Итак, начнем с основ. Вселенная довольно большая, и в ней полно галактик. Галактики — это массивные скопления звезд, газа, пыли и тёмной материи, удерживаемые вместе гравитацией. Наша собственная галактика, Млечный Путь, всего лишь одна из множества галактик в наблюдаемой Вселенной.
Вселенная к тому же очень старая. Ей 13,8 миллиардов лет, плюс-минус несколько миллионов лет. И наблюдаемая Вселенная, это просто та часть Вселенной, которую мы можем наблюдать с Земли с помощью телескопов, радаров и прочего. Остальная часть Вселенной находится за пределами нашего поля зрения, потому что свет из этих отдаленных регионов до нас не дошел.
Как мы оцениваем количество галактик в наблюдаемой Вселенной?
Это можно сделать, разбив весь процесс на несколько шагов.
Шаг 1: Размер наблюдаемой Вселенной
Итак, первое, что нам нужно сделать, это выяснить, насколько велика наблюдаемая Вселенная. А для этого нужно знать, как далеко находятся самые отдаленные объекты, которые мы видим. Это расстояние называется «космическим горизонтом», и это максимальное расстояние, с которого у света было достаточно времени, чтобы достичь нас с момента Большого взрыва.
Так вот, вычисление космического горизонта немного сложновато, но оно включает в себя учет расширения Вселенной и скорость света. Точное расстояние до космического горизонта немного расплывчато, но принято считать, что это 46 миллиардов световых лет.
Шаг 2: Объем наблюдаемой Вселенной
Итак, как только мы узнали, насколько велика наблюдаемая Вселенная, мы можем оценить ее объем. Это не идеальный расчет, потому что Вселенная не имеет четко определенной формы, но мы можем предположить, что наблюдаемая Вселенная похожа на сферу с радиусом, равным космическому горизонту.
Итак, чтобы вычислить объем этой сферы, мы должны применить математику. В итоге мы получим уравнение:
V ≈ (4/3) * π * (46 миллиардов световых лет)^3
Это дает нам приблизительную оценку объема наблюдаемой Вселенной.
Шаг 3: Определяем среднюю плотность галактик
Итак, теперь нам нужно выяснить, сколько галактик находится в заданном объеме пространства. Для этого мы смотрим на область неба и подсчитываем количество галактик, которые мы видим в этой области. Затем мы экстраполируем это число на все небо, исходя из соображений, что галактики распределены однородно.
Астрономы сделали это, используя различные телескопы, такие как телескоп Хаббл и Sloan Digital Sky Survey. Используя эти наблюдения, они подсчитали, что в наблюдаемой Вселенной насчитывается примерно 200 миллиардов галактик.
Шаг 4. Пересмотр плотности галактик на основе новых данных
Теперь вам может быть интересно, как мы увеличили количество галактик с 200 миллиардов до более чем триллиона. Что ж, в последние годы астрономы пересматривали свои оценки количества галактик в наблюдаемой Вселенной, используя новые данные и улучшенные методы.
В 2016 году группа исследователей под руководством Кристофера Конселиса использовала комбинацию глубоких наблюдений Хаббла и других данных, чтобы пересмотреть оценку количества галактик в наблюдаемой Вселенной примерно до 2 триллионов.
Они сделали это, исследуя более слабые галактики, которые ранее не были обнаружены, и, принимая во внимание тот факт, что Вселенная была меньше и плотнее в прошлом, а это означает, что в ранней Вселенной, вероятно, галактик было больше на единицу объема.
Вот так астрономы пришли к оценке, что во Вселенной насчитывается более триллиона галактик.
