Нас окружает огромный космос. Несмотря на все наши старания, мы до сих пор не знаем о нем многих элементарных вещей, либо наши знания часто противоречат друг другу. Например, непонятно, какова его форма. Мы понятия не имеем, есть ли у него где-то предел. И мы также точно не знаем, какова его плотность …
В социальной сети Quora, основанной на обмене знаниями с помощью вопросов участников и ответов экспертов, некоторое время назад появился интересный вопрос: А что, если бы кто-то взял бутылку с плотной крышкой и на время открыл бы ее в открытом космическом пространстве, а затем снова закрыл и доставил на Землю. Что тогда будет в ней?
На самом деле это хороший мысленный эксперимент, который показывает нам природу Вселенной и ее состав. Результаты этого эксперимента, конечно же, будут различаться в зависимости от того, в каком месте мы открывали бутылку. Если бы это произошло на близкой околоземной орбите, то ее содержимое существенно отличалось бы от того, что бы мы получили на Луне или других планетах, кометах или астероидах. Бутылка всегда будет содержать повышенное количество атомов или мельчайших частиц, характерных для окружающей среды в непосредственной близости от вышеупомянутых тел. Однако что произойдет в открытом космосе?
Какая плотность у космоса?
Вопрос о том, какова средняя плотность Вселенной, очень сильно интересует космологов. Будущее нашего космоса во многом зависит от его плотности: если бы она была больше, чем так называемая критическая плотность, то Вселенная в какой-то момент начала бы сжиматься, а если бы она была меньше, то космос расширился бы навсегда.
В настоящее время критическая плотность оценивается в пять атомов водорода на кубический метр, но свою роль играет и не до конца понятная скрытая материя, то есть темная материя, а также темная энергия. Обычное вещество на самом деле составляет лишь 4,8% от заявленной величины, что соответствует примерно одному атому водорода на 4 кубических метра пространства. Остальное – 26,8% темная материя, 68,3% темная энергия и 0,1% нейтрино, которые формально являются частицами материи, но по своей природе ведут себя скорее как излучение.
Однако плотность «космического вакуума» в локальном масштабе отличается от названного значения и, естественно, больше внутри галактик. В Солнечной системе средняя плотность составляет 3-10 атомов в 1 кубическом сантиметре, что по совпадению примерно соответствует средней величине плотности пространства в Галактике. В любом случае, мы не можем нигде в космосе найти абсолютную пустоту: даже в полной «пустоши» пары частица-античастица постоянно возникают и практически мгновенно аннигилируют. Благодаря беспрестанному рождению и смерти виртуальных частиц происходят квантовые флуктуации в вакууме – кратковременные колебания уровня энергии.
Чтобы первыми узнавать о последних космических открытиях и новых интересных фактах о Вселенной подписывайтесь на канал «Глубины космоса» в Телеграм