Wszechświat to wszystko, co można wykryć na najdalsze odległości jakimikolwiek środkami, włączając w to różne urządzenia techniczne. W miarę rozwoju technologii, napędzanej naszymi potrzebami i postępem naukowym, zmienia się także nasze rozumienie Wszechświata.

Do początków XIX wieku źródłem wiedzy o Wszechświecie były obserwacje stosunkowo niewielkiej części naszej galaktyki w postaci najbliższych nam gromad gwiazd. Tę część uznawano za cały Wszechświat. Ponadto wierzono, że Wszechświat jest daną raz na zawsze, zamrożoną formacją, podlegającą głównie prawom mechaniki i istniejącą wiecznie. Dalszy rozwój nauki i pojawienie się nowych potężnych środków obserwacji pokazały, że nawet cała nasza galaktyka to tylko jedna z gromad gwiazd, których we Wszechświecie są miliardy, i oprócz sił grawitacji i bezwładności działają jeszcze inne Działają w nich siły związane z oddziaływaniami elektromagnetycznymi, silnymi i słabymi.

Zastosowanie którego pojawiło się na początku XIX wieku. Teoria względności A. Einsteina pozwoliła rosyjskiemu naukowcowi Aleksandrowi Aleksandrowiczowi Friedmanowi (1888–1925) teoretycznie przewidzieć możliwość niestacjonarnego stanu Wszechświata. Jego obliczenia wykazały, że Wszechświat może się rozszerzać lub kurczyć w zależności od wartości jego całkowitej masy. Nieco później obserwacje amerykańskiego astronoma Edwina Paula Hubble'a (1889-1953) wykazały, że podczas przemieszczania się do bardziej odległych gwiazd długość emitowanych przez nie fal elektromagnetycznych w naturalny sposób wzrasta. Ponieważ fale odpowiadające światłu czerwonemu mają najdłuższą długość spośród widzialnych fal elektromagnetycznych, odkryte zjawisko nazywa się przesunięcie ku czerwieni. To zgodnie z prawami fizyki oznaczało, że odległe galaktyki oddalały się od obserwatora, a im dalej, tym szybciej.

Fakt ten doprowadził w efekcie do powstania hipotezy o pochodzeniu Wszechświata wielki wybuch. Zgodnie z tą hipotezą uważa się, że około 15-20 miliardów lat temu cała materia skupiała się w małej objętości. Wiek Wszechświata określa się na podstawie szacunkowej odległości do najodleglejszych galaktyk (miliardy lat świetlnych) i prędkości ich recesji, porównywalnej z prędkością światła. Objętości i kształtu stanu materii przed Wielkim Wybuchem nie da się oszacować przy pomocy współczesnej wiedzy. Chociaż w literaturze różne są założenia dotyczące objętości rzędu kilometrów czy nawet wielkości atomów. Takie rozumowanie jest chyba mało przydatne, gdyż przypomina rozumowanie średniowiecznych scholastyków, którzy na swoich zebraniach spędzali kilka dni bez odpoczynku, w zaciekłych dyskusjach, z bardzo poważnym wyrazem twarzy, rozprawiając o np. ważne pytanie, ich zdaniem: „Ile diabłów zmieści się na czubku igły?

Dla nauki pytania, których nie można zweryfikować eksperymentalnie, są bez znaczenia. Nie jesteśmy w stanie odtworzyć w laboratorium ani nawet teoretycznie oszacować grawitacji, temperatury, ciśnienia i innych warunków, gdy masy takie jak cały Wszechświat są skupione w małej objętości. Nie wiadomo, w jaki sposób manifestują się siły powodujące oddziaływania grawitacyjne, elektromagnetyczne, silne i słabe i czy w ogóle występują w tym stanie.

Należy wziąć pod uwagę także trudność oceny zależności przestrzennych w danych warunkach. Zgodnie z teorią względności, w silnych polach grawitacyjnych i gdy procesy zachodzą z prędkością światła, zakrzywiona i ściśnięta przestrzeń wcale nie odpowiada temu, co zwykle istnieje w naszej wyobraźni. Nie można na przykład mówić o miejscu, z którego rozpoczął się lot. Nie można zakładać, że istnieje stałe centrum, od którego oddalają się inne galaktyki. Można to pokazać na modelu przestrzeni dwuwymiarowej w postaci napompowanej kuli, na powierzchni której zaznaczono punkty. Punkty te będą się jednakowo od siebie oddalać i nie da się wskazać, który z nich jest centrum odwrotu. W tym modelu rozpatrywana przestrzeń jest dwuwymiarowa, środek rozbieżności znajduje się w trzecim wymiarze. Różnica pomiędzy prawdziwym rozszerzającym się Wszechświatem a modelem dwuwymiarowym polega na tym, że jest on trójwymiarowy i struktura naszej świadomości nie pozwala nam wyobrazić sobie centrum ekspansji w czwartym wymiarze. Jedynym sposobem rozwiązania tego problemu jest sformułowanie go w postaci wzorów matematycznych.

Warto w tym miejscu przypomnieć, jak sam A. Einstein zdefiniował istotę swojej teorii, gdy go o to poproszono, bardzo krótko. Według Einsteina, jeśli wcześniej, przed teorią względności, uważano, że po zniknięciu materii pozostaje pusta przestrzeń, to teraz zniknięcie materii oznacza, że ​​zanika również przestrzeń.

Oprócz obserwowanej recesji galaktyk istnieje jeszcze jeden istotny fakt, który można zinterpretować jako dowód na korzyść hipotezy Wielkiego Wybuchu. Jest to tzw kosmiczne mikrofalowe promieniowanie tła. Teoretycznie przewidział to w 1953 roku amerykański naukowiec Georgy Antonovich Gamow (1904-1968). Jego obliczenia wykazały, że w wyniku intensywnych oddziaływań w początkowych fazach ekspansji powinno powstać silne promieniowanie elektromagnetyczne, którego ślady mogą występować do dziś. Promieniowanie zostało odkryte w 1965 roku przez amerykańskich naukowców Arno Alana Penziasa (ur. 1933) i Roberta Woodrowa Wilsona (ur. 1936), którzy za to odkrycie otrzymali Nagrodę Nobla. Konstruując nowy radioteleskop, naukowcom nie udało się pozbyć zakłócającego promieniowania tła. Dalsza analiza natury tego promieniowania wykazała, że ​​jest ono stałe w czasie i ma jednakową intensywność we wszystkich kierunkach i w różnych punktach przestrzeni kosmicznej, zgodnie z przewidywaniami hipotezy Gamowa. Promieniowanie należy do zakresu fal radiowych mikrofalowych o długości fali 7,35 cm.

Nazywa się stan początkowy Wszechświata, od którego rozpoczęła się ekspansja materii i powstawanie jej współczesnych form pojedynczy. Z pewną pewnością można stwierdzić, że w tym stanie nie mogą istnieć takie formy materii jak fotony, cząstki elementarne i atomy, na których opiera się współczesny Wszechświat.

Obecnie wspólnym wysiłkiem wielu krajów zbudowano drogie obiekty doświadczalne, w których naukowcy mają nadzieję odtworzyć niektóre rodzaje oddziaływań wysokoenergetycznych, podobnych do oddziaływań cząstek materii podczas Wielkiego Wybuchu.

Zwykle nazywa się stan w początkowych momentach rozpraszania spowodowany dużymi prędkościami i intensywnymi oddziaływaniami materii gorący Wszechświat. W wyniku eksplozji, której charakter wciąż pozostaje tajemnicą, weszły w życie znane już prawa mechaniki kwantowej, które odpowiadają za powstawanie fotonów, cząstek elementarnych i atomów, a także prawa klasycznej mechaniki Newtona zaczął działać.

Najprostszą budową są atomy wodoru. Zgodnie z prawami mechaniki kwantowej są one jednocześnie najbardziej stabilne. Dlatego atomy wodoru powstawały z największą szybkością i stanowiły większość Wszechświata w początkowych stadiach. Obecnie ich udział określa wartość około 90% ogólnej liczby atomów.

W warunkach gorącego Wszechświata, poruszając się z ogromnymi prędkościami, zderzenia atomów wodoru doprowadziły do ​​zniszczenia powłok elektronowych i fuzji jąder. W wyniku procesu składającego się z kilku etapów cztery protony, z czego dwa zostają zamienione na neutrony, tworzą jądro helu, drugi element układu okresowego. Pierwiastek ten jest również bardzo stabilny, ale jest mniej stabilny niż wodór i wymaga bardziej skomplikowanych procedur jego powstawania. Jego udział we współczesnym Wszechświecie wynosi około 10%.

Atomy innych pierwiastków można syntetyzować w podobny sposób, są one jednak znacznie mniej stabilne i stabilność ta maleje wraz ze wzrostem liczby atomowej i masy atomu. Czas życia atomów niektórych ciężkich pierwiastków mierzy się w ułamkach sekundy. W związku z tym ich występowanie we Wszechświecie jest odwrotnie proporcjonalne do masy atomowej. Łączny udział wszystkich pierwiastków bez wodoru i helu nie przekracza 1%.

Jak w przypadku każdego procesu wybuchowego, będącego złożonym zestawem potężnych impulsów wybuchowych, materia rozpraszająca Wszechświata (głównie wodór) była rozłożona bardzo nierównomiernie. Powstały gromady o zupełnie innym charakterze - od pojedynczych cząsteczek, ziaren pyłu, mgławic gazowych i obłoków pyłu po małe ciała i stosunkowo duże skoncentrowane skupiska mas. Duże gromady, przestrzegając praw grawitacji, zaczęły się kurczyć. O ostatecznym wyniku ściskania decydowała wielkość sprasowanej masy.

Jeśli masa przekroczyła pewną wartość krytyczną, na przykład nieco większą niż masa największej planety naszego Układu Słonecznego, Jowisza (sekcja 4.5), wówczas energia kompresji grawitacyjnej, zamieniając się w ciepło, rozgrzała ciało kosmiczne do miliona stopni . W tej temperaturze rozpoczynają się termojądrowe procesy syntezy helu z wodoru i zapala się gwiazda.

Jeśli masa ściśnięta grawitacyjnie nie jest bardzo duża, wówczas ogrzewanie osiąga tysiące stopni. To nie wystarczy, aby rozpocząć reakcje jądrowe i powstaje gorące, stopniowo stygnące ciało, zwykle satelita gwiazdy (planety) lub satelita dużej planety. W przypadku mniejszych mas nagrzewanie następuje tylko w części środkowej, szybciej się ochładzają i stają się także planetami lub satelitami planet.

I wreszcie bardzo małe ciała nie nagrzewają się. Ich mała masa nie pozwala im skutecznie zatrzymać lotnego wodoru i helu, które są rozpraszane w wyniku dyfuzji w przestrzeni kosmicznej. Ułatwia to w szczególności „wydmuchywanie” lekkich cząsteczek przez „wiatr gwiazdowy” (strumień szybko lecących cząstek elementarnych). Dlatego w składzie niezbyt masywnych ciał dominują pierwiastki ciężkie (na przykład krzem lub żelazo) lub proste związki, na przykład woda w postaci lodu. Ciała te, w zależności od wielkości i specyficznych warunków, stają się kometami, asteroidami, małymi satelitami, tworzą pierścienie gruzu wokół planet lub pędzą w przestrzeni kosmicznej w postaci meteorytów, aż zderzą się z innymi ciałami lub zostaną przechwycone przez ich grawitację.

Jeśli chodzi o dalsze losy rozszerzającego się Wszechświata, nie można jeszcze udzielić ostatecznej odpowiedzi, ponieważ nie jest znana dokładna masa i średnia gęstość materii. Obliczenia pokazują, że w zależności od przyjętej wartości masy można spodziewać się zarówno nieskończonej ekspansji galaktyk, jak i stopniowego spowolnienia ekspansji pod wpływem grawitacji, a następnie przejścia w kompresję. Opcja druga pozwala postawić hipotezę, zgodnie z którą w skali setek miliardów lat Wszechświat można rozpatrywać jako układ pulsujący, okresowo powracający do stanów osobliwych, po których następują eksplozje i ekspansje.

Co wiemy o wszechświecie, jaka jest przestrzeń? Wszechświat to bezgraniczny świat, trudny do zrozumienia dla ludzkiego umysłu, który wydaje się nierealny i nieuchwytny. Tak naprawdę otacza nas materia, nieograniczona w przestrzeni i czasie, zdolna przybierać różne formy. Aby spróbować zrozumieć prawdziwą skalę przestrzeni kosmicznej, jak działa Wszechświat, strukturę wszechświata i procesy ewolucji, będziemy musieli przekroczyć próg własnego światopoglądu, spojrzeć na otaczający nas świat z innej perspektywy, od środka.

Spojrzenie na rozległe przestrzenie kosmiczne z Ziemi

Edukacja Wszechświata: pierwsze kroki

Przestrzeń, którą obserwujemy przez teleskopy, to tylko część gwiezdnego Wszechświata, tzw. Megagalaktyki. Parametry horyzontu kosmologicznego Hubble'a są kolosalne - 15-20 miliardów lat świetlnych. Dane te są przybliżone, ponieważ w procesie ewolucji Wszechświat stale się rozszerza. Ekspansja Wszechświata następuje poprzez rozprzestrzenianie się pierwiastków chemicznych i kosmicznego mikrofalowego promieniowania tła. Struktura Wszechświata stale się zmienia. W przestrzeni kosmicznej pojawiają się gromady galaktyk, obiekty i ciała Wszechświata – są to miliardy gwiazd, które tworzą elementy bliskich przestrzeni kosmicznych – układów gwiezdnych z planetami i satelitami.

Gdzie jest początek? Jak powstał Wszechświat? Przypuszczalnie wiek Wszechświata wynosi 20 miliardów lat. Być może źródłem kosmicznej materii była gorąca i gęsta protomateria, której akumulacja w pewnym momencie eksplodowała. Najmniejsze cząsteczki powstałe w wyniku eksplozji rozproszyły się we wszystkich kierunkach i nadal oddalają się od epicentrum w naszych czasach. Teoria Wielkiego Wybuchu, która obecnie dominuje w kręgach naukowych, najdokładniej opisuje powstanie Wszechświata. Substancja, która wyłoniła się w wyniku kosmicznego kataklizmu, była niejednorodną masą składającą się z maleńkich, niestabilnych cząstek, które zderzając się i rozpraszając, zaczęły ze sobą oddziaływać.

Wielki Wybuch to teoria powstania Wszechświata, która wyjaśnia jego powstanie. Według tej teorii początkowo istniała pewna ilość materii, która w wyniku pewnych procesów eksplodowała z kolosalną siłą, rozrzucając masę matki w otaczającą przestrzeń.

Po pewnym czasie, według standardów kosmicznych – chwili, według chronologii ziemskiej – milionów lat, rozpoczął się etap materializacji przestrzeni. Z czego zbudowany jest Wszechświat? Rozproszona materia zaczęła skupiać się w grudki, duże i małe, w miejscu których zaczęły pojawiać się pierwsze elementy Wszechświata, ogromne masy gazowe – żłobki przyszłych gwiazd. W większości przypadków proces powstawania obiektów materialnych we Wszechświecie wyjaśniają prawa fizyki i termodynamiki, ale istnieje wiele punktów, których nie można jeszcze wyjaśnić. Na przykład, dlaczego rozszerzająca się materia jest bardziej skoncentrowana w jednej części przestrzeni, podczas gdy w innej części wszechświata materia jest bardzo rzadka? Odpowiedzi na te pytania można uzyskać dopiero wtedy, gdy stanie się jasny mechanizm powstawania obiektów kosmicznych, dużych i małych.

Teraz proces powstawania Wszechświata wyjaśnia działanie praw Wszechświata. Niestabilność grawitacyjna i energia w różnych obszarach spowodowały powstanie protogwiazd, które z kolei pod wpływem sił odśrodkowych i grawitacji utworzyły galaktyki. Innymi słowy, podczas gdy materia trwała i rozszerzała się, pod wpływem sił grawitacyjnych rozpoczęły się procesy kompresji. Cząsteczki chmur gazu zaczęły skupiać się wokół wyimaginowanego centrum, ostatecznie tworząc nowe zagęszczenie. Materiały budowlane w tym gigantycznym projekcie budowlanym to wodór cząsteczkowy i hel.

Pierwiastki chemiczne Wszechświata są podstawowym materiałem budowlanym, z którego później powstały obiekty Wszechświata

Wtedy zaczyna działać prawo termodynamiki i aktywowane są procesy rozpadu i jonizacji. Cząsteczki wodoru i helu rozpadają się na atomy, z których pod wpływem sił grawitacyjnych powstaje rdzeń protogwiazdy. Procesy te stanowią prawa Wszechświata i przybrały formę reakcji łańcuchowej, zachodzącej we wszystkich odległych zakątkach Wszechświata, wypełniając wszechświat miliardami, setkami miliardów gwiazd.

Ewolucja Wszechświata: najważniejsze informacje

Dziś w kręgach naukowych istnieje hipoteza o cykliczności stanów, z których utkana jest historia Wszechświata. Powstałe w wyniku eksplozji promateriału gromady gazu stały się wylęgarniami gwiazd, które z kolei utworzyły liczne galaktyki. Jednak po osiągnięciu pewnej fazy materia we Wszechświecie zaczyna zmierzać do swojego pierwotnego, skoncentrowanego stanu, tj. po eksplozji i późniejszej ekspansji materii w przestrzeni następuje kompresja i powrót do stanu supergęstego, do punktu wyjścia. Następnie wszystko się powtarza, po narodzinach następuje finał i tak przez wiele miliardów lat, w nieskończoność.

Początek i koniec wszechświata zgodnie z cykliczną ewolucją Wszechświata

Pomijając jednak temat powstania Wszechświata, który pozostaje kwestią otwartą, powinniśmy przejść do budowy Wszechświata. Już w latach 30. XX wieku stało się jasne, że przestrzeń kosmiczna jest podzielona na regiony - galaktyki, które są ogromnymi formacjami, z których każda ma własną populację gwiazd. Co więcej, galaktyki nie są obiektami statycznymi. Prędkość galaktyk oddalających się od wyimaginowanego centrum Wszechświata stale się zmienia, o czym świadczy zbieżność niektórych i oddalanie się innych od siebie.

Wszystkie powyższe procesy z punktu widzenia czasu trwania życia ziemskiego trwają bardzo powoli. Z punktu widzenia nauki i tych hipotez wszystkie procesy ewolucyjne zachodzą szybko. Konwencjonalnie ewolucję Wszechświata można podzielić na cztery etapy - epoki:

• era hadronów;
• era leptonowa;
• era fotonów;
• era gwiazd.

Kosmiczna skala czasu i ewolucja Wszechświata, według której można wyjaśnić pojawienie się obiektów kosmicznych

W pierwszym etapie cała materia skupiała się w jednej dużej kropelce jądrowej, składającej się z cząstek i antycząstek, połączonych w grupy - hadrony (protony i neutrony). Stosunek cząstek do antycząstek wynosi w przybliżeniu 1:1,1. Następnie następuje proces anihilacji cząstek i antycząstek. Pozostałe protony i neutrony to elementy budulcowe, z których zbudowany jest Wszechświat. Czas trwania ery hadronów jest znikomy, zaledwie 0,0001 sekundy - okres reakcji wybuchowej.

Następnie po 100 sekundach rozpoczyna się proces syntezy pierwiastków. W temperaturze miliarda stopni w procesie syntezy jądrowej powstają cząsteczki wodoru i helu. Przez cały ten czas substancja nadal rozszerza się w przestrzeni.

Od tego momentu rozpoczyna się długi, od 300 tys. do 700 tys. lat, etap rekombinacji jąder i elektronów, w wyniku którego powstają atomy wodoru i helu. W tym przypadku obserwuje się spadek temperatury substancji i maleje intensywność promieniowania. Wszechświat staje się przezroczysty. Wodór i hel powstające w kolosalnych ilościach pod wpływem sił grawitacyjnych zamieniają pierwotny Wszechświat w gigantyczny plac budowy. Po milionach lat rozpoczyna się era gwiazdowa – czyli proces powstawania protogwiazd i pierwszych protogalaktyk.

Taki podział ewolucji na etapy wpisuje się w model gorącego Wszechświata, który wyjaśnia wiele procesów. Prawdziwe przyczyny Wielkiego Wybuchu i mechanizm ekspansji materii pozostają niewyjaśnione.

Struktura i struktura Wszechświata

Gwiezdna era ewolucji Wszechświata rozpoczyna się wraz z utworzeniem gazowego wodoru. Pod wpływem grawitacji wodór gromadzi się w ogromne skupiska i grudki. Masa i gęstość takich gromad jest kolosalna, setki tysięcy razy większa niż masa samej powstałej galaktyki. Nierównomierny rozkład wodoru obserwowany na początkowym etapie powstawania Wszechświata wyjaśnia różnice w rozmiarach powstałych galaktyk. Megagalaktyki powstały tam, gdzie powinna istnieć maksymalna akumulacja gazowego wodoru. Tam, gdzie stężenie wodoru było nieznaczne, pojawiały się mniejsze galaktyki, podobne do naszego gwiezdnego domu – Drogi Mlecznej.

Wersja według której Wszechświat jest punktem początkowym i końcowym, wokół którego krążą galaktyki na różnych etapach rozwoju

Od tego momentu Wszechświat otrzymuje pierwsze formacje z wyraźnymi granicami i parametrami fizycznymi. To już nie są mgławice, nagromadzenia gazu gwiazdowego i pyłu kosmicznego (produkty eksplozji), protogromady materii gwiezdnej. Są to kraje gwiezdne, których powierzchnia jest ogromna z punktu widzenia ludzkiego umysłu. Wszechświat staje się pełen ciekawych zjawisk kosmicznych.

Z punktu widzenia uzasadnienia naukowego i współczesnego modelu Wszechświata galaktyki powstały po raz pierwszy w wyniku działania sił grawitacyjnych. Nastąpiła przemiana materii w kolosalny, uniwersalny wir. Procesy dośrodkowe zapewniły późniejszą fragmentację obłoków gazu na gromady, które stały się miejscem narodzin pierwszych gwiazd. Protogalaktyki o szybkich okresach rotacji z czasem zamieniły się w galaktyki spiralne. Tam, gdzie rotacja była powolna i obserwowano głównie proces kompresji materii, powstawały galaktyki nieregularne, najczęściej eliptyczne. Na tym tle we Wszechświecie miały miejsce bardziej imponujące procesy - powstawanie supergromad galaktyk, których krawędzie ściśle się ze sobą stykają.

Supergromady to liczne grupy galaktyk i gromady galaktyk w wielkoskalowej strukturze Wszechświata. W promieniu 1 miliarda St. Przez lata istnieje około 100 supergromad

Od tego momentu stało się jasne, że Wszechświat to ogromna mapa, gdzie kontynenty to skupiska galaktyk, a kraje to megagalaktyki, a galaktyki powstały miliardy lat temu. Każda z formacji składa się z gromady gwiazd, mgławic oraz nagromadzeń międzygwiazdowego gazu i pyłu. Jednak cała ta populacja stanowi zaledwie 1% całkowitej objętości formacji uniwersalnych. Większą część masy i objętości galaktyk zajmuje ciemna materia, której charakteru nie da się określić.

Różnorodność Wszechświata: klasy galaktyk

Dzięki wysiłkom amerykańskiego astrofizyka Edwina Hubble'a mamy teraz granice Wszechświata i jasną klasyfikację zamieszkujących go galaktyk. Klasyfikacja opiera się na cechach strukturalnych tych gigantycznych formacji. Dlaczego galaktyki mają różne kształty? Odpowiedź na to i wiele innych pytań daje klasyfikacja Hubble'a, według której Wszechświat składa się z galaktyk następujących klas:

• spirala;
• eliptyczny;
• nieregularne galaktyki.

Do pierwszych zaliczają się najczęstsze formacje wypełniające wszechświat. Charakterystyczną cechą galaktyk spiralnych jest obecność wyraźnie określonej spirali, która obraca się wokół jasnego jądra lub zmierza do poprzeczki galaktycznej. Galaktyki spiralne z jądrem oznaczono literą S, natomiast obiekty z poprzeczką centralną oznaczono jako SB. Do tej klasy należy również nasza galaktyka Drogi Mlecznej, w środku której rdzeń jest podzielony świetlistym mostem.

Typowa galaktyka spiralna. W centrum wyraźnie widać rdzeń z mostkiem, z którego końców wychodzą ramiona spiralne.

Podobne formacje są rozproszone po całym Wszechświecie. Najbliższa galaktyka spiralna, Andromeda, to olbrzym, który szybko zbliża się do Drogi Mlecznej. Największym znanym nam przedstawicielem tej klasy jest gigantyczna galaktyka NGC 6872. Średnica dysku galaktycznego tego potwora wynosi około 522 tysiące lat świetlnych. Obiekt ten znajduje się w odległości 212 milionów lat świetlnych od naszej galaktyki.

Następną popularną klasą formacji galaktycznych są galaktyki eliptyczne. Ich oznaczenie zgodnie z klasyfikacją Hubble'a to litera E (eliptyczna). Formacje te mają kształt elipsoidalny. Pomimo tego, że we Wszechświecie istnieje całkiem sporo podobnych obiektów, galaktyki eliptyczne nie są szczególnie wyraziste. Składają się głównie z gładkich elips wypełnionych gromadami gwiazd. W przeciwieństwie do spiral galaktycznych, elipsy nie zawierają nagromadzeń gazu międzygwiazdowego i pyłu kosmicznego, które są głównymi efektami optycznymi wizualizacji takich obiektów.

Typowym przedstawicielem tej klasy, znanym dzisiaj, jest eliptyczna mgławica pierścieniowa w gwiazdozbiorze Lutni. Obiekt ten znajduje się w odległości 2100 lat świetlnych od Ziemi.

Widok na galaktykę eliptyczną Centaurus A przez teleskop CFHT

Ostatnią klasą obiektów galaktycznych zamieszkujących Wszechświat są galaktyki nieregularne lub nieregularne. Oznaczenie według klasyfikacji Hubble'a to łaciński symbol I. Główną cechą jest nieregularny kształt. Innymi słowy, takie obiekty nie mają wyraźnych symetrycznych kształtów i charakterystycznych wzorów. Taka galaktyka swoim kształtem przypomina obraz powszechnego chaosu, w którym gromady gwiazd przeplatają się z obłokami gazu i kosmicznego pyłu. W skali Wszechświata galaktyki nieregularne są zjawiskiem powszechnym.

Z kolei galaktyki nieregularne dzielą się na dwa podtypy:

• Galaktyki nieregularne podtypu I mają złożoną nieregularną strukturę, dużą gęstość powierzchni i wyróżniają się jasnością. Często ten chaotyczny kształt nieregularnych galaktyk jest konsekwencją zapadnięcia się spiral. Typowym przykładem takiej galaktyki jest Wielki i Mały Obłok Magellana;
• Nieregularne, nieregularne galaktyki podtypu II mają niską powierzchnię, chaotyczny kształt i nie są zbyt jasne. Ze względu na spadek jasności takie formacje są trudne do wykrycia w bezmiarze Wszechświata.

Wielki Obłok Magellana jest najbliższą nam galaktyką nieregularną. Obie formacje są z kolei satelitami Drogi Mlecznej i wkrótce (za 1-2 miliardy lat) mogą zostać wchłonięte przez większy obiekt.

Galaktyka nieregularna Wielki Obłok Magellana - satelita naszej galaktyki Drogi Mlecznej

Pomimo tego, że Edwin Hubble dość trafnie podzielił galaktyki na klasy, klasyfikacja ta nie jest idealna. Więcej wyników moglibyśmy osiągnąć, gdybyśmy w procesie poznania Wszechświata włączyli teorię względności Einsteina. Wszechświat jest reprezentowany przez bogactwo różnych form i struktur, z których każda ma swoje charakterystyczne właściwości i cechy. Niedawno astronomom udało się odkryć nowe formacje galaktyczne, które określa się jako obiekty pośrednie pomiędzy galaktykami spiralnymi i eliptycznymi.

Droga Mleczna jest najbardziej znaną częścią Wszechświata

Dwa ramiona spiralne, symetrycznie rozmieszczone wokół centrum, tworzą główny korpus galaktyki. Spirale z kolei składają się z ramion, które płynnie przechodzą w siebie. Na skrzyżowaniu ramion Strzelca i Łabędzia znajduje się nasze Słońce, położone w odległości 2,62·10¹⁷km od centrum galaktyki Drogi Mlecznej. Spirale i ramiona galaktyk spiralnych to gromady gwiazd, których gęstość wzrasta w miarę zbliżania się do centrum galaktyki. Pozostałą część masy i objętości spiral galaktycznych stanowi ciemna materia, a tylko niewielka jej część przypada na gaz międzygwiazdowy i pył kosmiczny.

Pozycja Słońca w ramionach Drogi Mlecznej, miejsce naszej galaktyki we Wszechświecie

Grubość spiral wynosi około 2 tysiące lat świetlnych. Cały ten tort jest w ciągłym ruchu, obracając się z ogromną prędkością 200-300 km/s. Im bliżej centrum galaktyki, tym większa prędkość obrotowa. Dokończenie rewolucji wokół centrum Drogi Mlecznej zajmie Słońcu i naszemu Układowi Słonecznemu 250 milionów lat.

Nasza galaktyka składa się z biliona gwiazd, dużych i małych, superciężkich i średnich. Najgęstszą gromadą gwiazd w Drodze Mlecznej jest Ramię Strzelca. To w tym regionie obserwuje się maksymalną jasność naszej galaktyki. Przeciwna część koła galaktycznego jest natomiast mniej jasna i trudna do odróżnienia na podstawie obserwacji wizualnej.

Centralną część Drogi Mlecznej reprezentuje jądro, którego wymiary szacuje się na 1000-2000 parseków. W tym najjaśniejszym regionie galaktyki koncentruje się maksymalna liczba gwiazd, które mają różne klasy, własne ścieżki rozwoju i ewolucji. Są to głównie stare, superciężkie gwiazdy w końcowych stadiach ciągu głównego. Potwierdzeniem obecności starzejącego się centrum galaktyki Drogi Mlecznej jest obecność w tym rejonie dużej liczby gwiazd neutronowych i czarnych dziur. Rzeczywiście, centrum dysku spiralnego dowolnej galaktyki spiralnej jest supermasywna czarna dziura, która niczym gigantyczny odkurzacz zasysa ciała niebieskie i prawdziwą materię.

Supermasywna czarna dziura znajdująca się w centralnej części Drogi Mlecznej jest miejscem śmierci wszystkich obiektów galaktycznych

Jeśli chodzi o gromady gwiazd, naukowcom udało się dziś sklasyfikować dwa typy gromad: kuliste i otwarte. Oprócz gromad gwiazd, spirale i ramiona Drogi Mlecznej, jak każda inna galaktyka spiralna, składają się z rozproszonej materii i ciemnej energii. W wyniku Wielkiego Wybuchu materia znajduje się w stanie wysoce rozrzedzonym, co reprezentują rzadkie cząsteczki międzygwiazdowego gazu i pyłu. Widoczna część materii składa się z mgławic, które z kolei dzielą się na dwa typy: mgławice planetarne i rozproszone. Widoczna część widma mgławic powstaje w wyniku załamania światła gwiazd, które emitują światło wewnątrz spirali we wszystkich kierunkach.

Nasz Układ Słoneczny istnieje w tej kosmicznej zupie. Nie, nie jesteśmy jedyni na tym ogromnym świecie. Podobnie jak Słońce, wiele gwiazd ma własne układy planetarne. Całe pytanie brzmi, jak wykryć odległe planety, jeśli odległości nawet w obrębie naszej galaktyki przekraczają czas istnienia jakiejkolwiek inteligentnej cywilizacji. Czas we Wszechświecie mierzy się innymi kryteriami. Planety wraz z satelitami to najmniejsze obiekty we Wszechświecie. Liczba takich obiektów jest nieobliczalna. Każda z gwiazd znajdujących się w zakresie widzialnym może mieć własne układy gwiezdne. Widzimy tylko istniejące planety znajdujące się najbliżej nas. To, co dzieje się w sąsiedztwie, jakie światy istnieją w innych ramionach Drogi Mlecznej i jakie planety istnieją w innych galaktykach, pozostaje tajemnicą.

Kepler-16 b to egzoplaneta znajdująca się w pobliżu gwiazdy podwójnej Kepler-16 w gwiazdozbiorze Łabędzia

Wniosek

Mając jedynie powierzchowne zrozumienie tego, jak Wszechświat powstał i jak ewoluuje, człowiek zrobił zaledwie mały krok w kierunku zrozumienia i zrozumienia skali wszechświata. Ogromne rozmiary i zakres, z jakim naukowcy mają dziś do czynienia, sugerują, że cywilizacja ludzka to tylko chwila w tej wiązce materii, przestrzeni i czasu.

Model Wszechświata zgodny z koncepcją obecności materii w przestrzeni z uwzględnieniem czasu

Badania Wszechświata sięgają czasów od Kopernika do czasów współczesnych. Początkowo naukowcy rozpoczęli od modelu heliocentrycznego. Tak naprawdę okazało się, że przestrzeń nie ma prawdziwego centrum, a wszelki obrót, ruch i ruch odbywa się zgodnie z prawami Wszechświata. Pomimo tego, że istnieje naukowe wyjaśnienie zachodzących procesów, obiekty uniwersalne dzielą się na klasy, typy i typy, żadne ciało w przestrzeni nie jest podobne do drugiego. Rozmiary ciał niebieskich są przybliżone, podobnie jak ich masa. Lokalizacja galaktyk, gwiazd i planet jest dowolna. Rzecz w tym, że we Wszechświecie nie ma układu współrzędnych. Obserwując przestrzeń wykonujemy projekcję na cały widzialny horyzont, uznając naszą Ziemię za zerowy punkt odniesienia. Tak naprawdę jesteśmy jedynie mikroskopijną cząsteczką zagubioną w nieskończonych przestrzeniach Wszechświata.

Wszechświat jest substancją, w której wszystkie obiekty istnieją w ścisłym powiązaniu z przestrzenią i czasem

Podobnie jak w przypadku związku z rozmiarem, za główny składnik należy uznać czas we Wszechświecie. Pochodzenie i wiek obiektów kosmicznych pozwala stworzyć obraz narodzin świata i uwydatnić etapy ewolucji wszechświata. System, z którym mamy do czynienia, jest ściśle powiązany z ramami czasowymi. Wszystkie procesy zachodzące w przestrzeni mają cykle – początek, powstawanie, transformację i koniec, którym towarzyszy śmierć obiektu materialnego i przejście materii do innego stanu.

Plemię Boshongo w Afryce Środkowej wierzy, że od czasów starożytnych istniała tylko ciemność, woda i wielki bóg Bumba. Pewnego dnia Bumbu był tak chory, że zwymiotował. I tak pojawiło się Słońce. Wysuszył część wielkiego Oceanu, uwalniając ziemię uwięzioną pod jego wodami. W końcu Bumba zwymiotował księżyc i gwiazdy, po czym narodziły się zwierzęta. Pierwszy był lampart, potem krokodyl, żółw i wreszcie człowiek. Dzisiaj porozmawiamy o tym, czym jest Wszechświat we współczesnym ujęciu.

Dekodowanie pojęcia

Wszechświat to wielka przestrzeń o niewyobrażalnych rozmiarach wypełniona kwazarami, pulsarami, czarnymi dziurami, galaktykami i materią. Wszystkie te składniki pozostają w ciągłej interakcji i tworzą nasz wszechświat w formie, w jakiej go sobie wyobrażamy. Często gwiazdy we Wszechświecie nie występują same, ale jako część okazałych gromad. Niektóre z nich mogą zawierać kilkaset, a nawet tysiące takich obiektów. Astronomowie twierdzą, że małe i średnie gromady („żabie pomioty”) powstały bardzo niedawno. Ale formacje kuliste są starożytne i bardzo starożytne, „pamiętają” pierwotny kosmos. Wszechświat zawiera wiele takich formacji.

Ogólne informacje o konstrukcji

Gwiazdy i planety tworzą galaktyki. Wbrew powszechnemu przekonaniu układy galaktyk są niezwykle mobilne i niemal cały czas poruszają się w przestrzeni kosmicznej. Gwiazdy są również ilością zmienną. Rodzą się i umierają, zamieniając się w pulsary i czarne dziury. Nasze Słońce jest „przeciętną” gwiazdą. Takie stworzenia żyją (według standardów Wszechświata) bardzo mało, nie więcej niż 10-15 miliardów lat. Oczywiście we Wszechświecie są miliardy luminarzy, których parametry przypominają nasze Słońce i tyle samo układów podobnych do Układu Słonecznego. W szczególności w pobliżu znajduje się Mgławica Andromedy.

Taki jest Wszechświat. Ale wszystko nie jest takie proste, ponieważ istnieje ogromna liczba tajemnic i sprzeczności, na które nie ma jeszcze odpowiedzi.

Niektóre problemy i sprzeczności teorii

Mity starożytnych ludów o stworzeniu wszystkich rzeczy, podobnie jak wiele innych przed nimi i po nich, próbują odpowiedzieć na pytania, które interesują nas wszystkich. Dlaczego tu jesteśmy, skąd wzięły się planety Wszechświata? Skąd pochodzimy? Oczywiście mniej lub bardziej jasne odpowiedzi zaczynamy otrzymywać dopiero teraz, gdy nasze technologie osiągnęły pewien postęp. Jednak w całej historii człowieka często zdarzali się przedstawiciele plemienia ludzkiego, którzy sprzeciwiali się poglądowi, że Wszechświat w ogóle miał początek.

Arystoteles i Kant

Na przykład Arystoteles, najsłynniejszy z filozofów greckich, uważał, że określenie „pochodzenie wszechświata” jest błędne, ponieważ istniało ono zawsze. Coś wiecznego jest doskonalsze niż coś stworzonego. Motywacja wiary w wieczność Wszechświata była prosta: Arystoteles nie chciał uznać istnienia jakiegoś bóstwa, które mogłoby go stworzyć. Oczywiście jego przeciwnicy w polemicznych sporach przytaczali przykład stworzenia Wszechświata jako dowód na istnienie wyższego umysłu. Przez długi czas Kanta dręczyło jedno pytanie: „Co się stało, zanim powstał Wszechświat?” Uważał, że wszystkie istniejące wówczas teorie miały wiele logicznych sprzeczności. Naukowcy opracowali tzw. antytezę, która do dziś jest wykorzystywana w niektórych modelach Wszechświata. Oto jej postanowienia:

• Jeśli Wszechświat miał początek, to dlaczego czekał wiecznie, zanim powstał?
• Jeśli Wszechświat jest wieczny, to dlaczego w ogóle istnieje w nim czas; Dlaczego w ogóle musimy mierzyć wieczność?

Oczywiście, jak na swoje czasy, zadawał więcej niż właściwe pytania. Tylko dzisiaj są one nieco przestarzałe, ale niektórzy naukowcy, niestety, nadal kierują się nimi w swoich badaniach. Teoria Einsteina, która rzuciła światło na strukturę Wszechświata, położyła kres porzuceniu Kanta (a raczej jego następców). Dlaczego tak uderzyło to społeczność naukową?

Punkt widzenia Einsteina

W jego teorii względności przestrzeń i czas nie były już Absolutem, związanym z jakimś punktem odniesienia. Zasugerował, że są one zdolne do dynamicznego rozwoju, o którym decyduje energia występująca we Wszechświecie. Według Einsteina czas jest tak nieokreślony, że nie ma potrzeby go definiować. To jakby ustalić kierunek na południe od bieguna południowego. Całkiem bezsensowna czynność. Każdy tak zwany „początek” wszechświata byłby sztuczny w tym sensie, że można by próbować wnioskować o „wcześniejszych” czasach. Mówiąc najprościej, nie jest to problem fizyczny, ale głęboko filozoficzny. Dziś rozwiązują go najlepsze umysły ludzkości, które niestrudzenie myślą o powstaniu pierwotnych obiektów w przestrzeni kosmicznej.

Dziś najpowszechniejsze podejście pozytywistyczne. Mówiąc najprościej, rozumiemy samą strukturę Wszechświata tak, jak możemy ją sobie wyobrazić. Nikt nie będzie w stanie zadać sobie pytania, czy zastosowany model jest prawdziwy i czy istnieją inne możliwości. Można go uznać za udany, jeśli jest wystarczająco elegancki i organicznie uwzględnia wszystkie zgromadzone obserwacje. Niestety, (najprawdopodobniej) błędnie interpretujemy niektóre fakty, posługując się sztucznie stworzonymi modelami matematycznymi, co dodatkowo prowadzi do zniekształcania faktów o otaczającym nas świecie. Kiedy myślimy o tym, czym jest Wszechświat, tracimy z oczu miliony faktów, które po prostu nie zostały jeszcze odkryte.

Współczesne informacje o pochodzeniu Wszechświata

„Średniowiecze Wszechświata” to era ciemności, która istniała przed pojawieniem się pierwszych gwiazd i galaktyk.

To właśnie w tych tajemniczych czasach powstały pierwsze ciężkie pierwiastki, z których zostaliśmy stworzeni my i cały otaczający nas świat. Obecnie badacze opracowują podstawowe modele Wszechświata i metody badania zjawisk, które miały wówczas miejsce. Współcześni astronomowie twierdzą, że wiek Wszechświata wynosi około 13,7 miliardów lat. Zanim powstał wszechświat, przestrzeń była tak gorąca, że ​​wszystkie istniejące atomy zostały podzielone na dodatnio naładowane jądra i ujemnie naładowane elektrony. Jony te blokowały całe światło, zapobiegając jego rozprzestrzenianiu się. Panowała ciemność i nie było jej końca.

Pierwsze światło

Około 400 000 lat po Wielkim Wybuchu przestrzeń ostygła na tyle, że różne cząstki połączyły się w atomy, tworząc planety Wszechświata i... pierwsze światło w przestrzeni, którego echa wciąż znamy jako „horyzont świetlny” ”. Nadal nie wiemy, co wydarzyło się przed Wielkim Wybuchem. Być może istniał wtedy jakiś inny Wszechświat. Być może nie było nic. Wielkie Nic... Na tę opcję upiera się wielu filozofów i astrofizyków.

Obecne modele sugerują, że pierwsze galaktyki we wszechświecie zaczęły powstawać około 100 milionów lat po Wielkim Wybuchu, dając początek naszemu wszechświatowi. Proces powstawania galaktyk i gwiazd stopniowo trwał, aż większość wodoru i helu została włączona do nowych słońc.

Tajemnice czekające na swojego odkrywcę

Istnieje wiele pytań, na które można odpowiedzieć, badając procesy, które pierwotnie miały miejsce. Na przykład, kiedy i jak powstały potwornie duże czarne dziury widoczne w sercach praktycznie wszystkich dużych gromad? Dziś wiadomo, że Droga Mleczna ma czarną dziurę, której masa jest około 4 miliony razy większa od masy naszego Słońca, a niektóre starożytne galaktyki Wszechświata zawierają czarne dziury, których rozmiar jest na ogół trudny do wyobrażenia. Największa jest formacja w układzie ULAS J1120+0641. Jej czarna dziura waży 2 miliardy razy więcej niż masa naszej gwiazdy. Galaktyka ta powstała zaledwie 770 milionów lat po Wielkim Wybuchu.

To jest główna tajemnica: według współczesnych pomysłów takie masywne formacje po prostu nie miałyby czasu powstać. Jak więc powstały? Jakie są „nasiona” tych czarnych dziur?

Ciemna materia

Wreszcie ciemna materia, która według wielu badaczy stanowi 80% kosmosu, czyli Wszechświata, nadal jest „czarnym koniem”. Nadal nie wiemy, jaka jest natura ciemnej materii. W szczególności jego struktura i interakcja cząstek elementarnych tworzących tę tajemniczą substancję budzą wiele pytań. Dziś zakładamy, że jej części składowe praktycznie nie oddziałują ze sobą, natomiast wyniki obserwacji niektórych galaktyk przeczą tej tezie.

O problemie pochodzenia gwiazd

Kolejnym problemem jest pytanie, jakie były pierwsze gwiazdy, z których powstał gwiezdny Wszechświat. W niewiarygodnym cieple i ciśnieniu panującym w jądrach tych słońc stosunkowo proste pierwiastki, takie jak wodór i hel, zostały przekształcone w szczególności w węgiel, na którym opiera się nasze życie. Naukowcy uważają obecnie, że pierwsze gwiazdy były wielokrotnie większe od Słońca. Być może żyły tylko kilkaset milionów lat, a może nawet krócej (prawdopodobnie tak powstały pierwsze czarne dziury).

Jednak niektórzy z „starych wyjadaczy” mogą równie dobrze istnieć we współczesnej przestrzeni. Prawdopodobnie były bardzo ubogie w pierwiastki ciężkie. Być może niektóre z tych formacji mogą nadal „ukrywać się” w halo Drogi Mlecznej. Ten sekret również nadal nie został ujawniony. Z takimi zdarzeniami trzeba się spotkać za każdym razem, gdy odpowiadamy na pytanie: „Czym więc jest Wszechświat?” Aby zbadać pierwsze dni po jego powstaniu, niezwykle ważne jest poszukiwanie najwcześniejszych gwiazd i galaktyk. Naturalnie, najstarszymi obiektami są prawdopodobnie te, które znajdują się na samym brzegu horyzontu świetlnego. Jedynym problemem jest to, że tylko najpotężniejsze i najbardziej wyrafinowane teleskopy mogą dotrzeć do tych miejsc.

Naukowcy pokładają ogromne nadzieje w Kosmicznym Teleskopie Jamesa Webba. Instrument ten ma dostarczać naukowcom cennych informacji na temat pierwszej generacji galaktyk, które powstały bezpośrednio po Wielkim Wybuchu. Praktycznie nie ma zdjęć tych obiektów w akceptowalnej jakości, więc wielkie odkrycia są wciąż przed nami.

Niesamowity „luminarz”

Wszystkie galaktyki emitują światło. Niektóre formacje świecą mocno, inne zaś mają umiarkowane „iluminację”. Ale istnieje najjaśniejsza galaktyka we wszechświecie, której intensywność nie przypomina niczego innego. Nazywa się WISE J224607.57-052635.0. Ta „żarówka” znajduje się w odległości aż 12,5 miliarda lat świetlnych od Układu Słonecznego i świeci jednocześnie jak 300 bilionów Słońc. Należy pamiętać, że obecnie istnieje około 20 takich formacji i nie powinniśmy zapominać o koncepcji „jasnego horyzontu”.

Mówiąc najprościej, z naszego miejsca widzimy tylko te obiekty, które powstały około 13 miliardów lat temu. Odległe obszary są niedostępne dla wzroku naszych teleskopów po prostu dlatego, że stamtąd światło po prostu nie miało czasu dotrzeć. Zatem coś podobnego prawdopodobnie istnieje w tych częściach. To najjaśniejsza galaktyka we Wszechświecie (a dokładniej w jej widocznej części).

klasa="część1">

Detale:

Wszechświat

Skala Wszechświata

Systemy gwiazdowe

Wiecie, że nasza Ziemia ze swoimi planetami, innymi planetami i ich satelitami, kometami i małymi planetami krążą wokół Słońca, że ​​wszystkie te ciała tworzą Układ Słoneczny. Z kolei Słońce i wszystkie inne gwiazdy widoczne na niebie są częścią ogromnego układu gwiezdnego – naszej Galaktyki. Gwiazda najbliższa Układowi Słonecznemu jest tak daleko, że światło poruszające się z prędkością 300 000 km/s podróżuje z niej na Ziemię ponad cztery lata. Gwiazdy są najpowszechniejszym rodzajem ciał niebieskich; w samej naszej Galaktyce jest ich więcej niż jedno kilkaset miliardów. Objętość zajmowana przez ten układ gwiazd jest tak duża, że ​​tylko światło może przez nią przechodzić 100 tysięcy lat.

Głównymi jednostkami strukturalnymi Wszechświata są „wyspy gwiezdne” - podobne do naszej. Jeden z nich znajduje się w gwiazdozbiorze Andromedy. To gigantyczna galaktyka o budowie podobnej do naszej i składająca się z setek miliardów gwiazd. Światło z niego na Ziemię podróżuje ponad 2 miliony lat. Galaktyka Andromedy wraz z naszą Galaktyką i kilkoma innymi galaktykami o mniejszej masie tworzą tzw Grupa lokalna. Niektóre systemy gwiezdne tej grupy, w tym Wielki i Mały Obłok Magellana, galaktyki w konstelacjach Rzeźbiarza, Małej Niedźwiedzicy, Draco i Oriona, są satelitami naszej Galaktyki. Razem z nim krążą wokół wspólnego środka masy. To położenie i ruch galaktyk determinuje strukturę i strukturę Wszechświata jako całości.

Galaktyki są tak daleko od siebie, że gołym okiem widać tylko trzy najbliższe: dwie na półkuli południowej - Duży Obłok Magellana, Mały Obłok Magellana, a od północy jest tylko jeden - Mgławica Andromedy.

Galaktyka karłowata w gwiazdozbiorze Strzelca- najbliżej. Ta mała galaktyka znajduje się tak blisko, że wydaje się, że Droga Mleczna ją pochłania. Galaktyka Strzelca leży 80 tysięcy lat świetlnych od Słońca i 52 tysiące lat świetlnych od centrum Drogi Mlecznej. Następną najbliższą nam galaktyką jest Wielki Obłok Magellana, położony 170 tysięcy lat świetlnych od nas. Do 1994 roku, kiedy odkryto galaktykę karłowatą w gwiazdozbiorze Strzelca, uważano, że najbliższą galaktyką jest Wielki Obłok Magellana.

Galaktyka karłowata Strzelec była pierwotnie kulą o średnicy około 1000 lat świetlnych. Ale teraz jej kształt jest zniekształcony przez grawitację Drogi Mlecznej, a galaktyka rozciągnęła się na 10 tysięcy lat świetlnych. Kilka milionów gwiazd należących do karła w Strzelcu jest obecnie rozproszonych po całej konstelacji Strzelca. Dlatego jeśli spojrzysz tylko na niebo, gwiazd tej galaktyki nie da się odróżnić od gwiazd naszej własnej Galaktyki.

Kosmiczne odległości

Z najodleglejszych galaktyk światło dociera do Ziemi 10 miliardów lat. Znaczna część materii gwiazd i galaktyk znajduje się w warunkach, których nie da się stworzyć w ziemskich laboratoriach. Cała przestrzeń kosmiczna wypełniona jest promieniowaniem elektromagnetycznym, polami grawitacyjnymi i magnetycznymi, pomiędzy gwiazdami w galaktykach i pomiędzy galaktykami znajduje się bardzo rzadka materia w postaci gazu, pyłu, pojedynczych cząsteczek, atomów i jonów, jąder atomowych i cząstek elementarnych. Jak wiadomo, odległość do najbliższego Ziemi ciała niebieskiego, Księżyca, wynosi około 400 000 km. Najbardziej odległe obiekty znajdują się w odległości ponad 10 razy większej niż odległość do Księżyca. Spróbujmy sobie wyobrazić rozmiary ciał niebieskich i odległości między nimi we Wszechświecie, korzystając ze znanego modelu - szkolnego globusa Ziemi, który jest 50 milionów razy mniejszy od naszej planety. W tym przypadku musimy przedstawić Księżyc jako kulę o średnicy około 7 cm, znajdującą się w odległości około 7,5 m od kuli ziemskiej. Model Słońca będzie miał średnicę 28 m i będzie znajdował się w odległości 3 km, a model Plutona – najdalszej planety Układu Słonecznego – zostanie od nas oddalony o 120 km. Najbliższa nam gwiazda w tej skali modelu będzie znajdować się w odległości około 800 000 km, czyli 2 razy dalej od Księżyca. Rozmiar naszej Galaktyki zmniejszy się do rozmiarów w przybliżeniu Układu Słonecznego, ale najbardziej odległe gwiazdy nadal będą znajdować się poza nią.

Ponieważ wszystkie galaktyki oddalają się od nas, nie można oprzeć się wrażeniu, że nasza Galaktyka znajduje się w centrum ekspansji, w nieruchomym centralnym punkcie rozszerzającego się Wszechświata. W rzeczywistości mamy do czynienia z jedną z iluzji astronomicznych. Ekspansja Wszechświata przebiega w taki sposób, że nie ma w nim „dominującego” punktu stałego. Którąkolwiek dwie galaktyki wybierzemy, odległość między nimi będzie z czasem wzrastać. Oznacza to, że niezależnie od tego, w której galaktyce znajdzie się obserwator, zobaczy także obraz rozproszenia wysp gwiezdnych, podobny do tego, który widzimy.

Grupa lokalna z prędkością kilkuset kilometrów na sekundę przemieszcza się w stronę kolejnej gromady galaktyk w gwiazdozbiorze Panny. Gromada w Pannie jest centrum jeszcze bardziej gigantycznego systemu wysp gwiezdnych - Supergromady galaktyk, który obejmuje Grupę Lokalną wraz z naszą Galaktyką. Według danych obserwacyjnych supergromady obejmują ponad 90% wszystkich istniejących galaktyk i zajmują około 10% całkowitej objętości przestrzeni w naszym Wszechświecie. Supergromady mają masy rzędu 10 15 mas Słońca. Nowoczesne środki badań astronomicznych mają dostęp do kolosalnego obszaru przestrzeni o promieniu około 10-12 miliardów lat świetlnych. Według współczesnych szacunków na tym obszarze znajduje się 10 10 galaktyk. Ich całość została nazwana Metagalaktyki.

Żyjemy więc w niestacjonarnym, rozszerzającym się Wszechświecie, który zmienia się w czasie i którego przeszłość nie jest identyczna z jego obecnym stanem, a współczesność nie jest identyczna z jego przyszłością.

Drodzy goście!

Wszechświat (łac. universum) to cały otaczający nas świat, nieskończony w czasie i przestrzeni oraz nieskończenie odmienny pod względem form wiecznie poruszającej się materii. We współczesnej astronomii obserwowany przez nas Wszechświat nazywany jest Metagalaktyką. Jego głównymi obiektami są gwiazdy. Gromady gwiazd tworzą galaktyki. Nazwa naszej galaktyki, Droga Mleczna, zawiera setki miliardów gwiazd, a w naszym Wszechświecie są setki miliardów galaktyk.

Galaktyki

Co to jest galaktyka? - Główna jednostka strukturalna Wszechświata, galaktyka, zawiera - 150 - 200 miliardów gwiazd; różnego typu układy gwiazd, na które składają się gwiazdy, mgławice gazowe i pyłowe oraz rozproszona materia międzygwiazdowa.

Istnieją pojedyncze galaktyki, ale zwykle wolą być zlokalizowane w grupach. Z reguły jest to 50 galaktyk zajmujących średnicę 6 milionów lat świetlnych. Grupa Drogi Mlecznej obejmuje ponad 40 galaktyk.

Gromady to obszar zawierający 50–1000 galaktyk, które mogą osiągać rozmiary 2–10 megaparseków (średnica). Warto zauważyć, że ich prędkości są niewiarygodnie duże, co oznacza, że ​​muszą pokonać grawitację. Jednak nadal trzymają się razem.

Dyskusje na temat ciemnej materii pojawiają się już na etapie rozpatrywania gromad galaktyk. Uważa się, że wytwarza siłę, która zapobiega rozproszeniu się galaktyk w różnych kierunkach.

Czasami grupy łączą się, tworząc supergromadę. Są to jedne z największych uniwersalnych konstrukcji. Największą jest Wielka Ściana Sloane, która rozciąga się na 500 milionów lat świetlnych, 200 milionów lat świetlnych szerokości i 15 milionów lat świetlnych grubości.

Czarne dziury

Czym są czarne dziury? — Obiekty kosmiczne, których istnienie przewiduje teoria grawitacji Einsteina (ogólna teoria względności), w wyniku zmian ewolucyjnych w dużych, masywnych gwiazdach w ostatnich stadiach ich życia, których kulminacją jest nieograniczona kompresja grawitacyjna (kolaps grawitacyjny).

Według amerykańskiego fizyka Nikodima Popławskiego prowadzą one do innych wszechświatów. Einstein wierzył, że materia wpadająca do czarnej dziury jest kompresowana w osobliwość. Według równań naukowca po drugiej stronie czarnej dziury znajduje się biała dziura – obiekt, z którego wyrzucana jest jedynie materia i światło. Połączone w parę tworzą tunel czasoprzestrzenny i wszystko, co wchodzi z jednej strony i wychodzi z drugiej, tworzy nowy świat. Na początku lat 90. XX wieku fizyk Lee Smolin zaproponował podobną, nieco dziwniejszą hipotezę: wierzył także w wszechświaty po drugiej stronie czarnej dziury, ale uważał, że podlegają one prawu niczym dobór naturalny: rozmnażają się i mutują podczas ewolucja.

Popławski swoją teorią może wyjaśnić niektóre „ciemne” miejsca we współczesnej fizyce: na przykład, skąd mogła pochodzić kosmologiczna osobliwość przed Wielkim Wybuchem i rozbłyski gamma na krawędziach naszego Wszechświata lub dlaczego Wszechświat nie jest kulisty, ale najwyraźniej płaskie. Nawet sceptycy nie uważają, że teoria Popławskiego jest mniej wiarygodna niż przypuszczenia Einsteina dotyczące osobliwości.

Wymiar Wszechświata

Problem wymiarów Wszechświata jest intensywnie badany od ponad 100 lat. Szereg zjawisk i unikalnych eksperymentów pokazuje, że widzialny świat fizyczny może być jedynie podprzestrzenią nadprzestrzeni i tworzy w niej złożoną „formację geometryczną”. O tym, że nasz Wszechświat jest obiektem wielowymiarowym, napisano w The Secret Doctrine i E. Blavatsky.

Nawet naukowcy w starożytnej Grecji używali koncepcji zagnieżdżonych koncentrycznych sfer do opisu procesów fizycznych zachodzących w naszym świecie, w szczególności ruchu ciał niebieskich. Na podstawie ich idei Arystoteles stworzył teorię tzw. sfer homocentrycznych i podał jej „fizyczne” uzasadnienie. Według jego teorii ciała niebieskie uważa się za sztywno połączone z kombinacją sztywnych kul połączonych ze sobą wspólnym środkiem, podczas gdy ruch z każdej sfery zewnętrznej przenoszony jest na kule wewnętrzne. Następnie teoria ta nie znalazła powszechnego zastosowania i została odrzucona (co zaskakujące, teoria ta całkowicie pokrywa się z proponowanym procesem!).

Gęstość materii materialnej w przestrzeni kosmicznej w pobliżu Słońca wynosi 0,88·10-22 kg/m3. To ponad miliard miliardów razy mniej niż gęstość wody. Co może utrzymać struktury gwiazd i galaktyk na jasno określonych trajektoriach w tak praktycznie pustej przestrzeni?

Najstarsza baza kosmitów znajduje się po ciemnej stronie Księżyca...

Rozmieszczenie materii we Wszechświecie

W latach 70. grupa radzieckich i amerykańskich naukowców pod przewodnictwem akademika Zeldowicza podjęła próbę zbudowania trójwymiarowego modelu rozmieszczenia materii we Wszechświecie. W tym celu do komputera wprowadzono dane dotyczące odległości do wielu tysięcy galaktyk. Wynik był oszałamiający - galaktyki, zjednoczone w metagalaktyki, znajdowały się w przestrzeni jak na krawędziach pewnej struktury komórkowej z krokiem około 100 milionów lat świetlnych. Wewnątrz tych komórek panowała względna pustka. Inaczej mówiąc, kontinuum czasoprzestrzenne okazało się ustrukturyzowane! To znacznie osłabiło autorytet teorii i zwolenników Friedmanna modelu Wszechświata.

Prawdopodobnie oprócz naszej metagalaktyki istnieje wiele innych metagalaktyk, których całość tworzy system o ogromnych rozmiarach - tak zwaną teragalaktykę („terras” oznacza „potwór”); wiele teragalaktyk tworzy system o jeszcze bardziej kolosalnych wymiarach itp.

Więcej hipotez

1908 - naukowiec Charlier (Francja) wysunął hipotezę, według której Wszechświat jest ciągiem układów o coraz większych rozmiarach. Gwiazdy tworzą gromady gwiazd, które łączą się w galaktyki. Z kolei galaktyki tworzą gromady galaktyk, które tworzą metagalaktykę. Dlatego też rozmiary tych ogromnych układów gwiezdnych muszą rosnąć w nieskończoność. Jest to tak zwany dyskretny samopodobny paradygmat kosmologiczny, kładący nacisk na hierarchiczną organizację układów naturalnych od najmniejszych obserwowalnych cząstek elementarnych po największe widoczne gromady galaktyk.

Hipoteza Charliera nie była wówczas szczególnie popularna. Wyjaśnia to fakt, że w tym samym czasie pojawiła się ogólna teoria względności, która zadziwiła umysły niezwykłą koncepcją skończonego, ale nieograniczonego Wszechświata. Jednak wyniki obserwacji nie dostarczyły jeszcze przekonujących dowodów na korzyść wniosków z teorii względności i skończoności Wszechświata. Hipoteza o nieskończonym wszechświecie wydaje się bardziej prawdopodobna. W takiej sytuacji szczególnie interesujący staje się model Charliera.

Początkowo ognista, płynna Ziemia ostygła i stała się chrupiąca...

Rzeczywiście, zaproponowane w monografii podejście do przestrzeni składającej się z wzajemnie zagnieżdżonych sfer pokrywa się zarówno z hipotezą Charliera, jak i dyskretnym samopodobnym paradygmatem kosmologicznym. Co więcej, jak zauważa profesor G. Alven, hipoteza Charliera wyjaśnia paradoks Olbersa, zgodnie z którym, jeśli galaktyki są równomiernie rozmieszczone we Wszechświecie, wówczas całkowite natężenie ich promieniowania będzie niezwykle wysokie, czego w rzeczywistości nie obserwuje się. Ponadto hipoteza Charliera pozwala uniknąć innego problemu związanego z faktem, że przy równomiernym rozkładzie materii we Wszechświecie siła grawitacji spowodowana odległymi obszarami przestrzeni niezwykle wzrasta.

Dlatego zdaniem autora monografii Wszechświat należy rozpatrywać, zgodnie z hipotezą Charliera, jako ciąg koncentrycznych sfer o coraz większych rozmiarach. Ponadto „pytanie, czym jest Wszechświat bez wskazania wymiaru przestrzeni, z której dokonuje się obserwacji, jest pozbawione sensu”.

Niedawno pojawiło się naukowe potwierdzenie tej tezy.

Nowe hipotezy dotyczące budowy Wszechświata

Angielski fizyk Roger Penrose z Oksfordu i jego kolega Vahan Gurzadyan z Erywańskiego Instytutu Fizycznego, po dokładnych badaniach tzw. kosmiczne mikrofalowe promieniowanie tła, które pozostało po Wielkim Wybuchu i przechowuje informacje o pochodzeniu Wszechświata i jego rozwoju, odkryło dziwne niejednorodności we Wszechświecie w postaci koncentrycznych okręgów.

Według naukowców Wszechświaty powstają sekwencyjnie – jeden po drugim. A koniec poprzedniego staje się początkiem następnego.

„W przyszłości nasz Wszechświat powróci do stanu, w jakim znajdował się w czasie Wielkiego Wybuchu” – mówi Penrose – „i stanie się jednorodny. A z nieskończenie dużego znów zmieni się w nieskończenie mały.” Swoją drogą podobną opinię podzielają astrofizycy Paul Steinhardt z Princeton i Neil Turok z Cambridge.

Obecnie pojawia się wiele nowych teorii i hipotez dotyczących budowy Wszechświata, w szczególności naukowcy dochodzą do wniosku, że „nasz Wszechświat istnieje wewnątrz Wszechświata o większej liczbie wymiarów przestrzennych”.

Wszystkie te przykłady przekonująco pokazują, że ewolucja dowolnego układu od rozmiarów mikro do mega odbywa się poprzez rozmieszczenie pierwotnej monady całkowej w składowych współrzędnych materii. Rozwój ten następuje poprzez konsekwentną komplikację systemu z trójskładnikowym przejściem od systemu prostszego do bardziej złożonego z utworzeniem trzech wzajemnie zagnieżdżonych światów. Ponadto każda kolejna oś ma swoją przestrzeń, w której znajduje się poprzednia oś z własną przestrzenią. Przykładowo trójwymiarowy obiekt poruszający się w przestrzeni osi y porusza się jednocześnie w przestrzeni własnej osi rozwoju x.

Zatem teoria połączonych przestrzeni leży u podstaw struktury człowieka, Ziemi i Wszechświata. W tym przypadku budowana jest hierarchiczna struktura całej przestrzeni, złożona z zagnieżdżonych w sobie hierarchicznych sfer układu przestrzennego. Stąd staje się jasny hierarchiczny system struktur Wszechświata.

Oznacza to, że w Naturze występuje podobieństwo form i właściwości struktur, niezależnie od ich skali przestrzennej, a Wszechświat definiuje się jako system wielowymiarowy w postaci hierarchii struktur.

Czy Wszechświat ma granice?

Obecnie istnieje wiele hipotez na temat pochodzenia Układu Słonecznego, w tym...

Oznacza to także odpowiedź na pytanie, czy Wszechświat ma granice. Rozważając rozwój Wszechświata w świetle proponowanej teorii przestrzeni połączonych, odpowiedź będzie jednoznaczna – Wszechświat, jak wszystko w naszym świecie, ma granice. Tylko te granice są tak duże, że człowiek nie jest w stanie ich ogarnąć umysłem. Zbiega się to z opinią A. Einsteina: jego zdaniem Wszechświat jest zamkniętą powłoką hipersfery. Współczesna nauka uważa Wszechświat za wielowymiarowy, w którym nasz „lokalny” trójwymiarowy Wszechświat jest tylko jedną z jego warstw, co również pokrywa się z teorią przestrzeni połączonych.

Teoria ta pozwala również wyjaśnić paradoks, który powstał wraz z ruchem dwóch statków kosmicznych Pioneer 10 i Pioneer 11, które jako pierwsze w historii ludzkości przekroczyły granicę. Z niewiadomych przyczyn nastąpiło ich hamowanie, choć wydawałoby się, że poruszają się w przestrzeni pozbawionej powietrza i nie powinno dochodzić do hamowania. W oparciu o zaproponowaną w monografii hipotezę, wychodząc poza Układ Słoneczny, statek kosmiczny znalazł się w innej przestrzeni, w której wektor rozwoju jest skierowany prostopadle, gdyż nowa przestrzeń ma zupełnie inną charakterystykę w porównaniu do poprzedniej.

Na bazie wiedzy zgromadzonej przez ludzkość wyłania się już nowy paradygmat naukowy. Wielowymiarowa struktura Wszechświata stopniowo staje się czynnikiem zrozumiałym i możliwym do wyjaśnienia. Daje to podstawy do twierdzenia, że ​​w hierarchii systemów odnaleziono ogólne prawidłowości.

Najdalsze gwiazdy, jakie możemy zobaczyć, wyglądają tak samo jak 14 000 000 000 lat temu. Światło tych gwiazd dociera do nas w przestrzeni kosmicznej po wielu miliardach lat i osiąga prędkość 300 000 km/s.

Tajemnicze czarne dziury to jeden z najciekawszych i najmniej zbadanych obiektów we Wszechświecie. Mają tak ogromną siłę przyciągania, że ​​nic, nawet światło, nie może wyjść poza Czarną Dziurę.

We Wszechświecie istnieje gigantyczna bańka, która zawiera wyłącznie gaz. Według uniwersalnych standardów pojawiła się nie tak dawno temu, zaledwie dwa miliardy lat po Wielkim Wybuchu. Długa bańka ma długość 200 milionów lat kosmicznych, a odległość od Ziemi do niej wynosi 12 miliardów lat kosmicznych.

Kwazary to niezwykle jasne obiekty (znacznie jaśniejsze od Słońca).

W Układzie Słonecznym istnieje ciało podobne do Ziemi. To jest księżyc Saturna, Tytan. Na jego powierzchni znajdują się rzeki, wulkany, morza, a atmosfera ma dużą gęstość. Odległość od Saturna do jego satelity jest w przybliżeniu równa odległości od Ziemi do Słońca, stosunek mas ciał jest w przybliżeniu taki sam. Jednak najprawdopodobniej na Tytanie nie będzie inteligentnego życia ze względu na zbiorniki – składające się z metanu i propanu.

Nieważkość w kosmosie ma zły wpływ na zdrowie człowieka. Jedną z najbardziej znaczących zmian w organizmie człowieka przy zerowej grawitacji jest utrata wapnia w kościach, przemieszczanie się płynów w górę i pogorszenie czynności jelit.