Nada existe en el espacio intergaláctico?

Question

Yo soy un entusiasta de la física y raras veces me pregunto sobre el espacio intergaláctico. En primer lugar, es mi percepción de que todos(casi todos) los objetos del universo están organizados en las formas de las galaxias; o en otras palabras, el universo es una colección de miles de millones y miles de millones de galaxias que están distanciados. ¿Hay algo que realmente existen en el espacio vacío entre las galaxias? Si sí, ¿cómo ha llegado allí?

Answer 1

Como otros han dicho, es casi vacía, pero no del todo, ya que hay partículas de los gases y así sucesivamente flotando alrededor. Como wikipedia dice:

Por lo general libres de polvo y escombros, el espacio intergaláctico está muy cerca de una vacío total. El espacio entre el galaxy los clusters, los llamados huecos, es probablemente casi vacía. Algunas teorías poner la densidad media de la Universo como el equivalente de una átomo de hidrógeno por metro cúbico. La densidad del universo, sin embargo, está claro que no es uniforme; va de densidad relativamente alta en las galaxias (incluidos los de muy alta densidad en las estructuras dentro de las galaxias, como la los planetas, las estrellas y los agujeros negros) las condiciones en los vastos espacios vacíos que han densidad mucho menor que la del universo a la media.

Y eso es sólo si se consideran vacía significa vacío de la materia - también hay ondas electromagnéticas que impregna la mayoría (todos?) de espacio. Y cuando se desciende hasta el nivel subatómico, la mecánica cuántica se asegura de que las partículas son continuamente dentro y fuera de la existencia, incluso en el "vacío" del espacio.

En cuanto a la cuestión de llegar allí, bueno, aparte de las formas normales (disparo de la explosión de estrellas y así sucesivamente), no olvides que antes de que todo se empezó a expandirse, todo el asunto estaba en el mismo lugar de todos modos, así que las partículas en el espacio intergaláctico no necesariamente has viajado en cualquier lugar para llegar allí. Podrían simplemente se han quedado donde estaban, mientras que las partículas alrededor de ellos se atraído por la gravedad en los agregados de la materia/galaxias.

Answer 2

Yo podría agregar algunas notas adicionales a la materialidad de las cosas existentes en el espacio intergaláctico. Uno podría preguntarse, pero la noción de que no hay espacio ya está declarando que no es más que la nada.

Esto implica que hay al menos vacío que es bastante interesante por su propia cuenta.

Clásica oscilador armónico

Tal vez usted sabe que el oscilador armónico tiene niveles de energía

$E_n = \hbar \omega \left( n + \frac{1}{2}\right)$

y un sorprendente resultado es que el estado de menor energía es $E_0 = \frac{1}{2}\hbar\omega > 0$.

Quantum electrodinámicos oscilador

Volviendo al vacío, la situación es algo comparable. Considerando Heisenberg del Principio de la Incertidumbre en su energía-tiempo de la forma,

$\Delta{t}\cdot\Delta{E} \geq \hbar$

podemos ver ya que el estado de un sistema cuántico con cero definitivo de la energía para todos los tiempos no puede existir, aunque la expectativa de valor pueden desaparecer.
Más en detalle, vemos que el operador del vector potencial fullfills la ecuación de onda

$\Delta{A_l} - \frac{1}{c^2}\partial_{tt}A_l = 0$

y una ecuación de Helmholtz si uno se pone a $\partial_{tt}\rightarrow{-\omega^2}$. Esta ecuación es generalmente abordados por separación de variables y después de algunos cálculos, llegamos a un Hamilton

$H = \frac{1}{2}\sum_{\lambda}\left({p^2_\lambda+\omega_\lambda^2\lambda{q^2_\lambda}}\right)$

donde ahora se $\lambda$ cuentas por algún modo de índice. Y aquí viene la magia. Esta es una descripción de la ecuación de osciladores armónicos! Pero aquí nos topamos con una dificultad conceptual. La energía del vacío

$E_{vac} = \frac{1}{2}\sum_\lambda{\hbar\omega_\lambda}$

es infinitamente grande , ya que hay infinidad de modos de la aspiradora. Pero esto no es muy físico, así que la mayoría del tiempo para los cálculos que acaba de "salir fuera" de esta parte.

Implicaciones de la energía del vacío

En el caso de los diferentes dominios separados donde es capaz de permitir a un diferente número de modos (por ejemplo, a través de placas de metal), esta energía será diferente para aquellos dominios que resulta en una fuerza de la que es el famoso efecto Casimir.

Pero la energía del vacío tiene otras implicaciones. Una esperanza que es posible que algún día explicar la constante cosmológica en términos de una teoría del campo unificado.

Así que, espero, no me podía convencer de que "vacía" podría ser mucho más de lo que uno esperaría :)

Sinceramente

Robert

Answer 3

Existen, sin duda, es un gas dentro de los cúmulos de galaxias. Se tiende a tener fiebre muy alta, alrededor de un centenar de millones de K, y es detectable por difusa emisión de rayos x. Por supuesto, tenemos la elusiva materia oscura, que es probablemente más difusamente repartidos de la materia luminosa. Así que tal vez su pregunta debe ser modificado para que, "es el espacio entre los cúmulos de galaxias un vacío?". Sospecho que la respuesta también es no, aunque la densidad es muy baja.

Answer 4

Una imagen sencilla es la siguiente: las estrellas están organizados en las galaxias de diferentes tipos (como elípticas, espirales, ...). Estas galaxias están organizados en grupos locales de los agregados de las galaxias (nuestras galaxias es en el llamado "grupo local" de alrededor de 40-50 las galaxias). La estructura más grande es un clúster de galaxias: los grupos están obligados por la interacción gravitatoria en un clúster.

Esta clasificación no es muy preciso, pero todavía. Una conclusión lógica es que el "vacío" de espacio entre estos clúster es casi totalmente vacío, la densidad de las partículas de ser mucho menor que en una galaxia (en promedio) y es uniforme: si no fue uniforme, las partículas empiezan a gravitacionalmente interactuar y empezar a formar otras estructuras.

Creo que es un razonamiento válido, por ejemplo, el gas de hidrógeno (átomos). La conclusión como se señalaba en @Marca Eichenlaub es entonces que puede ser considerado vacío y que a menudo es llamado "el vacío".

Pero, por supuesto, el espacio no puede ser considerado vacío: los fotones (luz) que viajan de un lugar a otro son tan reales como las otras partículas.

El siguiente paso en la discusión implicaría cosas como la energía oscura, pero eso es una historia diferente.

Answer 5

Prueba este enlace para una semipopular vista de la imagen global. http://www.nasa.gov/multimedia/videogallery/index.html