Не имеет значения , какую галактику выбрать . Выбери другую галактику , и

повторять:

Таким образом, в зависимости от вашей точки зрения, либо каждое место является центром
Вселенной, либо ни одно место не является. Это не имеет значения; закон Хаббла согласуется
с расширяющейся Вселенной.

Теперь, когда Хаббл и Хьюмасон впервые сообщили о своем анализе в 1929 году,
они не только сообщили о линейной зависимости между расстоянием и
скоростью спада, но и дали количественную оценку самой скорости расширения.
:

Как вы можете видеть, предположение Хаббла о том, что прямая линия соответствует этому набору данных
, кажется относительно удачным. (Очевидно, что существует некоторая связь, но
является ли прямая линия наилучшим образом подходящей, далеко не ясно только на основе этих
данных.) Полученное ими число для скорости расширения, выведенное для
графика, предполагало, что галактика в миллионе парсеков от нас (3 миллиона
световых лет) — среднее расстояние между галактиками — удаляется от нас
со скоростью 500 километров в секунду. Однако эта оценка оказалась не столь удачной
.

Причина этого относительно проста. Если
сегодня все раздвигается, то раньше они были ближе друг к другу. Теперь, если гравитация
является силой притяжения, то она должна замедлять расширение
Вселенной. Это означает, что галактика, которую мы видим удаляющейся от нас со скоростью 500
километров в секунду сегодня, раньше двигалась бы быстрее.

Однако если на данный момент мы просто предположим, что галактика всегда
уносилась с такой скоростью, мы можем вернуться назад и выяснить
, как давно она была бы в том же положении, что и наша галактика. Поскольку
галактики, находящиеся в два раза дальше, движутся в два раза быстрее, если мы обратимся назад
, то обнаружим, что они были наложены на наше положение в одно и то же
время. Действительно, вся наблюдаемая Вселенная была бы наложена
в одной точке, Большом Взрыве, в то время, которое мы можем оценить таким образом.

Такая оценка явно является верхним пределом возраста Вселенной,
потому что, если бы галактики когда - то двигались быстрее, они достигли бы
того места, где они находятся сегодня, за меньшее время, чем предполагает эта оценка.

Согласно этой оценке, основанной на анализе Хаббла, Большой взрыв произошел
примерно 1,5 миллиарда лет назад. Однако даже в 1929 году
уже было ясно (за исключением некоторых буквалистов Писания в Теннесси, Огайо
и некоторых других штатах), что возраст Земли превышает 3 миллиарда лет.

Теперь ученым неловко обнаружить, что Земля старше
Вселенной. Что более важно, это предполагает, что что - то не так с
анализом.

Источником этой путаницы был просто тот факт, что
оценки расстояний Хаббла, полученные с использованием соотношений Цефеид в нашей галактике, были
систематически неверны. Лестница расстояний, основанная на использовании близлежащих
цефеид для оценки расстояния до более отдаленных цефеид, а затем для
оценки расстояния до галактик, в которых наблюдались еще более отдаленные
Цефеиды, была ошибочной.

История того, как эти систематические эффекты были преодолены, слишком
длинна и запутана, чтобы описывать ее здесь, и, в любом случае, больше не имеет значения
, потому что теперь у нас есть гораздо лучшая оценка расстояния.

Одна из моих любимых фотографий космического телескопа Хаббла показана
ниже:

Он показывает красивую спиральную галактику далеко - далеко, очень давно (
очень давно, потому что свету от галактики требуется некоторое время — более 50
миллионов лет — чтобы достичь нас). Спиральная галактика, подобная этой, которая напоминает

наш собственный, имеет около 100 миллиардов звезд внутри него. Яркое ядро в его центре
содержит около 10 миллиардов звезд. Обратите внимание на звезду в левом нижнем углу
, которая светит с яркостью, почти равной этим 10 миллиардам звезд. При
первом взгляде на нее вы можете разумно предположить, что это гораздо более близкая звезда
в нашей собственной галактике, которая встала на пути изображения. Но на самом деле это звезда
в той же далекой галактике, более чем в 50 миллионах световых лет отсюда.

Ясно, что это не обычная звезда. Это звезда, которая только что взорвалась,
сверхновая, один из самых ярких фейерверков во Вселенной. Когда
звезда взрывается, она ненадолго (в течение месяца или около того) светит в
видимом свете с яркостью 10 миллиардов звезд.

К счастью для нас, звезды взрываются не так часто, примерно раз в сто
лет в галактике. Но нам повезло, что они это делают, потому что если бы они этого не делали, нас
бы здесь не было. Один из самых поэтических фактов, которые я знаю о Вселенной
, заключается в том, что каждый атом вашего тела когда - то находился внутри звезды, которая
взорвалась. Более того, атомы в вашей левой руке, вероятно, произошли от
другой звезды, чем атомы в правой. Мы все, буквально, звездные дети,
и наши тела сделаны из звездной пыли.

Откуда мы это знаем? Итак, мы можем экстраполировать нашу картину Большого
взрыва назад во время, когда Вселенной было около 1 секунды, и мы
вычисляем, что вся наблюдаемая материя была сжата в плотной плазме,
температура которой должна была быть около 10 миллиардов градусов (шкала Кельвина). При
такой температуре между протонами и нейтронами могут легко происходить ядерные реакции
, поскольку они связываются друг с другом, а затем распадаются от дальнейших
столкновений. Следуя этому процессу по мере охлаждения Вселенной, мы можем предсказать, как
часто эти первичные ядерные компоненты связываются, образуя ядра
атомов тяжелее водорода (например, гелия, лития и т. Д.).

Когда мы делаем это, мы обнаруживаем, что, по существу, ни одно ядро — кроме лития,
третьего самого легкого ядра в природе — не сформировалось во время первобытного огненного шара, который
был Большим взрывом. Мы уверены, что наши расчеты верны
, потому что наши предсказания для космических обилий самых легких элементов
совпадают с этими наблюдениями. Содержание этих самых легких
элементов — водорода, дейтерия (ядра тяжелого водорода), гелия
и лития — колеблется на 10 порядков (примерно 25% от общего количества тяжелых элементов).
протоны и нейтроны по массе попадают в гелий, в то время как 1 из каждых 10 миллиардов
нейтронов и протонов попадает в ядро лития). В этом невероятном
диапазоне наблюдения и теоретические предсказания совпадают.

Это одно из самых известных, значительных и успешных предсказаний
, говорящих нам, что Большой взрыв действительно произошел. Только горячий Большой взрыв может произвести
наблюдаемое изобилие легких элементов и поддерживать согласованность с
текущим наблюдаемым расширением Вселенной. Я ношу в заднем
кармане бумажника карточку, показывающую сравнение предсказаний изобилия легких
элементов и наблюдаемого изобилия, так что каждый раз, когда я встречаю кого
- то, кто не верит, что Большой взрыв произошел, я могу показать его им. Я
обычно я никогда не заходил так далеко в своих рассуждениях, конечно, потому что данные редко
впечатляют людей, которые заранее решили, что что - то не так с
картиной. Я все равно ношу карточку с собой и воспроизведу ее для вас позже в
книге.

В то время как литий важен для некоторых людей, гораздо более важными для
остальных из нас являются все более тяжелые ядра, такие как углерод, азот, кислород, железо и
так далее. Они не были сделаны во время Большого взрыва. Единственное место, где они могут быть
сделаны, - это огненные ядра звезд. И единственный способ, которым они могли бы проникнуть в
ваше тело сегодня, - это если бы эти звезды были достаточно любезны, чтобы взорваться,
извергая свои продукты в космос, чтобы они могли однажды объединиться
вокруг маленькой голубой планеты, расположенной рядом со звездой, которую мы называем Солнцем. Над
за всю историю нашей галактики взорвалось около 200 миллионов звезд
. Эти мириады звезд пожертвовали собой, если хотите, чтобы
однажды вы могли родиться. Я полагаю, что это делает их такими же достойными роли спасителей, как и все
остальное.

Оказывается, определенный тип взрывающейся звезды, называемый сверхновой типа Ia,
как показали тщательные исследования, проведенные в 1990- х годах, обладает
замечательным свойством: с высокой точностью те сверхновые Типа Ia, которые
по своей природе ярче, также светят дольше. Корреляция, хотя и не до конца
понятая теоретически, эмпирически очень тесна. Это означает, что эти
сверхновые являются очень хорошими “ стандартными свечами ". Под этим мы подразумеваем, что эти
сверхновые могут быть использованы для калибровки расстояний, поскольку их внутренняя
яркость может быть непосредственно установлена измерением, не зависящим
от расстояния. Если мы наблюдаем сверхновую в далекой галактике — а мы можем
это сделать, потому что она очень яркая, — то, наблюдая, как долго она светит, мы можем
определить ее внутреннюю яркость. Затем, измеряя ее видимую яркость
с помощью наших телескопов, мы можем точно определить, как далеко
находятся сверхновая и ее галактика - хозяин. Затем, измеряя “ красное смещение ”
света от звезд в галактике, мы можем определить его скорость и, таким образом,

можно сравнить скорость с расстоянием и сделать вывод о скорости расширения
Вселенной.

Пока все хорошо, но если сверхновые взрываются только раз в сто лет
или около того на галактику, насколько вероятно, что мы когда - нибудь сможем их увидеть? В конце концов,
последнюю сверхновую в нашей галактике наблюдал на Земле Иоганн
Кеплер в 1604 году! Действительно, говорят, что сверхновые в нашей галактике
наблюдаются только при жизни величайших астрономов, и Кеплер
, безусловно, подходит под это определение.

Начав как скромный учитель математики в Австрии, Кеплер стал
помощником астронома Тихо Браге (который сам наблюдал в
более ранних сверхновых в нашей галактике и был отдан весь остров королем
Дании в ответ), и, используя Браге сведения о положением планет на
небе берется за более чем десять лет, Кеплер, полученных свои знаменитые Три закона
движения планет в начале XVII века:

1. Планеты движутся вокруг Солнца по эллипсам.
2. Линия соединяющая планету и Солнце расчерчивает равные области