние наблюдаемые объекты - на расстоянии 30 с гаком световых лет... Как оно получается?

2014-07-27 в 10:31 

Atandakil
El sueño de la razón produce monstruos
Разные принципы определения расстояния. Потому что в расширяющейся Вселенной смысл самого понятия расстояния может быть совершенно различным. Расстояние по времени распространения - это путь, пройденный световым лучом. Для объектов, появившихся, скажем, почти сразу же после образования Вселенной и нами наблюдаемых в этом состоянии, оно почти соответствует возрасту Вселенной (и вообще, расстояние по времени распространения численно равно временному удалению от нас наблюдаемого объекта. Видим объект в состоянии, которое он имел 12 миллиардов лет назад - значит, его удаление по времени распространения 12 миллиардов световых лет).
Но после того, как объект испустил свет, нами видимый, он продолжал от нас удаляться из-за расширения Вселенной. Поэтому появляется понятие сопутствующего расстояния, учитывающего, насколько удалился от нас объект за время, которое прошло, пока его свет шел к нам. За это время дальние объекты уже начали удаляться от нас со скоростью, превосходящей скорость света, поэтому их сопутствующее расстояние оказывается численно большим, чем возраст Вселенной. вот и получается, что если взять объект, испустивший, скажем, 13,42 миллиарда лет назад луч света, который мы видим, находится от нас на расстоянии по времени распространения 13,42 миллиарда световых лет, а сам по расчетам успел улететь от нас "в настоящее время" уже на 33 миллиарда световых лет и находится вне горизонта событий.
Вообще, как по мне, так сопутствующее расстояние в большинстве случаев (кроме некоторых специальных, связанных с космологией) - понятие не слишком удобное и осмысленное, о чем я и написал. Хотя в некоторых случаях для расчетов надо использовать именно его (например, считая среднюю плотность Вселенной).

URL
2014-07-27 в 11:13 

Дара Ливень
Есть три вещи, которые многие люди не умеют делать с достоинством - проигрывать, стареть и умирать. (с)
Теперь вполне понятно, спасибо )

2014-07-27 в 11:21 

Atandakil
El sueño de la razón produce monstruos
Очень рад. :)

URL
2015-07-09 в 08:57 

Atandakil
El sueño de la razón produce monstruos
О яркостном расстоянии и почему оно так быстро растет с ростом красного смещения - добавлено alef0.diary.ru/p204836847.htm

URL
Комментирование для вас недоступно.
Для того, чтобы получить возможность комментировать, авторизуйтесь:
 
РегистрацияЗабыли пароль?

Мысли вслух

главная