По последни данни Вселената е на около 13,75 милиарда години. Но как учените стигнаха до това число?
Космолозите могат да определят възрастта на Вселената, като използват два различни метода: изучаване на най-старите обекти във Вселената, И измерване на скоростта на неговото разширяване.
Възрастови ограничения
Вселената не може да бъде „по-млада“ от обектите в нея. Чрез определяне на възрастта на най-старите звезди учените ще могат да оценят възрастовите граници.
Жизненият цикъл на една звезда се основава на нейната маса. По-масивните звезди изгарят по-бързо от по-малките си братя и сестри. Звезда, 10 пъти по-масивна от Слънцето, може да гори 20 милиона години, докато звезда с половината от масата на Слънцето ще живее 20 милиарда години. Масата също влияе върху яркостта на звездите: колкото по-масивна е звездата, толкова по-ярка е тя.
Космическият телескоп Хъбъл на НАСА засне изображения на червеното джудже CHXR 73 и неговия спътник, за който се смята, че е кафяво джудже. CHXR 73 е една трета по-лек от Слънцето.
Това изображение от космическия телескоп Хъбъл показва най-много Сириус А ярка звездав нашето нощно небе, заедно със своята слаба и малка придружаваща звезда Сириус B. Астрономите умишлено преекспонираха изображението на Сириус A, така че Сириус B (малката точка долу вляво) стана видима. Кръстосаните дифракционни лъчи и концентричните пръстени около Сириус А, както и малък пръстен около Сириус Б, са създадени от системата за обработка на изображения на телескопа. Двете звезди обикалят една около друга на всеки 50 години. Сириус А е на 8,6 светлинни години от Земята и е петата най-близка звездна система, позната ни.
Плътните звездни купове, известни като кълбовидни купове, имат подобни характеристики. Най-старите известни кълбовидни купове съдържат звезди, които са на възраст между 11 и 18 милиарда години. Такъв голям диапазон е свързан с проблеми при определяне на разстоянията до клъстерите, което се отразява на оценката на яркостта и следователно на масата. Ако клъстерът е по-далеч, отколкото смятат учените, звездите ще бъдат по-ярки и по-масивни и следователно по-млади.
Несигурността все още поставя ограничения върху възрастта на Вселената; тя трябва да е поне на 11 милиарда години. Може да е по-възрастна, но не е по-млада.
Разширяване на Вселената
Вселената, в която живеем, не е плоска или непроменлива, тя непрекъснато се разширява. Ако скоростта на разширяване стане известна, тогава учените ще могат да започнат работа обратна посокаи определя възрастта на Вселената. Така че скоростта на разширяване на Вселената, известна като константата на Хъбъл, е ключът.
Редица фактори определят стойността на тази константа. На първо място, това е типът материя, която доминира във Вселената. Учените трябва да определят връзката между обикновените и тъмна материякъм тъмната енергия. Плътността също играе роля. Вселена с ниска плътност на материята е по-стара от тази с повече материя.
Това съставно изображение от космическия телескоп Хъбъл показва призрачен "пръстен" от тъмна материя в галактическия куп Cl 0024 +17.
Галактическият куп Abell 1689 е известен със способността си да пречупва светлината - феномен, наречен гравитационна леща. Ново изследване на клъстера разкрива тайни за това как тъмната енергия оформя Вселената.
За да определят плътността и състава на Вселената, учените се обърнаха към редица мисии, като Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) и космически корабПланк. Чрез измерване на топлинното излъчване, оставащо след голям взрив, мисии като тези са в състояние да определят плътността, състава и скоростта на разширяване на Вселената. Както WMAP, така и Planck са открили остатъчна радиация, наречена космически микровълнов фон, и са я картографирали.
През 2012 г. WMAP предложи възрастта на Вселената да бъде 13,772 милиарда години, с грешка от 59 милиона години. А през 2013 г. Планк изчислява, че Вселената е на 13,82 милиарда години. И двата резултата попадат под минимума от 11 милиарда, независимо от кълбовидните купове, и двата имат относително малки граници на грешка.
- Директни измервания на яркостта и разстоянието на обекти във Вселената като звезди, галактики и свръхнови, което ни позволи да изградим линийка на космическите разстояния.
- Измервания на мащабна структура, клъстериране на галактики и барионни акустични трептения.
- Осцилации в микровълновия космически фон, своеобразна „моментна снимка“ на Вселената, когато тя е била само на 380 000 години.
Съществува уникална връзка между възрастта на Вселената и нейното разширяване по време на създаването на нейната история.
С други думи, ако можехме да измерим разширяването на Вселената днес и как се е разширявала през цялата си история, щяхме да знаем точно от какво се състоят различните компоненти. Научихме това от редица наблюдения, включително:
Събирате всичко това и получавате Вселена, която днес е 68% тъмна енергия, 27% тъмна материя, 4,9% обикновена материя, 0,1% неутрино, 0,01% радиация и всякакви малки неща.
След това разглеждате разширяването на Вселената днес и го екстраполирате назад във времето, събирайки заедно историята на разширяването на Вселената и следователно нейната възраст.
Получаваме цифра – най-точна от Планк, но допълнена от други източници като измервания на свръхнови, ключовия проект HST и Sloan Digital Sky Survey – възрастта на Вселената, 13,81 милиарда години, плюс-минус 120 милиона години. Ние сме 99,1 процента сигурни за възрастта на Вселената, което е доста страхотно.
Имаме редица различни набори от данни, които сочат към това заключение, но те всъщност са получени с помощта на един единствен метод. Просто имаме късмет, че има последователна картина с всички точки, сочещи в една и съща посока, но в действителност е невъзможно да се каже точно възрастта на Вселената. Всички тези точки предлагат различни вероятности и някъде в пресечната точка се ражда нашето мнение за възрастта на нашия свят. 
Ако Вселената имаше същите свойства, но се състоеше от 100% обикновена материя (тоест без тъмна материя или тъмна енергия), нашата Вселена щеше да е само на 10 милиарда години. Ако Вселената се състои от 5% обикновена материя (без тъмната материя и тъмната енергия) и константата на Хъбъл е 50 km/s/Mpc, а не 70 km/s/Mpc, нашата Вселена ще бъде на 16 милиарда години. С комбинацията от всичко това почти сигурно можем да кажем, че възрастта на Вселената е 13,81 милиарда години. Откриването на тази цифра е огромен подвиг за науката.
Този метод за откриване с право е най-добрият. Той е основният, най-увереният, най-завършеният и е потвърден от много различни доказателства, сочещи към него. Но има и друг метод и той е много полезен за проверка на нашите резултати.
Всичко се свежда до факта, че знаем как живеят звездите, как изгарят горивото си и умират. По-конкретно, знаем, че всички звезди, докато живеят и изгарят чрез основното си гориво (синтезиране на хелий от водород), имат определена яркост и цвят и остават на тези специфични показатели за определен период от време: докато горивото свърши в ядрата.
В този момент ярките, сини и масивни звезди започват да еволюират в гиганти или свръхгиганти. 
Като разгледаме тези точки в клъстер от звезди, които са се образували по едно и също време, можем да разберем - ако, разбира се, знаем как работят звездите - възрастта на звездите в клъстера. Разглеждайки стари кълбовидни купове, откриваме, че тези звезди най-често са оживявали преди около 13,2 милиарда години. (Има обаче малки отклонения от милиард години).
Възраст от 12 милиарда години е доста обичайна, но възраст от 14 милиарда години или повече е нещо странно, въпреки че имаше период през 90-те години, когато доста често се споменаваше възраст от 14-16 милиарда години. (Подобреното разбиране на звездите и тяхната еволюция значително намали тези числа.)
И така, имаме два метода - космическа история и измервания на местни звезди - които показват, че възрастта на нашата Вселена е 13-14 милиарда години. Няма да изненада никого, ако възрастта е посочена на 13,6 или дори 14 милиарда години, но е малко вероятно да е 13 или 15. Ако ви попитат, кажете, че възрастта на Вселената е 13,8 милиарда години, няма да има оплаквания срещу теб.
Има много предположения относно възрастта на Вселената. този момент. Вече е невъзможно да се отговори със сто процента сигурност на въпроса за нейната възраст. И едва ли някога ще можем да намерим точен отговор на него. Но учените са провели много изследвания и изчисления, така че сега тази тема има повече или по-малко ясни очертания.
Определение
Преди да започнете историята за това колко стара е Вселената, си струва да направите резервация: нейната възраст се брои от момента, в който е започнала да се разширява.
За изясняване на тези данни беше създаден ΛCDM модел. Учените твърдят, че може да предскаже моментите на началото на различни епохи. Но можете също да разберете на колко години е Вселената, като намерите най-старите обекти, като изчислите възрастта им.
В допълнение, периодизацията играе огромна роля. В наше време има три епохи, за които е известна определена информация. Първият е най-ранният. Нарича се време на Планк (10 -43 s след началото на Големия взрив). Според учените този период е продължил до 10-11 s. Следващата епоха продължи до 10 -2 s. Характеризира се с появата на кваркови частици - това е компонент на адроните, т.е елементарни частици, участващи в ядрени взаимодействия.
И последната епоха е модерна. Започва 0,01 секунди след Големия взрив. И всъщност модерната епоха продължава и до днес.
Като цяло, според съвременните данни, Вселената сега е на 13,75 милиарда години. Позволена корекция (±0,11 милиарда).
Методи за изчисление, като се вземат предвид хладните звезди
Има и друг начин да разберете на колко години е Вселената. И се състои в наблюдение на сиянието на така наречените бели джуджета. Те представляват небесни телаМного висока температурадоста малък по размер. Приблизително колкото Земята. Те представляват последния етап от съществуването на всяка звезда. С изключение на тези, които са с гигантски размери. Той се превръща в звезда, след като изгори цялото му термоядрено гориво. Преди това все още претърпява някои катаклизми. Например, за известно време става червен гигант.
И как можете да разберете на колко години е Вселената с помощта на белите джуджета? Да не кажа, че е лесно, но учените могат да го направят. Джуджетата изгарят своя водород много бавно, така че продължителността на живота им може да достигне стотици милиони години. И през цялото това време те светят благодарение на натрупаната енергия. И в същото време се охлаждат. И учените, изчислявайки скоростта на тяхното охлаждане, определят времето, необходимо на една звезда, за да намали температурата си от първоначалната си температура (обикновено е 150 000 K). За да изчислим на колко години е била Вселената, трябва да намерим най-готините бели джуджета. В момента успяхме да намерим звезди с температура от 4000 K. Учените, след като внимателно проучиха всички данни, като взеха предвид тази информация, уверяват, че нашата Вселена не може да бъде по-стара от 15 милиарда години.
Изследване на кълбовидни звездни купове
Струва си да се обърнем към този метод, когато говорим за това колко стара е Вселената според учените. Тези клъстери са разположени в периферната зона на Млечния път. И се въртят около ядрото му. А определянето на датата на тяхното образуване помага да се определи долната граница на възрастта на нашата Вселена.
Методът е технически сложен. Въпреки това, в основата му се крие най-простата идея. В крайна сметка всички клъстери се появяват от един облак. Така че те възникват, може да се каже, по едно и също време. И за определен период от време водородът се изгаря в определени количества. Как свършва всичко? Появата на бяло джудже или образуването на неутронна звезда.
Преди няколко години този вид изследване беше извършено от астронавти с помощта на камерата ACS на космическия телескоп, известен като Хъбъл. И така, според изчисленията на учените, на колко години е Вселената? Астронавтите разбраха отговора и той съвпада с официалните данни. Изследваните от тях купове са на средна възраст 12,8 милиарда години. „Най-старият“ се оказа 13,4 милиарда.
За космическите ритми
Ето в общи линии това, което успяхме да разберем от изчисленията на учените. Невъзможно е да се знае колко точно е старата Вселената, но по-приблизителна информация може да се намери, като се обърне внимание на космическите ритми. Те са изследвани от сондата Explorer 80 преди около 15 години. Температурните колебания бяха взети под внимание и без да се навлиза в подробности, беше възможно да се установи, че нашата Вселена най-вероятно е на 13,5-14 милиарда години.
Като цяло всичко може да е далеч от това, което предполагаме. В крайна сметка космосът е удивително огромно и почти непознато пространство. Но добрата новина е, че изследванията му продължават активно.
На колко години е нашата Вселена? Повече от едно поколение астрономи са били озадачени от този въпрос и ще продължат да озадачават много години, докато мистерията на Вселената не бъде разгадана.
Както е известно, още през 1929 г. космолози от Северна АмерикаУстановено е, че Вселената нараства по обем. Или, казано на астрономически език, има постоянно разширение. Автор на метричното разширение на Вселената е американецът Едуин Хъбъл, който извежда постоянна стойност, характеризираща постоянното нарастване на космическото пространство.
И така, на колко години е Вселената? Преди десет години се смяташе, че възрастта му е в рамките на 13,8 милиарда години. Тази оценка е получена въз основа на космологичен модел, базиран на константата на Хъбъл. Днес обаче е получен по-точен отговор за възрастта на Вселената, благодарение на усърдната работа на персонала на обсерваторията на ESA (Европейската космическа агенция) и усъвършенствания телескоп Planck.
Сканиране на космическото пространство с телескопа Планк
Телескопът беше пуснат в активна експлоатация още през май 2009 г., за да определи възможно най-точната възраст на нашата Вселена. Функционалността на телескопа Планк беше насочена към продължителна сесия на сканиране на космическото пространство, с цел създаване на най-обективна картина на излъчването на всички възможни звездни обекти в резултат на така наречения Голям взрив.
Продължителният процес на сканиране се проведе на два етапа. През 2010 г. бяха получени предварителни резултати от изследванията, а през 2013 г. бяха обобщени окончателните резултати от изследването на космоса, което даде редица много интересни резултати.
Резултат от изследователската работа на ESA
Учените от ESA публикуваха интересни материали, в които въз основа на данните, събрани от "окото" на телескопа Планк, те успяха да изяснят константата на Хъбъл. Оказва се, че скоростта на разширяване на Вселената е 67,15 километра в секунда на парсек. За да стане по-ясно, един парсек е космическото разстояние, което може да бъде изминато за 3,2616 наши светлинни години. За по-голяма яснота и възприятие можете да си представите две галактики, които се отблъскват със скорост около 67 km/s. Числата са малки в космически мащаб, но въпреки това това е установен факт.Благодарение на данните, сглобен телескоп"Планк" успя да изясни възрастта на Вселената - тя е 13,798 милиарда години.
Изображението е получено въз основа на данни от телескопа Планк
Това изследвания ESA доведе до изясняване на съдържанието във Вселената масова частне само „обикновена” физическа материя, която е равна на 4,9%, но и тъмна материя, която сега е равна на 26,8%.
По пътя Планк идентифицира и потвърди съществуването в далечния космос на така нареченото студено петно със супер ниска температура, за което все още няма ясни научни обяснения.
Други начини за оценка на възрастта на Вселената
В допълнение към космологичните методи можете да разберете колко е стара Вселената, например по възраст химически елементи. Феноменът на радиоактивния разпад ще помогне за това.Друг начин е да се оцени възрастта на звездите. След като оцениха яркостта на най-старите звезди - белите джуджета, група учени през 1996 г. получиха резултата: възрастта на Вселената не може да бъде по-малка от 11,5 милиарда години. Това потвърждава данните за възрастта на Вселената, получени на базата на прецизираната константа на Хъбъл.
Според съвременните данни тя е възникнала преди 13-14 милиарда години в резултат на Големия взрив, нашата Земя се е образувала преди около 4,5 милиарда години, а възрастта на живота се оценява на 3,8 милиарда години. В същото време няколкостотин милиона години, оставащи за първичната еволюция на материята, завършила с образуването на първите живи организми, очевидно не са достатъчни, още повече, че според някои данни първите следи от живот са се появили на нашето планета преди 4,2 милиарда години. Следователно или животът има способността за бързо (разбира се, в геоложки мащаб) спонтанно генериране, или Вселената и нашата Земя са много по-стари, отколкото си мислим. Но как тогава това заключение може да се съгласува с космологията?
Ключът към разрешаването на този проблем може да бъде хипотеза, изразена през 1917 г. от Айнщайн. Запленен от предубедената идея за неизменността (и следователно вечността) на Вселената, той въвежда в уравнението на теорията на относителността, която описва поведението на света като цяло, термин, наречен космологична константа. Тази константа отчита съществуването на сили на отблъскване във Вселената, балансирайки силите на гравитацията и предотвратявайки промените в разстоянията между галактиките. След работата на А.А. Фридман (1922-1924), който доказва, че материята на Вселената не може да бъде в покой, и откриването на червеното изместване от Е. Хъбъл (1929), необходимостта от космологична константа изчезна. Но както показа последващият строг анализ, в уравнението като константа на интегриране и самото му равенство на нула все още изисква доказателство въз основа на резултати от наблюдения. А последните само казват, че космологичната константа не надвишава 2*10^-55 cm^-2 и следователно липсата на сили на отблъскване не може да се счита за абсолютно неоспорима. В резултат на това понякога се използва космологичната константа, когато се обсъждат нови факти, които не се вписват добре в стандартната теория за Големия взрив. В нашия случай е важно, че възможното съществуване на отблъскващи сили може значително да увеличи оценките за продължителността на живота на Вселената и по този начин да изведе биологичната еволюция от проблемите на времето.
Днес възраст на Вселенатаопределен чрез екстраполиране на наблюдаваното разширение, чиято скорост се определя от червеното отместване, в миналото (виж фигурата): времето, необходимо на галактиките да се свържат в една точка, се счита точно за възрастта на Вселената. Но ако съществуват сили на отблъскване, тогава картината на разширяването на Вселената ще бъде различна.
В началото на този процес, когато плътността на веществото е значителна, гравитационните сили възпрепятстват разширяването. След това, с намаляване на плътността на материята, гравитационните сили се съпоставят със силите на отблъскване, в резултат на което разширението се забавя - започва т. нар. квазистатична фаза, изразена на хоризонтална линейна графика, която може да последните 100-200 милиарда години. И накрая, рано или късно балансът се нарушава, силите на отблъскване вземат връх и Вселената започва да се разширява с ускорена скорост.
По този начин разликата между космологичната константа и нулата може да примири космологията с биологията: огромната продължителност на квазистатичната фаза е точно това, което прави възможно да се обясни възможността за трансформация на неживата материя в жива материя.. И обратното: самото съществуване на живот може да се разглежда като аргумент в полза на факта, че космологичната константа не е равна на нула и в природата съществуват отблъскващи сили, които са толкова фундаментални, колкото и силите на всемирната гравитация.
