¿Existe un centro del universo? ¿Tiene el Universo un centro? ¿Tiene el universo un centro?
Nuestro Universo comenzó con el Big Bang, pero esto no significa que lo hayamos imaginado correctamente. La mayoría de nosotros pensamos en esto como una explosión real: donde todo comienza siendo caliente y denso, y luego se enfría y enfría a medida que los fragmentos individuales vuelan cada vez más lejos. Pero esto no es cierto en absoluto. Por tanto, surge la pregunta: ¿tiene el Universo un centro? ¿Está realmente la radiación cósmica de fondo a la misma distancia de nosotros sin importar hacia dónde miremos? Después de todo, si el Universo se está expandiendo, ¿esta expansión debe haber comenzado en alguna parte?
Pensemos por un momento en la física de una explosión y en cómo sería nuestro universo si comenzara con una.
Las primeras etapas de la explosión durante la prueba nuclear Trinity, 16 milisegundos después de la explosión. La cima de la bola de fuego se encuentra a una altitud de 200 metros. 16 de julio de 1945
La explosión comienza en un punto y rápidamente se expande hacia afuera. El material que se mueve más rápido sale más rápido y, por tanto, se propaga más rápidamente. Cuanto más lejos estés del centro de la explosión, menos material te alcanzará. La densidad de energía disminuye a medida que pasa el tiempo, pero más lejos de la explosión cae más rápido porque el material energético en el área circundante es más delgado. No importa dónde estés, siempre podrás, a menos que te destruyan, reconstruir el centro de la explosión.
La estructura a gran escala del Universo cambia con el tiempo a medida que pequeños defectos crecen para formar las primeras estrellas y galaxias y luego se fusionan para formar las galaxias grandes y modernas que vemos hoy. Cuanto más miras, más joven es el Universo.
Pero este no es el Universo que vemos. El Universo se ve igual a distancias grandes y pequeñas: las mismas densidades, las mismas energías, las mismas galaxias, etc. Los objetos distantes que se alejan de nosotros a altas velocidades no coinciden en edad con los objetos que se encuentran más cerca de nosotros y se mueven. con velocidades más bajas; parecen más jóvenes. Y a gran distancia no hay menos objetos, sino más. Y si miramos cómo se mueve todo en el Universo, vemos que aunque vemos a decenas de miles de millones de años luz de distancia, hemos reconstruido el centro justo donde estamos.
El supercúmulo de Laniakea, donde la posición de la Vía Láctea está marcada en rojo, representa sólo una milmillonésima parte del volumen del Universo observable. Si el Universo comenzara con una explosión, la Vía Láctea estaría exactamente en el centro.
¿Significa esto que nosotros, entre todos los billones de galaxias del Universo, estábamos en el centro del Big Bang? ¿Y que la "explosión" original fue configurada de tal manera - con densidades de energía irregulares y heterogéneas, "puntos de referencia" y un misterioso resplandor de 2,7 K - para ubicarnos en su centro? Qué generoso sería que el Universo se preparara de manera que acabáramos en este punto de partida increíblemente irreal.
Durante una explosión en el espacio, el material exterior se eliminará más rápido, lo que significa que será el material que exhibirá otras propiedades más rápido a medida que se aleje del centro, ya que perderá energía y densidad más rápidamente.
Pero la relatividad general nos dice que esto no es una explosión, sino una expansión. El universo comenzó en un estado denso y caliente, y fue su tejido el que se expandió. Existe la idea errónea de que había que empezar desde un punto, pero no. Toda la región tenía tales propiedades (llena de materia, energía, etc.) y entonces entró en juego simplemente la gravedad universal.
Estas propiedades eran las mismas en todas partes: densidad, temperatura, número de galaxias, etc. Pero si pudiéramos ver esto, encontraríamos evidencia de un Universo en evolución. Dado que el Big Bang ocurrió de repente y en todas partes hace cierto tiempo en alguna región del espacio, y esta región es todo lo que podemos ver si miramos desde nuestro punto de vista, vemos una región del espacio que no es muy diferente de nuestra propia posición en el pasado. Es difícil de entender, pero inténtalo.
Mirar hacia atrás a través de grandes distancias cósmicas es como mirar hacia atrás en el tiempo. Han pasado 13.800 millones de años desde el Big Bang donde nos encontramos ahora, pero el Big Bang también ocurrió en otros lugares. La luz que viaja a través del tiempo desde esas galaxias significa que estamos viendo regiones distantes como lo eran en el pasado.
Las galaxias cuya luz tardó mil millones de años en llegar hasta nosotros son visibles como lo eran hace mil millones de años; Las galaxias que nos aparecen diez mil millones de años después tienen el mismo aspecto que tenían exactamente hace ese tiempo. Hace 13,8 mil millones de años, el Universo estaba lleno de radiación, no de materia, y cuando se formaron por primera vez átomos neutros, esta radiación no desapareció, se enfrió y se desplazó al rojo debido a la expansión del Universo. Lo que vemos como fondo cósmico de microondas no es sólo el resplandor del Big Bang, sino que es visible desde cualquier parte del Universo.
El universo no necesariamente tiene un centro. Lo que llamamos la "región" del espacio en la que ocurrió el Big Bang puede ser el infinito. Si hay un centro, podría estar literalmente en cualquier lugar, y no lo sabríamos porque no observamos lo suficiente del Universo para obtener información completa. Necesitaríamos ver un borde, una anisotropía fundamental (donde las diferentes direcciones parecen diferentes) en las temperaturas y el número de galaxias, y nuestro Universo en las escalas más grandes aparecerá igual en todas partes y en todas las direcciones.
No existe un lugar desde el cual el Universo comenzó a expandirse, hay un momento en el que el Universo comenzó a expandirse. Esto es exactamente lo que fue el Big Bang: un estado al que pasó todo el Universo observable en un momento determinado. Por eso mirar en todas direcciones significa mirar hacia atrás en el tiempo. Por eso el Universo es homogéneo en todas direcciones. Esta es la razón por la que nuestra historia de la evolución cósmica se puede rastrear hasta donde alcanza la vista de nuestros observatorios.
Es posible que el Universo tenga una forma y un tamaño finitos, pero si es así, entonces esta información no está disponible para nosotros. La parte del Universo que observamos es finita y esta información no está contenida en ella. Si piensas en el Universo como un globo, una barra de pan o cualquier otra cosa por analogía, no olvides que sólo podemos acceder a una pequeña parte del Universo real. Todo lo que vemos es una pequeña parte de ello. Y ya sea finito o infinito, nunca deja de expandirse y descomprimirse.
El universo no se está expandiendo de ninguna manera; simplemente se vuelve menos denso.
La teoría moderna de la gravedad, la relatividad general (GR), afirma que la materia afecta la geometría del espacio y el tiempo, doblándola y creando así atracción gravitacional. Los físicos extrapolaron esta afirmación y encontraron una manera de describir la geometría de todo el Universo utilizando la relatividad general. La materia, en este caso, hace que el Universo se expanda, es decir, con el tiempo, entre objetos distantes entre sí, el espacio se estirará y los objetos se separarán. Este hecho fue descubierto experimentalmente por el astrónomo estadounidense Hubble. Según las ideas modernas, la expansión del Universo significa que debe haber un Big Bang, es decir, el momento en que el Universo surgió de algo que no sabemos y comenzó a expandirse. Se calculó que el Big Bang ocurrió hace casi 14 mil millones de años.
A partir de observaciones astronómicas, los científicos han establecido que si miras el Universo a escalas muy grandes, mayores que la escala de los cúmulos de galaxias, el Universo es simétrico: espacialmente homogéneo e isotrópico (igual en todas las direcciones). De esto ya queda claro que el Universo no puede tener un centro designado desde el punto de vista de la Relatividad General, porque a gran escala el Universo es simétrico y la presencia de un centro es una violación de la simetría.
¿Cómo sería todo esto en realidad? Según la relatividad general, uno de los modelos de Friedmann describe un universo simétrico. Las observaciones modernas no nos permiten entender cuál. Hay tres escenarios posibles:
1) El Universo es plano e infinito. Este es el espacio normal por el que todos pasamos en la escuela. El Universo se extiende infinitamente lejos, en todas partes se observa lo mismo que nosotros, hay algunos cúmulos de galaxias, estrellas. Está claro que tal imagen no tiene ningún centro. Los cúmulos vecinos se separan a medida que el universo se expande. En consecuencia, dado que el universo surgió hace unos 14 mil millones de años, solo vemos dónde logró llegar la luz durante este tiempo. Y cuanto más miramos, más joven vemos el universo.
2) El Universo tiene curvatura negativa y es infinito. Casi igual que en la versión anterior, solo que localmente el espacio parece una silla de montar, es decir, una superficie curvada en direcciones opuestas en dos direcciones perpendiculares. Sólo la superficie de la silla es bidimensional y está “incrustada” en un espacio tridimensional, pero aquí todo es tridimensional y no está incrustado en nada. Es difícil de imaginar visualmente. La suma de los ángulos de triángulos muy grandes es inferior a 180 grados, pero en todos los demás aspectos es prácticamente igual.
3) El Universo es finito y tiene curvatura positiva. La opción más fascinante. Tomemos una esfera. E imaginemos que vivimos exclusivamente en la superficie y ni siquiera podemos levantar la cabeza. Cuando nos arrastramos alrededor de la esfera, nos parecerá simétrica; veremos la misma imagen en todas partes. La superficie de una esfera no tiene centro en la esfera. Pero siempre podemos entender que estamos en una esfera, por ejemplo, dibujando un triángulo y calculando la suma de los ángulos, será más de 180 grados. Según el tercer modelo, el universo es una esfera así, pero tridimensional. Es decir, tenemos 3 direcciones para gatear, si caminamos mucho tiempo en cualquier dirección, eventualmente llegaremos al punto de partida. Si el universo es una esfera así, entonces su radio debería ser muy grande y no podremos ver nuestra galaxia desde atrás, porque la luz aún no ha atravesado tantas partes durante la existencia del universo. Pero como en situaciones anteriores, dicha esfera no tiene un centro exclusivo. Si tal esfera fuera una superficie en un espacio de cuatro dimensiones, existiría, pero no estaría sobre la esfera. Pero las matemáticas también pueden funcionar con una esfera que no está incrustada en nada, por lo que a menudo tal suposición sobre la multidimensionalidad de nuestro universo se considera innecesaria.
Nikolay, gracias por la respuesta. Desafortunadamente, todavía es un misterio para mí por qué un espacio con un volumen finito (esto, hasta donde mi conocimiento me permite, no contradice los modelos de Friedmann) no puede tener un centro. Bueno, el Big Bang, como lugar de nacimiento de la materia, también resulta confuso.
En cuanto a las razones de la expansión del universo, ésta parece atribuirse a la influencia de la materia oscura, pero no a la materia bariónica.
La verdad es que leí una buena cantidad de artículos de todo tipo sobre este tema, pero no llegué a entenderlo.
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Como dije, nuestro universo cerrado tridimensional puede no estar anidado en nada. Las matemáticas lo permiten. Ahora miremos al suelo. La superficie de la tierra es bidimensional. ¿Dónde está el centro de la superficie terrestre? Algo por encima o por debajo de la superficie no existe; no tenemos una tercera dimensión vertical. Cosas como el centro, la dirección de curvatura de la superficie, etc. simplemente no están definidas cuando vivimos en una bola bidimensional y no podemos mirar hacia arriba o hacia abajo. Pero, por supuesto, podemos entender que la bola es curva construyendo diferentes triángulos y contando la suma de los ángulos (en una bola puede ser al menos 270). Los matemáticos en este caso definen dos clases de cantidades, intrínsecas y extrínsecas, no sé la traducción exacta. Que haya interior y exterior. Entonces, la topología es una característica interna, podemos caminar durante mucho tiempo en diferentes direcciones y comprender que todas las líneas rectas convergen en un punto, no necesitamos perder el control para esto. Lo mismo ocurre con la curvatura, podemos construir triángulos y calcular la suma de los ángulos. Pero la presencia de un "centro" de dicha esfera en el espacio 3D o la dirección de curvatura son todas características externas. Todavía no hay indicios directos de que existan otras dimensiones, por lo que la hipótesis sobre el centro del universo en el espacio 4D es redundante. Con la curva, por ejemplo, pasa algo curioso. Una línea en el espacio 2D puede tener curvatura, pero sentados en la línea misma no podemos introducir tal medida interna. Por lo tanto, externamente una curva puede ser una curva, pero internamente todas las curvas son equivalentes.
En cuanto a la expansión del universo, una contribución notable a la expansión moderna la hace la energía oscura ~70%, la materia oscura ~25% y la materia bariónica ~5%. Entonces, la contribución principal la hace la energía oscura; es precisamente debido a sus propiedades inusuales (presión negativa con densidad de energía positiva) que ahora nos estamos expandiendo con aceleración, por eso la introdujimos. La materia oscura y la ordinaria son similares en su influencia sobre la expansión; si solo existieran, el universo se expandiría a un ritmo más lento.
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Agregaré sobre la expansión y el Big Bang. En el modelo de esfera tridimensional, el big bang es cuando la esfera surgió y el radio dejó de ser cero. El Big Bang ocurrió en todas partes en el sentido de que el espacio apareció inmediatamente y en todas partes, lleno de algo más o menos homogéneo. Después de esto, el universo comenzó a expandirse. En el caso de una esfera ordinaria, la expansión es similar a inflar un globo; por lo tanto, es igual e isotrópica en todas partes. Pero, como dije, la analogía es incompleta. De hecho, sólo existe la superficie de una esfera, y el hecho de que imaginemos la imagen en forma de bola es sólo una forma de visualización.
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El modelo básico actual del universo, Lambda-CDM, no proporciona una respuesta clara a esta pregunta. Según la teoría de la relatividad, se puede escribir una gran ecuación de equilibrio para el universo. Las contribuciones relativas de los diferentes componentes a la expansión del universo se denotan con el griego Ω. Para materia ordinaria Ω_B~0,05, materia oscura Ω_DM~0,25, energía oscura Ω_Λ~0,7. Podemos suponer que estas contribuciones corresponden a las masas de diferentes componentes, por ejemplo, que el universo se compone de un 70% de energía oscura, un 25% de materia oscura y un 5% de nuestra materia ordinaria. La teoría de la relatividad también requiere sumar la contribución de la curvatura Ω_k, si la contribución de la curvatura es positiva, entonces estará mi primera opción, si es negativa, entonces una esfera cerrada, si es cero, entonces un universo plano. En total, todas las aportaciones deben ser iguales al 100%, es decir, uno: Ω_B+Ω_DM+Ω_Λ+Ω_k=1. Entonces, los datos de observación modernos muestran que Ω_B+Ω_DM+Ω_Λ=1.0023±0.005, es decir, las tres opciones son adecuadas. Lo único que podemos decir con certeza es que el universo es muy plano. Y que si es una esfera tridimensional, entonces esta esfera tiene un radio muy grande y una superficie plana.
Se sabe que Universo formado como resultado de la llamada explosión. Pero esto no significa que sepamos todo sobre ella. Para empezar, la explosión no fue tal que todo comenzó con una sustancia densa a alta temperatura y luego se enfrió. Además, todavía no está claro si La parte central del universo..
Es lógico suponer que si se está expandiendo, entonces desde algún lugar significa que existe. Veamos cómo se llevó a cabo la prueba Trinity. Transcurridos 16 milisegundos desde el inicio de la explosión, la parte superior de la bola de fuego se encuentra a una altitud de 200 m, es decir, la explosión se produce en un punto determinado y se extiende.
En este caso, el material que se mueve más rápido sale más rápido. Y la densidad de energía más lejos del epicentro de la explosión disminuye más rápidamente. Mientras el tiempo pasa composición del universo cambios, se forman galaxias y estrellas. Luego se fusionan con grandes galaxias. Es decir, pensamos que cuanto más lejos miramos, más joven hay Universo, lo cual es incorrecto.
como son realmente las cosas
De hecho, a cualquier distancia Universo parece equivalente. Y a gran distancia hay muchos más objetos que a menor distancia. Al mismo tiempo, los científicos sugieren que si Universo Formado como resultado de una explosión, su centro debería ser la Vía Láctea. ¿Pero no es demasiado generoso de su parte que estemos en su centro? Si el comienzo del universo Si fuera precisamente la explosión, nos alejaríamos de su centro.
Por lo tanto, es lógico suponer que el Universo no comenzó a partir de un estado denso y caliente, ni de una explosión, sino de una expansión, y este es un concepto ligeramente diferente. Y esto no habla en absoluto a favor de que la cuenta atrás comenzara desde 1 punto. Podría ser un área entera.
Además, Big Bang podría ocurrir en varias partes a la vez. Es difícil para una persona percibir este estado de cosas, pero tiene motivos fundados.
Tomemos como ejemplo la luz: ya está claro que gracias a ella podemos ver partes muy distantes de las galaxias como lo eran en el pasado. Lo que vemos es un fondo cósmico especial, se puede ver absolutamente desde cualquier parte del universo.
Donde el centro del universo puede que no lo haya. Y de donde vino puede ser el infinito. Y si hay un centro, puede que esté situado donde ni siquiera podemos imaginarlo. La gente no tiene suficiente información para saber con seguridad que tienen razón. Simplemente vemos todo desde nuestro punto de vista humano.
Universo... Qué palabra tan terrible. La escala de lo que denota esta palabra desafía cualquier comprensión. Para nosotros, recorrer 1.000 km ya es una distancia, pero ¿qué significan en comparación con la cifra gigantesca que indica el diámetro mínimo posible, desde el punto de vista de los científicos, de nuestro Universo?
Esta cifra no sólo es colosal, sino irreal. ¡93 mil millones de años luz! En kilómetros esto se expresa como 879.847.933.950.014.400.000.000.
¿Qué es el Universo?
¿Qué es el Universo? Cómo captar esta inmensidad con la mente, porque, como escribió Kozma Prutkov, esto no se le da a nadie. Apoyémonos en todo lo que nos es familiar, cosas simples que pueden, a través de analogías, conducirnos a la comprensión deseada.
¿De qué está hecho nuestro Universo?
Para entender este asunto, ve ahora mismo a la cocina y coge la esponja de espuma que utilizas para lavar los platos. ¿Han tomado? Entonces, tienes en tus manos un modelo del Universo. Si observas más de cerca la estructura de la esponja a través de una lupa, verás que está formada por muchos poros abiertos, ni siquiera delimitados por paredes, sino por puentes.
El Universo es algo parecido, sólo que el material que se utiliza para los puentes no es gomaespuma, sino... ... ¡Ni planetas, ni sistemas estelares, sino galaxias! Cada una de estas galaxias consta de cientos de miles de millones de estrellas que orbitan alrededor de un núcleo central, y cada una puede tener un tamaño de hasta cientos de miles de años luz. La distancia entre galaxias suele ser de aproximadamente un millón de años luz.
Expansión del Universo
El Universo no sólo es grande, sino que también está en constante expansión. Este hecho, establecido mediante la observación del corrimiento al rojo, formó la base de la teoría del Big Bang. 
Según la NASA, la edad del Universo desde el Big Bang que lo inició es de aproximadamente 13.700 millones de años.
¿Qué significa la palabra "Universo"?
La palabra "Universo" tiene raíces eslavas antiguas y, de hecho, es un papel de calco de la palabra griega. oikomenta (οἰκουμένη), procedente del verbo οἰκέω “Yo habito, habito”. Inicialmente, esta palabra denotaba toda la parte habitada del mundo. En el lenguaje de la iglesia, un significado similar permanece hasta el día de hoy: por ejemplo, el Patriarca de Constantinopla tiene la palabra "ecuménico" en su título.
El término proviene de la palabra "habitación" y sólo está en consonancia con la palabra "todo".
¿Qué hay en el centro del Universo?
La cuestión del centro del Universo es extremadamente confusa y definitivamente aún no ha sido resuelta. El problema es que no está claro si existe o no. Es lógico suponer que dado que hubo un Big Bang, desde cuyo epicentro comenzaron a separarse innumerables galaxias, entonces, siguiendo la trayectoria de cada una de ellas, es posible encontrar el centro del Universo en la intersección. de estas trayectorias. Pero el hecho es que todas las galaxias se alejan unas de otras aproximadamente a la misma velocidad y prácticamente se observa la misma imagen desde todos los puntos del Universo. 
Hay tanta teorización aquí que cualquier académico se volvería loco. Incluso la cuarta dimensión se ha puesto en juego más de una vez, aunque fuera errónea, pero hasta el día de hoy no hay ninguna claridad especial en la cuestión.
Si no existe una definición clara del centro del Universo, entonces consideramos que hablar de lo que hay en este mismo centro es un ejercicio vacío.
¿Qué hay más allá del Universo?
Oh, esta es una pregunta muy interesante, pero tan vaga como la anterior. Generalmente se desconoce si el Universo tiene límites. Quizás no haya ninguno. Quizás existan. Quizás, además de nuestro Universo, existan otros con otras propiedades de la materia, con leyes de la naturaleza y constantes mundiales diferentes a las nuestras. Nadie puede dar una respuesta comprobada a tal pregunta.
El problema es que sólo podemos observar el Universo desde una distancia de 13.300 millones de años luz. ¿Por qué? Es muy sencillo: recordemos que la edad del Universo es de 13.700 millones de años. Teniendo en cuenta que nuestra observación se produce con un retraso igual al tiempo que tarda la luz en recorrer la distancia correspondiente, no podemos observar el Universo antes del momento en que realmente surgió. A esta distancia vemos el Universo de los niños pequeños...
¿Qué más sabemos sobre el Universo?
¡Mucho y nada! Sabemos sobre el resplandor relicto, sobre las cuerdas cósmicas, sobre los quásares, los agujeros negros y mucho, mucho más. Parte de este conocimiento puede fundamentarse y probarse; algunas cosas son sólo cálculos teóricos que no pueden ser confirmados por evidencia, y otras son sólo el fruto de la rica imaginación de los pseudocientíficos. 
Pero una cosa sabemos con certeza: nunca llegará un momento en el que podamos, secándonos el sudor de la frente con alivio, decir: “¡Uf! La cuestión finalmente ha sido completamente estudiada. ¡No hay nada más que pescar aquí!