Астрономы открыли крупнейшую структуру во Вселенной (структуры Вселенной)



Распределение всплесков гамма-излучения (GRB) на небесной сфере на расстоянии 7 млрд световых лет в виде недавно обнаруженного кольца. Положение GRB отмечено голубыми точками, изображён также Млечный Путь – для привязки к небесной сфере (справа налево по изображению).


Международная команда астрономов, работающая в Будапеште, заявила, что они обнаружили самую большую структуру в видимой Вселенной – кольцо из девяти источников всплесков гамма-излучения (gamma-ray bursts – GRB) размером пять миллиардов световых лет.

Всплески гамма-излучений представляют собой самые яркие события во Вселенной. Учёные считают, что они являются результатом коллапса звёзд большой массы, приводящему к рождению чёрных дыр. Эти чрезвычайно яркие и очень отдалённые события позволяют астрономам определять положение отдалённых галактик на небесной сфере и измерять расстояния до них.
Каждый из наблюдавшихся в последнее время всплесков гамма-излучения обозначает галактику, а их общая энергия представляет огромное кольцо галактик – самое грандиозное явление, наблюдаемое в видимой Вселенной. Эти всплески происходят на примерно одинаковом расстоянии от Земли – семь миллиардов световых лет. Они размещены в круге, занимающем 36 угловых градусов на небесной сфере, что соответствует поперечному размеру около пяти миллиардов световых лет (в 70 раз больше видимого размера Луны).
«Если это кольцо является действительно реальной пространственной структурой, значит, мы видим его «плашмя», поскольку расстояния вспышек от центра объекта различаются незначительно, − объясняет глава коллектива астрономов профессор Лайош Балаш из обсерватории Конколи в Будапеште. − Это кольцо может также быть проекцией сферы, на которой все эти всплески происходили в течение 250 млн лет – краткий период времени по сравнению с возрастом Вселенной... Если это проекция сфероидального кольца, то это может представлять собой «волокна» галактик и кластеров галактик, окружающих «пустоты» (voids) во Вселенной. Такие образования в виде «пустот» и «волокон» наблюдаются и предсказываются многими моделями космоса. Однако это новое кольцо окружает «пустоту» по крайней мере в 10 раз больше всех известных».

Вероятность случайного образования такой структуры, по оценке профессора Балаша, не превышает 1 на 20 000.
Громадный размер наблюдаемой структуры ставит под сомнение существующую теоретическую модель Вселенной. Современные теории исходят из того, что Вселенная, если её рассматривать в достаточно большом масштабе, является однородной, то есть материя в ней распределена равномерно, без нарушений регулярности. Это допущение называется «космологическим принципом», и оно основано на идее, что вся материя была равномерно рассеяна в результате Большого Взрыва. Наблюдения ранней Вселенной и её следов в виде микроволнового базового излучения на спутниках COBE, WMAP и космическом телескопе Plank считаются убедительным подтверждением космологического принципа. Из этого принципа следует, что теоретический максимальный размер структур во Вселенной на должен превосходить 1,2 млрд световых лет.
«Если мы не ошибаемся, то эта структура противоречит существующим моделям Вселенной, − говорит профессор Балаш. − Найти нечто таких огромных размеров – большой сюрприз, и мы всё ещё не можем понять, как это вообще может существовать».

Учёные говорят, что, вероятно, придётся снова вернуться к обоснованиям существующих теорий. Дальнейшие исследования должны либо дать обоснование таких больших структур в рамках существующих моделей, либо учёные должны будут пересмотреть модели, которые в настоящее время объясняют эволюцию космоса.
Обнаружение в последнее время других больших структур уже вызывало сомнение в правомерности космологического принципа, но обнаружение такой аномалии астрономы и космологи уже не смогут игнорировать.

Материал подготовлен Александром Саниным

Источник: http://rosnauka.ru/news/793


Ещё по теме:
1. Аристотель

Комментарии (3)

Всего: 3 комментария
  
#1 | Анатолий »» | 12.08.2015 19:04
  
0
СТРУКТУРА ВСЕЛЕННОЙ

Астрономические тела обладают тенденцией группироваться в системы. Звёзды могут образовывать пары, входить в состав звёздных скоплений или ассоциаций. Крупнейшими объединениями звёзд являются галактики. Но и они редко наблюдаются одиночными. Более 90% ярких галактик входят либо в небольшие группы, содержащие лишь несколько крупных членов (такова, например, Местная группа галактик), либо в скопления, в которых их насчитываются многие тысячи.

В окрестностях нашей Галактики, в пределах полутора мегапарсек от неё, расположены ещё около 40 галактик, которые образуют Местную группу. Лишь некоторые из них можно считать нормальными галактиками. Это наша Галактика, туманность Андромеды, туманность Треугольника (все они спиральные), а также несколько неправильных галактик. Светимость и размеры большинства остальных звёздных систем значительно меньше. По своей массе они столь же меньше нормальных галактик, как планеты — звёзд. Местная группа устойчива — гравитация прочно удерживает её членов.

Галактики и их группы распределены в пространстве не равномерно, а образуют скопления, обычно неправильной формы. Есть и скопления правильной, сферической формы, которые состоят из сотен и тысяч отдельных звёздных систем, сильно концентрирующихся к центру. Такие скопления называют регулярными. В них много эллиптических и линзовидных галактик и почти нет спиральных. В центре находится одна или несколько гигантских эллиптических галактик. Часто они обладают сильным радиоизлучением, поэтому регулярные скопления нередко связаны с яркими радиоисточниками. Одно из ближайших к нам регулярных скоплений расположено в созвездии Волосы Вероники. Оно находится на расстоянии 125 Мпк (примерно 400 миллионов световых лет) от нас. Размеры таких скоплений очень велики — десятки мегапарсек. Даже при тех огромных расстояниях, которые отделяют их от нас, они выглядят очень протяжёнными (скопление в Волосах Вероники, например, занимает на небе область диаметром 12°).

В иррегулярных (неправильных) скоплениях много спиральных систем. Но общее число галактик в таких скоплениях значительно меньше по сравнению с регулярными. Вообще, чем больше членов содержит скопление, тем более правильную форму оно имеет. Примером иррегулярного скопления является ближайшее к нам крупное скопление галактик в созвездии Девы. Местная группа, в которую входит наш Млечный Путь, расположена примерно в 15 Мпк от него.

Наивысшая плотность галактик наблюдается в центральных областях регулярных скоплений. Расстояния между звёздными системами здесь сравнимы с их собственными размерами, и галактики часть сталкиваются. Конечно, столкновение галактик не надо понимать в буквальном смысле, как некую катастрофу. Расстояния между злёздами огромны, и при столкновении двух галактик звёзды одной из них свободно проходят между звёздами другой, а длится это сотни миллионов лет. Однако галактики активно влияют друг на друга силами гравитации, звёзды изменяют свои орбиты и как бы перемешиваются. В некоторых случаях это приводит к разрушению или слиянию галактик.

Именно в результате таких столкновений и слияний в центральных облястях регулярных скоплений образуются гигантские эллиптические системы. Они «заглатывают» межгалактический газ и медленно проникающие в них мелкие галактики.

Пространство между галактиками заполнено газом, который разогрет до температуры более 10 миллионов кельвинов и излучает пеимущественно в рентгеновском диапазоне. Концентрация его мала — в среднем один атом водорода на кубический дециметр, но общий объём огромен, поэтому полная масса газа сопоставима с суммарной массой всех галактик скопления. Охлаждаясь, газ может струями падать к центру скопления. Значительная часть межгалактического газа скоплений была выброшена миллиарды лет назад из молодых тогда галактик, в которых шло бурное звёздообразование.

Чтобы газ столь высокой температуры не покидал скопление, его долэна удерживать большая сила тяготения. Но если она достаточно велика, значит, велика и масса, её создающая, т. е. масса скопления. Оценки массы отдельных галактик показывают, что их суммарное гравитационное поле не может удержать такой горячий газ. Поэтому необходито предположить, что существует невидимая для нас так называемая скрытая масса (см. статью «Что такое скрытая масса»). С той же проблемой учёные столкнулись и при объяснении устойчивости самих скоплений. Скорости движения галактик внутри них так высоки, что без присутствия скрытой массы они просто разлетелись бы в разные стороны.

Скопления галактик, по-видимому, самые крупные устойчивые системы во Вселенной. Существуют и более протяжённые образования: цепочки из скоплений или гигантские плоские поля, усеянные галактиками и скоплениями (так называемые «стенки»). Но гравитация не удерживает эти системы, и они вместе со всей Вселенной медленно расширяются.

Области повышенной концентрации галактик и их систем чередуются в пространстве с обширными пустотами размерами в сотни миллионов световых лет, которые почти не содержат галактик. Такова крупномасштабная стуктура Вселенной. Её ячеистый характер отражает картину распределения вещества во Вселенной более 10 миллиардов лет назад, когда галактик ещё не существовало.

РАСШИРЯЮЩАЯСЯ ВСЕЛЕННАЯ

Звёздное небо над головай долгое время было для человека символом вечности и неизменности. Лишь в Новое время люди осознали, что «неподвижные» звёзды на самом деле движутся, причём с огромными скоростями. В 20 веке человечество свыклось с ещё более странным фактом: расстояния между звёздными системами — галактиками, не связанными друг с другом силами тяготения, постоянно увеличиваются. И дело здесь не в природе галактик: сама Вселенная непрерывно расшаряется! Естествознанию пришлось расстаться с одним из своих основополагающих принципов: все вещи меняются в этом мире, но мир в целом всегда одинаков.

Это можно считать важнейшим научным событием 20 века.

* * *

Всё началось, когда Альберт Эйнштейн создал общую теорию относительности. В её уравнениях описаны фундаментальные свойства материи, пространства и времени. («Относительный» по-латыни звучит как relativus, поэтому теории, основанные на теории относительности Эйнштейна, называются релятивистскими.)

Применив свою теорию ко Вселенной как цулой системе, Эйнштейн обнаружил, что такого рушения, которому соответствовала бы не меняющаяся со временем Вселенная, не получается. Этот результат не удовлетворил великого учёного. Чтобы добиться стациионарного рушения своих уравнений, Эйнштейн ввёл в них дополнительное слагаемое — так называемый ламбда-член. Однако до сих пор никто не смог найти какого-либо физического обоснования этого дополнительного члена.

В начале 20-х гг. советский математик Александр Александрович Фридман решил для Вселенной уравнения общей теории относительности, не накладывая условия стационарности. Он доказал, что могут существовать два решения для Вселенной: расширяющийся мир и сжимающийся мир. Полученные Фридманом уравнения используют для описания эволюции Вселенной и в настоящее время.

Все эти теоретические рассуждения никак не связывались учёными с реальным миром, пока в 1929 г. американский астроном Эдвин Хаббл не подтвердил расширение видимой части Вселенной. Он использовал при этом эффект Доплера. Линии в спектре движущегося источника смещаются на величину, пропорциональную скорости его приближения или удаления, поэтому скорость галактики всегда можно вычислить по изменению положения её спектральных линий.

Ещё во втором десятилетии 20 века американский астроном Вусто Слайфер, исследовав спектры нескольких галактик, заметил, что у большинства из них спектральные линии смещены в красную сторону. Это означало, что они удаляются от нашей Галактики со скоростями в сотни километров в секунду.

Хаббл определил расстояния до небольшого числа галактик и их скорости. Из его наблюдении следовало, что чем дальше находится кыактика, тем с большей скоростью она от нас удаляется. Закон, по которому скорость удаления пропорциональна расстоянию, получил название закона Хаббла.

Означает ли это, что наша Галактика является центром, от которого и идёт расширение? С точки зрения астрономов, такое невозможно. Наблюдатель в любой точке Вселенной должен увидеть ту же картину: все галактики имели бы красные смещения, пропорциональные расстоянию до них. Само пространство как бы раздувается. Если на воздушном шарике нарисовать галактики и начить надувать его, то расстояния между ними будут возрастать, причём тем быстрее, чем дальше они расположены друг от друга.

Разница лишь и том, что нарисо-ванные на шарике галактики и сами увеличиваются и размерах, реальные же звёздные системы повсюду во Все-ленной сохраняют свой объём. Это объясняется тем, что составляющие их звезды связаны между собой силами гравитации.

Факт постоянного расширения Вселенной установлен твёрдо. Самые далёкие из известных галактик и квазаров имеют такое большое красное смещение, что длины волн всех линий в их спектрах оказываются больше, чем у близких источников, в пять — шесть раз!

Но если Вселенная расширяется, то сегодня мы видим её не такой, какой она была в прошлом. Миллиарды лет назад галактики располагались значительно ближе друг к другу. Ещё раньше отдельных галактик просто не могло существовать, а ещё ближе к началу расширения не могло быть даже звёзд. Эта эпоха — начало расширения Вселенной — удалена от пас на 12 — 15 млрд лет.

Оценки возраста галактик пока слишком приближённы, чтобы уточнить эти цифры. Но надёжно установлено, что самые старые звёзды различных галактик имеют примерно одинаковый возраст. Следовательно, большинство звёздных систем возникло в тот период, когда плотность вещества во Вселенной была значительно выше современной.

На начальной стадии всё вещество Вселенной имело настолько высокую плотность, что её даже невозможно себе представить. Идею о расширении Вселенной из сверхплотного состояния ввёл в 1927 г. бельгийский астроном Жорж Леметр, а предположение, что первоначальное вещество было очень горячим, впервые высказал Георгий Антонович Гамов в 1946 г. Впоследствии эту гипотезу подтвердило открытие так называемого реликтового излучения. Оно осталось как эхо бурного рождения Вселенной, которое часто называют Большим Взрывом.

Но остаётся множество вопросов. Что привело к образованию ныне наблюдаемой Вселенной, к началу Взрыва? Почему пространство имеет три измерения, а время — одно? Как в стремительно расширяющейся Вселенной смогли появиться стационарные объекты — звёзды и галактики? Что было до начала Большого Взрыва? Над поисками ответов на эти и многие другие вопросы работают современные астрономы и физики.

КОСМОЛОГИЯ, ИЛИ ЧТО БЫЛО, КОГДА НЕ СУЩЕСТВОВАЛО ЗВЁЗД

Для описания Вселенной астрономы используют математические модели, упрощённо описывающие её основные свойства. Таких моделей можег быть много, но все они похожи в том, что рассматривают расширяющуюся Вселенную, в которой действуют известные законы физики. Факт расширения Вселенной означает, что наш мир не был одинаковым во все времена.

ПУТЕШЕСТВИЕ В ПРОШЛОЕ

Мысленно переносясь в прошлое, можно найти момент, когда расстояние между любыми двумя галактиками было столь малым, что они «касались» друг-друга. А продолжив это путешествие во времени, мы неизбежно придём к такому моменту, когда вся доступная наблюдениям область Вселенной формально была стянута в точку, а плотность её была бесконечно большой! Разумеется, физически это невозможно, но в рамках модели Допустимо говорить о «времени жизни» вселенной как времени, прошедшем с момента существования бесконечно большой (или просто очень большой, но ещё имеющей физический смысл) плотности. Это время, часто называемое возрастам Вселенной, оказывается около 12 — 15 млрд лет Если наши математические модели верно описывают реальную Вселенную, то среди наблюдаемых астрономических объектов не должно быть таких, возраст которых превосходил бы возраст Вселенной. И действительно, возраст самых старых звёзд как нашей, так и других галактик не больше 15 млрд лет.

Поскольку любой сигнал, несущий информацию, не может передаваться со скоростью больше скорости света (с = 300 000 км/с), конечный «возраст» Вселенной позволяет условно говорить и о размере Вселенной как о размере области, из которой информация может дойти до наблюдателя (например, до нас с вами) за время, прошедшее с момента начала расширения. Никакое совершенствование техники не позволит заглянуть ещё дальше. Это предельное расстояние, до которого в принципе могут «дотянуться» наши наблюдения. В честь Эдвина Хаббла его называют хаббловским радиусом. В настоящее время оно составляет около 4000 Мпк.

Как мы уже сказали, понятие радиуса Вселенной достаточно условно: реальная Вселенная безгранична и нигде не кончается. Ясно, что «горизонт» любого наблюдателя раздвигается со скоростью света всё дальше и дальше. Из-за конечности скорости света величина красного смещения в спектре далёкой галактики одновременно является и мерой расстояния до неё, и мерой времени, прошедшего с момента испускания ею того излучения, которое мы сейчас улавливаем. Наблюдая всё более и более далёкие галактики, мы заглядываем в их прошлое, видим их такими, какими они были миллионы и миллиарды лет назад.

ОДНОРОДНАЯ ВСЕЛЕННАЯ

Из наблюдений вытекает странный на первый взгляд вывод о том, что Вселенная в больших масштабах однородна. Это означает, что, переходя ко всё большим, объёмам пространства, мы наблюдаем всё более однородную картину распределения вещества. Если взять, например, небольшой объем — 10 пк3 — в окрестностях Солнца, в нём окажется несколько звёзд и весьма разреженная межзвёздная плазма, а в соседних 10 пк3 мы вообще можем не обнаружить ни одной звезды. Это говорит о неоднородности распределения вещества в малых объемах Вселенной. Но куб со стороной 100 млн парсек даст нам примерно одну и ту же картину в любом месте наблюдаемой части Вселенной. Внутри таких объёмов число галактик и их скоплений будет почти одинаковым.

Мысленно «размазав» все галактики по этим объёмам, мы получим одинаковую среднюю плотность вещества. Её значение является одним из важнейших параметров, характеризующих Вселенную. Однородность Вселенной сильно упрощает её математическое моделирование.

РЕЛИКТОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

В расширяющейся Вселенной средняя плотность вещества зависит от времени — в прошлом плотность была больше. Однако при расширении изменяется не только плотность, но и тепловая энергия вещества (газ при расширении остывает!). Это наводит на мысль, что Вселенная на ранней стадии расширения была не только плотной, но и горячей. Такую модель впервые предложил Георгий Гамов в конце 40-х гг. Как следствие ,в наше время должно наблюдаться остаточное излучение (его называют реликтовым), дошедшее до нас из далёкой эпохи, когда дозвёздную Вселенную заполнял горячий газ.

Гамов предсказал, что спектр реликтового излучения должен быть точно таким же, как у излучения совершенно непрозрачного тела (физики говорят — абсолютно чёрного тела) с температурой в несколько кельвинов. От излучения звёзд и галактик оно должно отличаться именно своим специфическим видом спектра и к тому же одинаковой интенсивностью во всех направлениях на небе, т. е. высокой степенью изотропии. И действительно, такое излучение открыли американские радиоастрономы Арно Пензиас и Роберт Уилсон в 1965 г. Его температура оказалась равной 2,73 K, что близко к предсказанной величине. Тем самым гипотеза «горячей Вселенной» получила наблюдательное обоснование. Отметим, что максимум в спектре реликтового излучения приходится на миллиметровую область радиоволн.

СУДЬБА ВСЕЛЕННОЙ

Космологические модели приводят к выводу, что судьба расширяющейся Вселенной зависит только от средней плотности заполняющего её вещества и от значения постоянной Хаббла. Если средняя плотность равна или ниже некоторой критической плотности, расширение Вселенной будет продолжаться вечно. Если же плотность окажется выше критической, то расширение рано или поздно остановится и сменится сжатием. Красное смещение линий в спектрах галактик тогда обратится в фиолетовое, поскольку расстояния между галактиками будут уменьшаться. Чему же равна эта таинственная критическая плотность мира? Оказалось, что значение её определяется только современным значением постоянной Хаббла (Н0) и составляет ничтожную величину — около 10-29 г/см3, или 10-5 атомных единиц массы в каждом кубическом сантиметре. При такой плотности грамм вещества содержится в кубе со стороной около 40 тыс. километров!

Определить точно постоянную Хаббла непросто. Галактики могут иметь довольно высокие случайные скорости (до 1000 — 2000 км/с), никак не связанные с космологическим расширением. Чтобы вычислить постоянную Хаббла, приходится измерять красные смещения не близких, а достаточно далёких галактик, расстояния до которых установить очень трудно. По современным оценкам, наиболее вероятное значение Но лежит в интервале 60—80 км/(с·Мпк).

Определить из наблюдений истинную среднюю плотность материи Вселенной, оказывается, ещё сложнее, чем найти постоянную Хаббла и вычислить критическую плотность. Из астрономических наблюдений следует, что средняя плотность всего видимого вещества — звёзд, пыли и межзвёздного газа — не превышает 10% от критической плотности. Однако помимо наблюдаемого вещества во Вселенной, безусловно, присутствует и загадочное невидимое, или тёмное вещество, ничем не проявляющее себя, кроме гравитационного поля. Измерить плотность темного вещества — задача чрезвычайно сложная. Многие теоретические соображения заставляют думать, что плотность Вселенной с учётом тёмного вещества должна быть равна критической или немного ниже её. Этот важнейший космологический вопрос до сих пор остаётся открытым.

ДА БУДЕТ ВЕЩЕСТВО!

Каждый кубический сантиметр пространства содержит около 500 реликтовых фотонов. Вещества нп этот же объём приходится гораздо меньше: около 10-6 барионов (так называют тяжёлые элементарные частицы, в том числе протоны и нейтроны). Поскольку фотоны никуда не исчезают (пространство между галактиками прозрачно), отношение числа фотонов к числу барионов в ходе расширения Вселенной сохраняется. Но энергия фотонов со временем уменьшается из-за красного смещения. Следовательно, когда-то в прошлом плотность энергии излучения была больше плотности энергии обычных частиц вещества. Это означает, что до определённого момента фотоны не только числом, но и «массой» (масса — это просто энергия, делённая на квадрат скорости света) превосходили бариопы. В те времена излучение полностью определяло характер расширения Вселенной. Об этой эпохе говорят как о радиационной стадии в эволюции Вселенной. На этой стадии температура вещества и излучения была одинаковой.

Но в один прекрасный момент, примерно через миллион лет после начала расширения Вселенной, всё изменилось: произошёл переход от радиационной стадии к стадии вещества. Это событие называют моментом рекомбинации. Температура тогда понизилась до нескольких тысяч градусов. Из атомной физики известно, что при такой температуре начинается объединение (рекомбинация) электронов, бывших до этого свободными частицами, с протонами и ядрами гелия. Именно на этой стадии во Вселенной началось образование атомов, преимущественно водорода и гелия.

Если до рекомбинации ионизованное вещество и излучение активно взаимодействовали друг с другом, то после неё ситуация резко изменилась: кванты света почти перестали «замечать» нейтральные атомы. Вселенная стала прозрачной для излучения, которое начало путешествовать свободно. Именно это излучение улавливаем мы сейчас как реликтовое. Образно говоря, кванты реликтового излучения «запечатлели» эпоху рекомбинации и несут прямую информацию о далёком прошлом. Правда, с тех пор фотоны «покраснели» из-за расширения Вселенной и уменьшили свою энергию примерно в 1000 раз.

После рекомбинации вещество впервые начало эволюционировать самостоятельно, независимо от излучения, и в нём стали появляться уплотнения — зародыши будущих галактик и их скоплений. Вот почему так важны для учёных эксперименты по изучению свойств реликтового излучения — его спектра и пространственных неоднородностей (флуктуации). Их усилия не пропали даром: в начале 90-х гг. российский космический эксперимент «Реликт-2» и американский «Кобе» обнаружили очень маленькие различия температуры реликтового излучения и соседних участков неба. Величина отклонения от средней температуры (2,73 К) составляет всего около тысячной доли процента! Эти вариации температуры несут информацию об отклонении плотности вещества от среднего значения в эпоху рекомбинации. Именно вариации плотности впоследствии привели к образованию наблюдаемых во Вселенной крупномасштабных структур, скоплений галактик и отдельных галактик.

Сразу после рекомбинации ещё не было ни звёзд, ни галактик, ни других космических объектов; вещество было рассеяно во Вселенной почти равномерно. Причина, по которой из однородной среды образовались массивные тела (звёзды, планеты, галактики и т. д.) кроется в силе гравитации. Там, где плотность была чуть выше средней, сильнее было и притяжение, а значит, более плотные образования становились ещё плотнее. И наоборот, области пониженной плотности делались всё разреженнее, поскольку вещество из них уходило в более плотные области. Таким образом, изначально почти однородная среда со временем разделилась на отдельные «облака», из которых сформировались галактики.

По современным представлениям, первые галактики должны были образоваться в эпоху, которая соответствует красным смещениям z ≈ 4 — 8 (напомним, что красным смещением называют изменение длины волны электромагнитного излучения по отношению к исходной длине волны). Наблюдения очень далёких галактик с большими красными смещениями подтверждают, что это наиболее молодые объекты, которые мы видим вскоре после их рождения.

ПЕРВЫЕ СЕКУНДЫ И МИНУТЫ

Итак, наблюдая реликтовое излучение, мы углубляемся в прошлое Вселенной. А есть ли шанс заглянуть ещё дальше, в эпоху, предшествовавшую рекомбинации? Ясно, что с помощью электромагнитного излучения этого сделать нельзя, ведь до рекомбинации Вселенная была непрозрачной для квантов света. Пока можно лишь предполагать, что происходило в ранней Вселенной.

Что же было в самом начале? Согласно общей теории относительности, любой вид давления порождает силу тяготения. До момента рекомбинации именно давление электромагнитного излучения в основном создавало гравитационное поле, тормозившее расширение Вселенной. На этой стадии температура изменялась обратно пропорционально квадратному корню из времени, прошедшего с начала расширения:




(время t выражено в секундах).

При малых значениях t температура Вселенной была столь высока, что энергии фотонов хватало для рождения пар всех известных частиц и античастиц.

Рассмотрим последовательно различные стадии расширения Вселенной. Как известно, частицы и античастицы с массой покоя m рождаются электромагнитным полем, если энергия фотонов превышает энергию покоя 2mc2 данного сорта частиц (с — скорость света). При Т ≈ 1013 К во Вселенной рождались и гибли (аннигилировали) пары различных частиц и их античастиц: протоны, нейтроны, мезоны, электроны, нейтрино и др. При понижении температуры до 5 · 1012 К почти все протоны и нейтроны аннигилировали, превратившись в кванты излучения; остались только те из них, для которых «не хватило» античастиц. Фотоны, энергия которых к этому моменту стала меньше, уже не'могли порождать частицы и античастицы. Как показали наблюдения реликтового фона, во Вселенной на один бари-он приходится почти 109 фотонов — продуктов аннигиляции. Значит, первоначальный избыток частиц по сравнению с античастицами составлял ничтожную долю (одну миллиардную!) от их общего числа. Именно из этих «избыточных» протонов и нейтронов в основном состоит вещество современной наблюдаемой Вселенной.

При Т ≈ 2 · 1010 К с веществом перестали взаимодействовать всепроникающие нейтрино — от того момента должен был остаться «реликтовый фон нейтрино», обнаружить который, возможно, удастся в ходе будущих нейтринных экспериментов.

Всё, о чем мы сейчас говорили, происходило при сверхвысоких температурах в первую секунду после па-чала расширения Вселенной. Спустя несколько секунд после момента «рождения» Вселенной началась эпоха первичного нуклеосинтеза, когда образовывались ядра дейтерия, гелия, лития и бериллия. Она продолжалась приблизительно три минуты, а её результатом в основном стало образование ядер гелия (25% от массы водорода). Остальные элементы, более тяжелые, чем гелий, составили ничтожно малую часть вещества — около 0,01%. Определение химического состава (особенно содержания гелия, дейтерия и лития) самых старых звёзд и межзвёздной среды молодых галактик является одним из способов проверки выводов теории горячей Вселенной.

После эпохи нуклеосинтеза и до эпохи рекомбинации (t ≈ 106 лет) происходило спокойное расширение и остывание Вселенной, а затем — спустя сотни миллионов лет после начала расширения — появились первые галактики и звёзды.

ИНФЛЯЦИОННАЯ ВСЕЛЕННАЯ

До начала 80-х гг. в нашем рассказе здесь можно было бы поставить точку. Однако в последние десятилетия развитие космологии и физики элементарных частиц позволило теоретически рассмотреть и самый начальный, «сверхплотный» период расширения Вселенной.

Оказывается, в самом начале расширения, когда температура была невероятно высока (больше 1028 К), Вселенная могла находиться в особом состоянии, при котором она расширялась с ускорением, а энергия в единице объёма оставалась постоянной. Такую стадию расширения назвали инфляционной. Подобное соыояние материи возможно при одном условии — давление должно быть отрицательным! Однако возможность такого состояния материи, когда она обладь ет отрицательным давлением, следует из современных теорий элементарных частиц. В них предполагаемся существование некоторого необычного поля со странными физическими свойствасо странными физическими свойствами, энергия которого преобладала на самой ранней стадии расширения.

Стадия сверхбыстрого инфляционного расширения охватывала крошечный промежуток времени: она завершилась примерно к моменту t ≈ 10-36 с. Считается, что настоящее «рождение» элементарных частиц материи в том виде, в каком мы их знаем сейчас, произошло как раз по окончат ши инфляционной стадии и было вызвано «распадом» гипотетического поля. После этого расширение Вселенной продолжалось уже по инерции.

Гипотеза инфляционной Вселенной отвечает па целый ряд важных вопросов космологии, которые до недавнего времени считались необъяснимыми парадоксами, в частности на вопрос о причине расширения Вселенной. Если в своей истории Вселенная действительно прошла через эпоху, когда существовало большое отрицательное давление, то гравитация неизбежно должна была вызвать не притяжение, а взаимное отталкиГвание матери ал ьньк частиц, и значит, Вселенная как целое начала быстро, взрывоподобно расширяться. Конечно, модель инфляционной Вселенной пока лишь гипотеза: даже косвенная проверка её положений требует таких приборов, которые в настоящее время просто ещё не созданы. Однако идея ускоренного расширения Вселенной на самых ранних стадиях её эволюции прочно вошла в современную космологию.

* * *
  
#2 | Анатолий »» | 14.08.2015 22:43
  
0
Астрономы обнаружили таинственную взаимосвязь ориентации квазаров с крупномасштабной структурой Вселенной.




Ученые-астрономы, работающие с телескопом VLT (Very Large Telescope) Европейской Южной обсерватории, обнаружили, что пространственная ориентация вращающихся сверхмассивных черных дыр, находящихся на удалении многих миллиардов световых лет, далеко не случайна, как это могло показаться на первый взгляд. Заинтересовавшись этим феноменом, ученые "копнули глубже" этот вопрос и обнаружили, что квазары не просто связаны друг с другом, пространственная ориентация их оси вращения обусловлена особенностями крупномасштабной структурой самой Вселенной.

Наблюдения телескопа VLT были сосредоточены на квазарах, сверхмассивных активных черных дырах, располагающихся в центрах огромных галактик. Черные дыры окружены ореолом материи, которая светится ярким светом, подогреваемая излучением от материи, поглощаемой черной дырой. И достаточно большая часть этой сверхгорячей материи извергается в пространство в виде джетов, потоков, ориентированных вдоль оси вращения черной дыры.


Для того, чтобы сделать открытие, о котором было сказано выше, ученым потребовалось провести наблюдения за 93 квазарами, располагающимися на достаточно большом удалении от Земли. Свет, который сейчас видят ученые, был излучен квазарами еще в те времена, когда возраст Вселенной составлял приблизительно треть от ее нынешнего возраста. Ученые-астрономы не имеют возможности непосредственно изучать квазары, находящиеся на таком удалении, вместо этого они выполнили анализ поляризации света от каждого объекта, что позволило им вычислить пространственное положение оси вращения черной дыры квазара.

Сначала ученые обнаружили тот факт, что оси вращения некоторых близлежащих квазаров были выровнены друг относительно друга. С учетом миллиардов световых лет, разделяющих эти объекты, такое выравнивание уже само по себе является поразительным явлением. Но дальнейшие исследования показали, что у выравнивания осей вращения квазаров имеется еще более глубокая подоплека.

Если посмотреть на Вселенную в очень крупном масштабе, то можно увидеть, что распределение галактик в пространстве далеко неравномерно. Их скопления формируют "паутину" из еще более масштабных скоплений и связывающих их "нитей", окружающих огромные объемы почти пустого пространства. Согласно результатам наблюдения телескопа VLT, оси вращения квазаров выровнены не только друг относительно друга, практически всегда они располагаются параллельно направлению "нитей" распределении материи во Вселенной.


Ученые рассчитали, что вероятность такого случайного распределения ориентации квазаров, даже с учетом случайной выборки объектов для наблюдения, составляет менее одного процента. Быстрее всего упорядоченное выравнивание квазаров содержит в себе некоторые намеки на неизвестные еще нам на сегодняшний день элементы космологической модели, при помощи которой ученые пытаются описать все то, что им известно о строении "всего сущего".

"Корреляция между ориентацией квазаров и крупноячеистой структурой Вселенной является значимой подсказкой, воспользовавшись которой мы сможет произвести коррекцию некоторых числовых значений параметров текущей космологической модели, которая описывает все процессы, происходящие во Вселенной" - рассказывает Доминик Слюз (Dominique Sluse), ученая из Астрономического института (Argelander-Institut fur Astronomie) в Бонне, Германия, - "Наши наблюдения служат подтверждением тому, что некоторые параметры имеют большее числовое значение и, следовательно, оказывают большее влияние на нормальные галактики и их черные дыры".

Источник: http://www.dailytechinfo.org
  
#3 | Анатолий »» | 16.08.2015 19:51
  
0
Структура Вселенной.

Описание работы:

Тип работы: контрольная работа
Вселенная как самый глобальный объект мегамира, безграничный во времени и пространстве. Метагалактика и ее основные свойства, равномерное распределение в ней вещества, явление расширения, однородность. Основные составляющие галактик, Солнечная система.

Текст работы:

Содержание

Введение

1. Метагалактика

2. Галактики

2.1 Основные составляющие галактики

2.2 Галактика Млечный Путь

2.3 Звезды 10

2.4 Солнечная система

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Вселенная как целое является предметом особой астрономической науки — космологии, имеющей древнюю историю. Истоки ее уходят в античность. Космология долгое время находилась под значительным влиянием религиозного мировоззрения, будучи не столько предметом познания, сколько делом веры.

Вселенная - это самый глобальный объект мегамира, безграничный во времени и пространстве. Согласно современных представлений она представляет собой громадную необъятную сферу. Существуют научные гипотезы об «открытой», то есть «непрерывно расширяющейся», равно как и о «закрытой», то есть «пульсирующей», Вселенной. Обе гипотезы существуют в нескольких вариантах. Однако требуются очень основательные исследования, пока та или иная из них не превратится в более или менее обоснованную научную теорию.

Как считают ученые, все зависит от величины средней плотности материи во Вселенной, а величину эту пока еще не удалось определить с достаточной точностью. Зато точно рассчитана некая критическая величина, выше и ниже которой Вселенная должна вести себя по-разному.

Если средняя плотность материи равна этой величине или ниже ее, то Вселенная будет расширяться бесконечно, причем эта средняя плотность материи во Вселенной будет бесконечно стремиться к нулю - примерно так же, как если бы облачко дыма стало «расплываться» в воздухе. Если же плотность материи окажется выше указанной величины, то в будущем расширение Вселенной прекратится и сменится сжатием.

Не исключено, что периоды расширения и сжатия чередуются бесконечно. В этом случае мы имеем «пульсирующую» Вселенную. Не исключено также, что циклы «расширение - сжатие» отличаются друг от друга, изменяясь согласно какой-то закономерности. В этом случае мы имеем «осциллирующую» Вселенную.

1. Метагалактика

Метагалактика - это часть Вселенной, доступная изучению астрономическими средствами. Она состоит из сотни миллиардов галактик, каждая из которых вращается вокруг своей оси и одновременно разбегаются друг от друга со скоростями от 200 до 150 000 км/с.

Одно из важнейших свойств Метагалактики — ее постоянное расширение, о чем свидетельствует «разлет» скоплений галактик. Доказательством того, что скопления галактик удаляются друг от друга, являются «красное смещение» в спектрах галактик и открытие реликтового излучения (фоновое внегалактическое излучение, соответствующее температуре около 2,7 К).

Из явления расширения Метагалактики вытекает важное следствие: в прошлом расстояния между галактиками были меньше. А если учесть, что и сами галактики в прошлом были протяженными и разреженными газовыми облаками, то очевидно, что миллиарды лет назад границы этих облаков смыкались и образовывали некоторое единое однородное газовое облако, испытывавшее постоянное расширение.

Другое важное свойство Метагалактики — равномерное распределение в ней вещества (основная масса которого сосредоточена в звездах). В современном состоянии Метагалактика — однородна в масштабе порядка 200 Мпк. Маловероятно, что она была такой в прошлом. В самом начале расширения Метагалактики неоднородность материи вполне могла существовать. Поиски следов неоднородности прошлых состояний Метагалактики — одна из важнейших проблем внегалактической астрономии.

Однородность Метагалактики (и Вселенной) надо понимать и в том смысле, что структурные элементы далеких звезд и галактик, физические законы, которым они подчиняются, и физические константы, по-видимому, с большой степенью точности одинаковы повсюду, т.е. те же, что и в нашей области Метагалактики, включая Землю. Типичная галактика, находящаяся в сотне миллионов световых лет от нас, выглядит в основном так же, как наша. Спектры атомов, следовательно, законы химии и атомной физики там идентичны известным на Земле. Это обстоятельство позволяет уверенно распространять открытые в земной лаборатории законы физики на более широкие области Вселенной.

Представление об однородности Метагалактики еще раз доказывает, что Земля не занимает во Вселенной сколько-нибудь привилегированного положения. Конечно, Земля, Солнце и Галактика кажутся нам, людям, важными и исключительными, но для Вселенной в целом они такими не являются.

Исчерпывает ли Метагалактика собой всю возможную материю? Многие ученые так и считают, утверждая единственность нашей расширяющейся Метагалактики — Вселенной. Но такие утверждения напоминают космологию Аристотеля, многократно повторявшиеся заявления о единственности Земли со светилами вокруг нее, единственности Солнечной системы, а также более поздние теории единственности нашей Галактики и т.д. И потому все чаще высказывается мысль о множественности «метагалактик», множественности вселенных, каждая из которых имеет свой собственный набор фундаментальных физических свойств материи, пространства и времени, свой тип нестационарности, организации и др. Эти гипотезы не противоречат современным математическим и физико-теоретическим представлениям. Более того, многие модели релятивистской космологии закономерно подводят к выводам такого рода.[1]

2. Галактики



2.1 Основные составляющие галактики

Галактика - это скопление звезд в объеме, имеющем форму линзы. Большая часть звезд концентрируется в плоскости симметрии этого объема (галактической плоскости), меньшая часть, концентрируется в сферическом объеме (ядре галактики).

Кроме звезд в состав галактик входят межзвездное вещество (газы, пыль, астероиды, кометы), электромагнитные, гравитационные поля, космические излучения. Солнечная система расположена вблизи галактической плоскости нашей галактики. Для земного наблюдателя звезды, концентрирующиеся в галактической плоскости, сливаются в видимую картину Млечного пути.

Систематическое исследование галактик было начато в начале прошлого века, когда были установлены на телескопах приборы для спектрального анализа световых излучений звезд.

Американский астроном Э. Хаббл разработал метод классификации известных ему тогда галактик с учетом их наблюдаемой формы. В его классификации выделены несколько типов (классов) галактик, в каждом из которых существуют подтипы или подклассы. Он же определил примерное процентное распределение наблюдаемых галактик: эллиптические по форме (приблизительно 25%), спиральные (приблизительно 50%), линзообразные (приблизительно 20%) и пекулярные (неправильной формы) галактики (приблизительно 5%).

Сегодня известно, что галактики объединяются в устойчивые структуры (скопления и сверхскопления галактик). Астрономам известно облако галактик с плотностью 220 032 галактик на один квадратный градус. Наша Галактика входит в скопление галактик, которое называют Местной системой.

В Местную систему входят наша Галактика, галактика Туманность Андромеды, спиралеобразная галактика из созвездия Треугольник и еще 31 звездная система. Поперечник этой системы — 7 млн световых лет. В это объединение галактик входит галактика Туманность Андромеды, которая существенно больше нашей Галактики: ее диаметр более 300 тыс. св. лет. Она находится на расстоянии 2,3 млн св. лет от нашей Галактики и состоит из нескольких биллионов звезд. Наряду с такой огромной галактикой, как Туманность Андромеды, астрономам известны галактики-карлики.

В созвездиях Льва и Скульптора обнаружены почти шарообразные галактики размером 3000 св. лет в поперечнике. Имеются данные о линейных размерах следующих крупномасштабных структур во Вселенной: звездные системы — 108 км, галактики, содержащие около 1013 звезд, — 3 · 104 св. лет, скопление галактик (из 50 ярких галактик) — 107св. лет, сверхскопления галактик— 109 св. лет. Расстояние между скоплениями галактик равно приблизительно 20 · 107св. лет.

Обозначение галактик принято давать относительно соответствующего каталога: обозначение каталога плюс номер галактики (NGC2658, где NGC — новый общий каталог Дрейера, 2658 — номер галактики в этом каталоге). В первых звездных каталогах галактики ошибочно фиксировались как туманности определенной светимости. Во второй половине ХХ в. было установлено, что классификация галактик Хаббла не является точной: существует большое множество разновидностей пекулярных по форме галактик. Местная система (скопление галактик) входит в гигантское сверхскопление галактик, поперечник которой составляет 100 млн лет, наша Местная система находится от центра этого сверхскопления на расстоянии более 30 млн св. лет. Современная астрономия использует широкий спектр методов исследования объектов, находящихся на огромных расстояниях от наблюдателя. Большое место в астрономических исследованиях занимает метод радиологических измерений, разработанный в начале прошлого века.[2]

2.2 Галактика Млечный Путь

Наша галактическая система — рядовая звездная система. На небе в ясную безлунную ночь хорошо видна яркая белесоватая полоса — Млечный Путь. Он простирается (при вечерних наблюдениях) через созвездия Скорпиона, Стрельца, Орла и дальше вверх к созвездиям Лебедя, Цефея и Кассиопеи. При утренних наблюдениях можно проследить его другую ветвь: по созвездиям Персея, Возничего, Тельца, Близнецов, Ориона и Большого Пса. В южном полушарии он проходит через созвездия Паруса, Киля, Южного Креста и Центавра. Таким образом, Млечный Путь образует на небе полный круг. Греки назвали Млечный Путь галактическим (молочным) кругом. Его светлое сияние происходит в основном из-за свечения бесчисленного количества слабых звезд.

Представление о том, что Млечный Путь состоит из огромного числа звезд, восходит еще к Демокриту. Его догадку подтвердил Галилей с помощью своего телескопа. У. Гершель обратил внимание на то, что в направлении созвездия Геркулеса звезды как бы раздвигаются, а на противоположной стороне — сближаются. Такое впечатление получается при движении по дороге, по обеим сторонам которой высажены деревья, поэтому Солнце движется по отношению к ближайшим звездам и расстояния до них неодинаковы.[3]

Наша Галактика, Млечный Путь, имеет спиралеобразную форму: при рассмотрении ее сбоку она имеет вид диска с утолщением в центре, сверху — вид спирали, образованной двумя рукавами, расходящимися из ядра Галактики. Масса нашей Галактики более 2 · 1011 масс Солнца. Масса Солнца более 2 · 1030кг. Поперечник Галактики Млечный Путь составляет 100 000 св. лет. Наша Солнечная система находится от центра Галактики на расстоянии 34 000 св. лет. Ядро нашей Галактики находится внутри Млечного Пути в направлении созвездия Стрельца. Ядро Галактики — это центральное сгущение активных процессов, происходящих в Галактике. Предполагается, что масса ядра галактик составляет всего лишь несколько процентов от массы всей Галактики. Для определения масс крупномасштабных объектов Вселенной (звезды и т. д.) используется ряд зависимостей, например: спектр-светимость, масса-светимость, сила гравитационного взаимодействия и другие.

В 1944 г. немецкий астроном В. Бадде (1893—1966) — работал в основном в США — построил модели звездной природы ядра галактик. Все звезды, входящие в нашу Галактику, он назвал «звездным населением» и разделил на два типа: 1) звезды ядра Галактики (гало) и 2) звезды периферийной части Галактики (диско). Согласно этой модели все звезды в нашей Галактике сосредоточены в рассеянных и шаровых скоплениях звезд. Первые принадлежат диско нашей Галактики, вторые входят в гало, центральную часть Галактики. Рассеянные скопления состоят из ста до тысячи звезд, шаровые — из нескольких сотен тысяч и миллионов звезд. Деление звезд на «население диско» и «население гало» отличается от деления ГМО[4] на «население диско» и «население рукавов». К первым относятся холодные ГМО, ко вторым — теплые. Суть этого отличия состоит в том, что гравитационное поле Галактики не позволяет переходить звездам, например из «населения гало» в «население диско». У звезд, составляющих «население гало», отношение содержания легких химических элементов к тяжелым существенно меньше, чем у звезд «населения диско». Для того чтобы происходил взаимный переход звезд из одного населения в другое, звездам нужно менять свою металличность. Что же касается облаков ГМО, то их движение в Галактике является более интенсивным, т. е. они при движении могут переходить из холодного в теплое состояние и из теплого в холодное, меняя свое место, положение в Галактике. В настоящее время утверждается, что в нашей Галактике осуществляется процесс образования новых звезд из структур МЗС[5], названных ГМО (гигантские молекулярные облака в МЗС). На это звездообразование, как считают специалисты, тратится приблизительно 4 массы Солнца в год. При этом говорится, что звезды рождаются в спиральных рукавах (70%), в межзвездном пространстве (10%), в области центра Галактики, с диаметром 1 кпс (10%), над галактической плоскостью, в гало (около 10%). Таким образом, получается, что спиральные рукава, занимающие всего лишь 1% всего объема Галактики, являются основной областью звездообразования в настоящее время. Теория звездообразования изложена в интересной работе В. Г. Сурдина «Рождение звезд»1. Проблемы, с которыми сталкивается эта теория, следующие:

1. Если наша Галактика тратит 4 массы Солнца своей МЗС на звездообразование в год, то за 2 млрд лет она должна была МЗС уже полностью израсходовать, но Галактика имеет возраст около 10—13 млрд лет, и МЗС в ней сохраняется.

2. Происходит ли процесс звездообразования отдает часть своей энергии-массы в МЗС и вспыхивает как звезда) одинаковым для всех форм галактик или только он характерен для спиралеобразных?

3. Каков источник образования энергии-массы МЗС Галактики (только внутренний или общегалактический)?

Одним из ответов на эти вопросы является гипотеза об образовании Галактики из энергии-массы более крупных структур, таких как сверхскопления галактик и скоплений галактик. Первыми во времени, как полагают, образовались сверхскопления галактик, затем — скопления галактик и лишь позднее появились галактики с индивидуальной формой. Иначе говоря, считается, что энергия-масса, достаточная для образования сверхскоплений галактик, переходит за счет фрагментации в энергию-массу отдельных скоплений галактик и т. д.

Металличность звезды — это величина, характеризующая отношение тяжелых элементов в звезде (их условно называют металлами) к количеству содержащегося в ней водорода: Fe/H, где Fe — количество (масса) тяжелых элементов в звезде, Η — масса водорода. За основу шкалы измерения металличности звезды берется металличность Солнца, в котором содержится 2—3% тяжелых металлов (Fe/H). Существует точка зрения, согласно которой на догалактической стадии, 13 млрд лет тому назад, при формировании нашей Галактики в составе ее энергии-массы не было тяжелых элементов. Она состояла из водорода (3/4) и гелия (1/4)· Силы тяготения сжимали догалактическую структуру, которую трудно назвать облаком, как часто это делается. В этой догалактической структуре произошло уплотнение и фрагментация, т. е. появились неоднородности с высокой плотностью. Эти фрагментарные плотности могут рассматриваться как очаги образования скоплений звезд спектрального класса О и В. Эти звезды называют звездами первого поколения или предсверхновыми, поскольку их масса достигала, как полагают, несколько тысяч масс Солнца.

Звезды спектральных классов О и В наблюдаются сегодня. Они имеют температуру поверхности от 15 000 до 25 000 К и существенно выше. Однако они не являются чисто водородно-гелиевыми звездами первого поколения. В линиях их спектров наблюдаются линии водорода, гелия, кремния, кислорода и углерода. Чисто водородно-гелиевых звезд не удалось обнаружить до сих пор: есть звезды с содержанием тяжелых элементов в 100—400 раз меньше, чем у Солнца, но еще с меньшим содержанием не наблюдаются. В связи с этим фактом высказывается предположение о наличии замедленной или прерывистой физико-химической эволюции Галактики: в течение первой половины жизни Галактики происходил линейный рост тяжелых элементов в межзвездной среде за счет звезд первого поколения, затем этот рост приостановился. Как полагают, звезды первого поколения обладали огромной энергией-массой, которая позволяла возникнуть термоядерному синтезу тяжелых химических элементов из легких. Они просуществовали приблизительно 1 млрд лет, выбросив огромную энергию-массу в окружающую среду, обогатив ее тяжелыми химическими элементами. Образовавшаяся в Галактике межзвездная среда, как полагают, привела к образованию звезд второго поколения. Энергия-масса этих звезд не позволяет образовывать тяжелые химические элементы. Например, наше Солнце, возрастом в 5 млрд лет, не может образовывать тяжелые химические элементы, их оно «заимствовало» из МЗС Галактики. Звезды, содержащие много тяжелых химических элементов, называют молодыми в смысле места, которое они занимают в эволюции Вселенной. Современные исследования обнаружили мощный источник излучения в диапазоне радиоволн из ядра нашей Галактики. Ядро нашей Галактики, по современным оценкам, имеет линейные размеры порядка 4000 св. лет.

Высказывается мнение, что внутри ядра находится массивная «черная дыра», окруженная газовым облаком диаметром в 1 млрд км, являющаяся источником выброса энергии-массы (вещества) со скоростью около 600 км/с в количестве одной массы Солнца в год. Эта гипотеза требует соответствующей проверки. Для проверки этой гипотезы российские и западноевропейские ученые планируют запустить в 2006 г. сверхмощный телескоп, который, как полагают ученые, поможет рассмотреть эту «черную дыру».[6]

2.3 Звезды

Звезда — плазменный шар. В звездах сосредоточена основная масса (98—99%) видимого вещества в известной нам части Вселенной. Звезды — мощные источники энергии. В частности, жизнь на Земле обязана своим существованием энергии излучения Солнца.

Звезда — динамическая, направленным образом изменяющаяся плазменная система. В ходе жизни звезды ее химический состав и распределение химических элементов значительно изменяются. На поздних стадиях развития звездное вещество переходит в состояние вырожденного газа (в котором квантово-механическое влияние частиц друг на друга существенным образом сказывается на его физических свойствах — давлении, теплоемкости и др.), а иногда и нейтронного вещества (пульсары — нейтронные звезды, барстеры — источники рентгеновского излучения и др.).[7]

Звезды рождаются из космического вещества в результате его конденсации под действием гравитационных, магнитных и других сил. Под влиянием сил всемирного тяготения из газового облака образуется плотный шар — протозвезда, эволюция которой проходит три этапа.

Первый этап эволюции связан с обособлением и уплотнением космического вещества. Второй представляет собой стремительное сжатие протозвезды. В какой-то момент давление газа внутри протозвезды возрастает, что замедляет процесс ее сжатия, однако температура во внутренних областях пока остается недостаточной для начала термоядерной реакции. На третьем этапе протозвезда продолжает сжиматься, а ее температура — повышаться, что приводит к началу термоядерной реакции. Давление газа, вытекающего из звезды, уравновешивается силой притяжения, и газовый шар перестает сжиматься. Образуется равновесный объект — звезда. Такая звезда является саморегулирующейся системой. Если температура внутри не повышается, то звезда раздувается. В свою очередь, остывание звезды приводит к ее последующему сжатию и разогреванию, ядерные реакции в ней ускоряются. Таким образом, температурный баланс оказывается восстановлен. Процесс преобразования протозвезды в звезду растягивается на миллионы лет, что сравнительно немного по космическим масштабам.

Рождение звезд в галактиках происходит непрерывно. Этот процесс компенсирует также непрерывно происходящую смерть звезд. Поэтому галактики состоят из старых и молодых звезд. Самые старые звезды сосредоточены в шаровых скоплениях, их возраст сравним с возрастом галактики. Эти звезды формировались, когда про-тогалактическое облако распадалось на все более мелкие сгустки. Молодые звезды (возраст около 100 тыс. лет) существуют за счет энергии гравитационного сжатия, которая разогревает центральную область звезды до температуры 10—15 млн. К и «запускает» термоядерную реакцию преобразования водорода в гелий. Именно термоядерная реакция является источником собственного свечения звезд.

С момента начала термоядерной реакции, превращающей водород в гелий, звезда типа нашего Солнца переходит на так называемую главную последовательность, в соответствии с которой будут изменяться с течением времени характеристики звезды: ее светимость, температура, радиус, химический состав и масса. После выгорания водорода в центральной зоне у звезды образуется гелиевое ядро. Водородные термоядерные реакции продолжают протекать, но только в тонком слое вблизи поверхности этого ядра. Ядерные реакции перемещаются на периферию звезды. Выгоревшее ядро начинает сжиматься, а внешняя оболочка — расширяться. Оболочка разбухает до колоссальных размеров, внешняя температура становится низкой, и звезда переходит в стадию красного гиганта. С этого момента звезда выходит на завершающий этап своей жизни. Наше Солнце это ждет примерно через 8 млрд. лет. При этом его размеры увеличатся до орбиты Меркурия, а может быть, и до орбиты Земли, так что от планет земной группы ничего не останется (или останутся оплавленные камни).

Для красного гиганта характерна низкая внешняя, но очень высокая внутренняя температура. При этом в термоядерные процессы включаются все более тяжелые ядра, что приводит к синтезу химических элементов и непрерывной потере красным гигантом вещества, которое выбрасывается в межзвездное пространство. Так, только за один год Солнце, находясь в стадии красного гиганта, может потерять одну миллионную часть своего веса. Всего за десять — сто тысяч лет от красного гиганта остается лишь центральное гелиевое ядро, и звезда становится белым карликом. Таким образом, белый карлик как бы вызревает внутри красного гиганта, а затем сбрасывает остатки оболочки, поверхностных слоев, которые образуют планетарную туманность, окружающую звезду.

Белые карлики невелики по своим размерам — их диаметр даже меньше диаметра Земли, хотя их масса сравнима с солнечной. Плотность такой звезды в миллиарды раз больше плотности воды. Кубический сантиметр его вещества весит больше тонны. Тем не менее, это вещество является газом, хотя и чудовищной плотности. Вещество, из которого состоит белый карлик, — очень плотный ионизированный газ, состоящий из ядер атомов и отдельных электронов.

В белых карликах термоядерные реакции практически не идут, они возможны лишь в атмосфере этих звезд, куда попадает водород из межзвездной среды. В основном эти звезды светят за счет огромных запасов тепловой энергии. Время их охлаждения — сотни миллионов лет. Постепенно белый карлик остывает, цвет его меняется от белого к желтому, а затем — к красному. Наконец, он превращается в черный карлик — мертвую холодную маленькую звезду размером с земной шар, который невозможно увидеть из другой планетной системы.

Несколько иначе развиваются более массивные звезды. Они живут всего несколько десятков миллионов лет. В них очень быстро выгорает водород, и они превращаются в красные гиганты всего за 2,5 млн. лет. При этом в их гелиевом ядре температура повышается до нескольких сотен миллионов градусов. Такая температура дает возможность для протекания реакций углеродного цикла (слияние ядер гелия, приводящее к образованию углерода). Ядро углерода, в свою очередь, может присоединить еще одно ядро гелия и образовать ядро кислорода, неона и т.д. вплоть до кремния. Выгорающее ядро звезды сжимается, и температура в нем поднимается до 3—10 млрд. градусов. В таких условиях реакции объединения продолжаются вплоть до образования ядер железа — самого устойчивого во всей последовательности химического элемента. Более тяжелые химические элементы — от железа до висмута также образуются в недрах красных гигантов, в процессе медленного захвата нейтронов. При этом энергия не выделяется, как при термоядерных реакциях, а, наоборот, поглощается. В результате сжатие звезды все убыстряется.

Образование же наиболее тяжелых ядер, замыкающих таблицу Менделеева, предположительно происходит в оболочках взрывающихся звезд, при их превращении в новые или сверхновые звезды, которыми становятся некоторые красные гиганты. В зашлакованной звезде нарушается равновесие, электронный газ более не способен противостоять давлению ядерного газа. Наступает коллапс — катастрофическое сжатие звезды, она «взрывается внутрь». Но если отталкивание частиц или какие-либо другие причины все же останавливают этот коллапс, происходит мощный взрыв — вспышка сверхновой звезды. Одновременно при этом в окружающее пространство сбрасывается не только оболочка звезды, но и до 90% ее массы, что приводит к образованию газовых туманностей. При этом светимость звезды увеличивается в миллиарды раз. Так, был зафиксирован взрыв сверхновой звезды в 1054 г. В китайских летописях было записано, что она видна днем, как Венера, в течение 23 дней. В наше время астрономы выяснили, что эта сверхновая звезда оставила после себя Крабовидную туманность, являющуюся мощным источником радиоизлучения.

Взрыв сверхновой звезды сопровождается выделением чудовищного количества энергии. При этом рождаются космические лучи, намного повышающие естественный радиационный фон и нормальные дозы космического излучения. Так, астрофизики подсчитали, что примерно раз в 10 млн. лет сверхновые звезды вспыхивают в непосредственной близости от Солнца, повышая естественный фон в 7 тысяч раз. Это чревато серьезнейшими мутациями живых организмов на Земле. Кроме того, при взрыве сверхновых идет сброс всей внешней оболочки звезды вместе с накопившимися в ней «шлаками» — химическими элементами, результатами деятельности нуклеосинтеза. Поэтому межзвездная среда сравнительно быстро обретает все известные на сегодняшний день химические элементы тяжелее гелия. Звезды следующих поколений, в том числе и Солнце, с самого начала содержат в своем составе и в составе окружающего их газопылевого облака примесь тяжелых элементов.[8]

2.4 Солнечная система

Солнечная система представляет собой систему «звезда — планеты». В нашей Галактике приблизительно 200 млрд звезд, среди которых, как полагают специалисты, некоторые звезды имеют планеты. В Солнечную систему входит центральное тело, Солнце, и девять планет с их спутниками (известно более 60 спутников). Диаметр Солнечной системы — более 11,7 млрд км.

В начале XXI в. в Солнечной системе обнаружен объект, который астрономы назвали Седной (имя эскимосской богини океана). Седна имеет диаметр в 2000 км. Один ее оборот вокруг Солнца составляет 10 500 земных лет.

Некоторые астрономы называют этот объект планетой Солнечной системы. Другие астрономы называют планетами только космические объекты, имеющие центральное ядро с относительно высокой температурой. Например, температура в центре Юпитера, по расчетам, достигает 20 000 К. Поскольку в настоящее время Седна находится на расстоянии около 13 млрд км от центра Солнечной системы, то информация об этом объекте достаточно скудна. В самой дальней точке орбиты расстояние от Седны до Солнца достигает огромной величины — 130 млрд км.

В нашу звездную систему входят два пояса малых планет (астероидов). Первый находится между Марсом и Юпитером (содержит более 1 млн астероидов), второй — за орбитой планеты Нептун. Некоторые астероиды имеют диаметр более 1000 км. Внешние границы Солнечной системы окружены так называемым облаком Оорта, названо по имени нидерландского астронома, высказавшего в прошлом веке гипотезу о существовании этого облака. Как полагают астрономы, самый близкий к Солнечной системе край этого облака состоит из льдинок воды и метана (ядер комет), которые, подобно мельчайшим планетам, обращаются вокруг Солнца под действием его силы тяготения на расстоянии свыше 12 млрд км. Количество подобных миниатюрных планет исчисляется миллиардами.

В литературе часто встречается гипотеза о звезде-спутнике Солнца Немезиде. (Немезида в греч. мифологии является богиней, карающей за нарушение морали и законов). Некоторые астрономы утверждают, что Немезида находится на расстоянии 25 трлн км от Солнца в самой отдаленной точке своей орбиты вокруг Солнца и 5 трлн км — в самой близкой точке ее орбиты к Солнцу. Как полагают эти астрономы, прохождение Немезиды через облако Оорта вызывает катастрофы в Солнечной системе, поскольку небесные тела из этого облака попадают в Солнечную систему. Астрономы с древних времен интересуются остатками тел внеземного происхождения, метеоритами. Ежедневно, как утверждают исследователи, падает на Землю около 500 внеземных тел. Более 50% падающих метеоритов — каменные метеориты, 4% — железные и 5% — железокаменные. Среди каменных выделяют хондриты (от соответствующего греч. слова — шарик, зерно) и ахондриты. Интерес к метеоритам связан с изучением вопроса о происхождении Солнечной системы и происхождении жизни на Земле.

Наша Солнечная система делает со скоростью 240 км/с полный оборот вокруг центра Галактики за 230 млн лет. Это называется галактическим годом. Кроме этого, Солнечная система движется вместе со всеми объектами нашей Галактики со скоростью приблизительно 600 км/с вокруг некоторого общего гравитационного центра скопления галактик. Это означает, что скорость движения Земли относительно центра нашей галактики в несколько раз больше ее скорости относительно Солнца. Кроме этого, Солнце вращается вокруг своей оси со скоростью 2 км/с. По своему химическому составу Солнце состоит из водорода (90%), гелия (7%) и тяжелых химических элементов (2—3%). Здесь указываются приблизительные цифры. По массе атом гелия почти в 4 раза больше массы атома водорода.

Солнце — звезда спектрального класса G, располагающаяся на главной последовательности звезд диаграммы Герцшпрунга — Ресселла. Масса Солнца (2· 1030 кг) составляет практически 98,97 % всей массы Солнечной системы, на все остальные образования в этой системе (планеты и т. д.) приходится всего лишь 2% общей массы Солнечной системы. В суммарной массе всех планет основную долю составляет масса двух планет-гигантов, Юпитера и Сатурна, около 412,45 земных масс, на остальные приходится всего лишь 34 земных массы. Масса Земли— 6 · 1024кг, 98% момента количества движения в Солнечной системе принадлежит планетам, а не Солнцу. Солнце — это созданный природой естественный термоядерный плазменный реактор, имеющий форму шара со средней плотностью 1,41 кг/м3. Это означает, что средняя плотность на Солнце чуть больше плотности обычной на нашей Земле воды. Светимость Солнца (L) равна примерно 3,86 • 1033эрг/с. Радиус Солнца составляет округленно 700 тыс. км. Таким образом, два радиуса Солнца (диаметр) в 109 раз больше земного. Ускорение свободного падения на Солнце — 274 м/с2, на Земле — 9,8 м/с2. Это означает, что вторая космическая скорость для преодоления силы тяготения Солнца равна 700 км/с, для Земли — 11,2 км/с.

Плазма — это физическое состояние, когда ядра атомов отдельно сосуществуют с электронами. В слоенном газоплазменном образовании под действием силы гравитации происходят существенные отклонения от средних значений температуры, давления и т. д. в каждом слое Солнца.

Термоядерные реакции идут внутри Солнца в шаровой области с радиусом 230 тыс. км. В центре этой области температура около 20 млн К. Она понижается к границам этой зоны до 10 млн К. Следующая шаровая область с протяженностью 280 тыс. км имеет температуру 5 млн К. В этой области термоядерные реакции не идут, поскольку пороговая для них температура в 10 млн К. Эту область называют областью переноса лучистой энергии, идущей изнутри предшествующей области. За этой областью следует область конвекции (лат. convectio — привоз, перенесение). В области конвекции температура достигает 2 млн К.

Конвекция — это физический процесс переноса энергии в форме тепла определенной средой. Физические и химические свойства конвективной среды могут быть различными: жидкость, газ и т. д. Свойства этой среды определяют скорость процесса переноса энергии в форме тепла в следующую область Солнца. Конвективная область или зона имеет на Солнце протяженность приблизительно 150—200 тыс. км.

Скорость движения в конвективной среде сравнима со скоростью звука (300 м/с). Величина этой скорости играет большую роль в отводе тепла из недр Солнца в его последующие области (зоны) и в космос.

Солнце не взрывается в силу того, что скорость горения ядерного горючего внутри Солнца заметно меньше скорости отвода тепла в конвективной зоне, даже при очень резких выделениях энергии-массы. Конвективная зона в силу физических свойств опережает возможность взрыва: конвективная зона расширяется на несколько минут раньше возможного взрыва и тем самым переносит избыток энергии-массы в следующий слой, область Солнца. В ядре до конвективных зон Солнца плотность массы достигается большим количеством легких элементов (водорода и гелия). В конвективной зоне происходит процесс рекомбинации (образования) атомов, тем самым увеличивается молекулярная масса газа в конвективной зоне. Рекомбинация (лат. recombinare — соединять) происходит из остывающего вещества плазмы, обеспечивающей термоядерные реакции внутри Солнца. Давление в центре Солнца равно 100 г/см3.

На поверхности Солнца температура достигает приблизительно 6000 К. Таким образом, температура от конвективной зоны падает до 1 млн К и достигает 6000 К на уровне полного радиуса Солнца.

Свет — это электромагнитные волны разной длины. Область Солнца, где возникает свет, называется фотосферой (греч. фотос — свет). Область над фотосферой называется хромосферой (от греч. — цвет). Фотосфера занимает 200—300 км (0,001 радиуса Солнца). Плотность фотосферы 10-9— 10-6 г/см3, температура фотосферы убывает от ее нижнего слоя вверх до 4,5 тыс. К. В фотосфере возникают солнечные пятна и факелы. Понижение температуры в фотосфере, т. е. в нижнем слое атмосферы Солнца, достаточно типичное явление. Следующий слой — это хромосфера, его протяженность равна 7—8 тыс.км. В этом слое температура начинает расти до 300 тыс, К. Следующий атмосферный слой — солнечная корона — в ней температура уже достигает 1,5—2 млн К. Солнечная корона распространяется на несколько десятков радиусов Солнца и затем рассеивается в межпланетном пространстве. Эффект увеличения температуры в солнечной короне Солнца связывают с таким явлением, как «солнечный ветер». Это — газ, образующий солнечную корону, состоит в основном из протонов и электронов, скорость которых увеличивается согласно одной из точек зрения, так называемыми волнами световой активности из зоны конвекции, разогревающими корону. Каждую секунду Солнце теряет 1/100 часть своей массы, т. е. приблизительно 4 млн τ за секунду. «Расставание» Солнца со своей энергией-массой проявляется в форме тепла, электромагнитного излучения, солнечного ветра. Чем дальше от Солнца, тем меньше вторая космическая скорость, необходимая для выхода частиц, образующих «солнечный ветер», из поля тяготения Солнца. На расстоянии Земной орбиты (150 млн км) скорость частиц солнечного ветра достигает 400 м/с. Среди множества проблем исследования Солнца важное место занимает проблема солнечной активности, с которой связан ряд таких явлений, как солнечные пятна, активность магнитного поля Солнца и солнечная радиация. Солнечные пятна образуются в фотосфере. Среднее годовое число солнечных пятен измеряется 11 -летним периодом. По своей протяженности они могут достигать в поперечнике до 200 тыс. км. Температура солнечных пятен ниже, чем температура фотосферы, в которой они образуются, на 1—2 тыс. К, т. е. 4500 К и ниже. Поэтому они выглядят темными. Появление солнечных пятен связывают с изменением магнитного поля Солнца. В солнечных пятнах напряженность магнитного поля значительно выше, чем в других областях фотосферы.

Две точки зрения в объяснении магнитного поля Солнца:

1. Магнитное поле Солнца возникло в процессе образования Солнца. Поскольку магнитное поле упорядочивает процесс выброса энергии-массы Солнца в окружающую среду, то согласно этой позиции 11-летний цикл появления пятен не является закономерностью. В 1890 г. директор Гринвичской обсерватории (основана в 1675 г. в предместье Лондона) Э. Маудер заметил, что с 1645 по 1715 г. нет упоминаний об 11-летних циклах. Гринвичский меридиан — это нулевой меридиан, от которого ведется отсчет долгот на Земле.

2. Вторая точка зрения представляет Солнце как некую динамо-машину, в которой электрически заряженные частицы, входящие в плазму, создают мощное магнитное поле, резко возрастающее через 11-летние циклы. Существует гипотеза об особых космических условиях, в которых находится Солнце и Солнечная система. Речь идет о так называемом коротационном круге (англ. corotation — совместное вращение). В коротационном круге на определенном его радиусе, согласно некоторым исследованиям, происходит синхронное вращение спиральных рукавов и самой Галактики, что создает особые физические условия для движения структур, входящих в этот круг, где находится и Солнечная система.

В современной науке развивается точка зрения о тесной связи процессов, происходящих на Солнце, с жизнью человека на Земле. Наш соотечественник А. Л. Чижевский (1897—1964) является одним из основоположников гелиобиологии, изучающей влияние энергии Солнца на развитие живых организмов и человека. Например, исследователи обратили внимание на временные совпадения крупных событий в социальной жизни человека с периодами вспышек солнечной активности. В прошлом столетии максимум активности Солнца приходился на 1905—1907, 1917, 1928, 1938, 1947, 1968, 1979 и 1990-1991 гг.

Происхождение Солнечной системы. Происхождение Солнечной системы из газопылевого облака межзвездной среды (МЗС) является наиболее признанной концепцией. Высказывается мнение, что масса исходного для образования Солнечной системы облака была равна 10 массам Солнца. В этом облаке решающим был химический его состав (около 70% составлял водород, около 30% — гелий и 1—2% — тяжелые химические элементы). Приблизительно 5 млрд лет назад из этого облака образовалось плотное сгущение, названное протосолнечным диском. Как полагают, взрыв сверхновой звезды в нашей Галактике придал этому облаку динамический импульс вращения и фрагментации: образовались протозвезда и протопланетный диск. Согласно этой концепции процесс образования протосолнца и протопланетного диска происходил быстро, за 1 млн лет, что привело к сосредоточению всей энергии-массы будущей звездной системы в ее центральном теле, а момент количества движения — в протопланетном диске, в будущих планетах. Считается, что эволюция протопланетного диска происходила за 1 млн лет. Шло слипание частичек в центральной плоскости этого диска, которое в дальнейшем привело к образованию сгущений частиц, вначале небольших, затем — более крупных тел, которые геологи называют планетеземалеями. Из них, как полагают, образовались будущие планеты. Эта концепция основывается на результатах компьютерных моделей. Есть и другие концепции. Например, в одной из них говорится, что на рождение Солнца-звезды потребовалось 100 млн лет, когда в прото Солнце возникла реакция термоядерного синтеза. Согласно этой концепции планеты Солнечной системы, в частности земной группы, возникли за те же 100 млн лет, из массы, оставшейся после образования Солнца. Часть этой массы была удержана Солнцем, другая — растворилась в межзвездном пространстве.

В январе 2004 г. было сообщение в зарубежных изданиях об открытии в созвездии Скорпиона звезды, по размерам, светимости и массе подобной Солнцу. Астрономов интересует в настоящее время вопрос: есть ли у этой звезды планеты?

Существует несколько загадок в изучении Солнечной системы.

1. Гармония в движении планет. Все планеты Солнечной системы обращаются вокруг Солнца по эллиптическим орбитам. Движение всех планет Солнечной системы происходит в одной и той же плоскости, центр которой расположен в центральной части экваториальной плоскости Солнца. Плоскость, образованная орбитами планет, называется плоскостью эклиптики.

2. Все планеты и Солнце вращаются вокруг собственной оси. Оси вращения Солнца и планет, за исключением планеты Уран, направлены, грубо говоря, перпендикулярно плоскости эклиптики. Ось Урана направлена к плоскости эклиптики почти параллельно, т. е. он вращается лежа на боку. Еще его одна особенность — он вращается вокруг своей оси в другом направлении, как и Венера, в отличие от Солнца и остальных планет. Все остальные планеты и Солнце вращаются против направления движения стрелки часов. Уран имеет 15 спутников.

3. Между орбитами Марса и Юпитера существует пояс малых планет. Это так называемый астероидный пояс. Малые планеты имеют в диаметре от 1 до 1000 км. Их общая масса меньше 1/700 массы Земли.

4. Все планеты делятся на две группы (земную и неземную). Первые — это планеты с высокой плотностью, в их химическом составе главное место занимают тяжелые химические элементы. Они невелики по размерам и медленно вращаются вокруг своей оси. К этой группе относятся Меркурий, Венера, Земля и Марс. В настоящее время высказываются предположения о том, что Венера — это прошлое Земли, а Марс — ее будущее.

Ко второй группе относятся: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон. Они состоят из легких химических элементов, быстро вращаются вокруг своей оси, медленно обращаются вокруг Солнца и получают меньше лучистой энергии от Солнца. Ниже (в таблице) приводятся данные о средней температуре поверхности планет по шкале Цельсия, продолжительности дня и ночи, длительности года, диаметре планет Солнечной системы и массы планеты по отношению к массе Земли (принятой за 1).

Расстояние между орбитами планет приблизительно удваивается при переходе от каждой из них к последующей. Это было отмечено еще в 1772 г. астрономами И. Тициусом и И. Боде, отсюда появилось название «Правило Тициуса — Боде», соблюдаемое в расположении планет. Если принять расстояние Земли до Солнца (150 млн км) за одну астрономическую единицу, то получается следующее расположение планет от Солнца по этому правилу:



Загадка планеты Венера. В древних астрономических источниках возрастом в 3,5 тыс. лет (китайские, вавилонские, индийские) нет упоминаний о Венере. Американский ученый И. Великовский в книге «Сталкивающиеся миры», появившейся в 50-х гг. ХХ в., высказал гипотезу о том, что планета Венера заняла свое место всего лишь недавно, в период формирования древних цивилизаций. Приблизительно раз в 52 года Венера подходит близко к Земле, на расстояние 39 млн км. В период великого противостояния, каждые 175 лет, когда все планеты выстраиваются друг за другом в одном направлении, на расстояние 55 млн км Марс приближается к Земле.

Астрономы пользуются сидерическим временем для наблюдения положения звезд и других объектов неба, поскольку они появляются в ночном небе в одно и то же сидерическое время. Солнечное время — время, измеряемое относительно Солнца. Когда Земля де. лает полный оборот вокруг своей оси относительно Солнца, проходят одни сутки. Если же оборот Земли рассматривать относительно звезд, то за этот оборот Земля сдвинется по своей орбите на 1/365 часть пути вокруг Солнца, т. е. на 3 мин 56 с. Это время называется сидерическим (лат. siederis — звезда).[9]

Заключение

После Большого взрыва образовавшееся вещество и электромагнитное поле были рассеяны и представляли собой газопылевое облако и электромагнитный фон. Спустя I млрд. лет после начала образования Вселенной стали появляться галактики и звезды. К этому времени вещество уже успело охладиться, и в нем стали возникать стабильные флуктуации плотности, равномерно заполнявшие космос. В сформировавшейся материальной среде появлялись и получали развитие случайные уплотнения вещества. Силы тяготения внутри таких уплотнений проявляют себя заметнее, чем за их границами. Поэтому, несмотря на общее расширение Вселенной, вещество в уплотнениях притормаживается, а его плотность начинает постепенно возрастать. Продолжая сжиматься и теряя при этом энергию на излучение, уплотнившееся вещество в результате своей эволюции превращалось в современные галактики. Появление подобных уплотнений и стало началом рождения крупномасштабных космических структур — галактик, а затем и отдельных звезд.

Развитие современной астрономии постоянно расширяет знание о строении и объектах доступной для исследования Вселенной. Этим объясняется различие данных о количестве звезд, галактик и других объектах, которые приводятся в литературе.

Открыто несколько десятков планет, находящихся в нашей Галактике и вне ее.

Открытие Седны в качестве 10-й планеты Солнечной системы существенно изменяет наши представления о размерах Солнечной системы и ее взаимодействии с другими объектами нашей Галактики.

В целом следует сказать, что астрономия лишь со второй половины прошлого века стала изучать самые далекие объекты Вселенной на основе более современных средств наблюдения и исследования.

Современную астрономию интересует объяснение наблюдаемого эффекта движения (дрейфа) значительных масс вещества с большой скоростью относительно реликтового излучения. Речь идет о так называемой Великой стене. Это гигантское скопление галактик, находящееся на расстоянии 500 млн световых лет от нашей Галактики. К сожалению, в изучении космоса снова проявляются военные интересы ряда стран. Например, космическая программа США.

Список использованной литературы

1. Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания: учеб. пособие для студ. вузов / Татьяна Яковлевна Дубнищева. — 6-е изд., испр. и доп. — М.: Издательский центр «Академия», 2006. — 608 с.

2. Лихин А. Ф. Концепции современного естествознания: учеб. — ТК Велби, Изд-во Проспект, 2006. - 264 с.

3. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания: Учебник. — Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Альфа-М; ИНФРА-М, 2004. — 622 с.

4. Садохин, Александр Петрович. Концепции современного естествознания: учебник для студентов вузов, обучающихся по гуманитарным специальностям и специальностям экономики и управления / А.П. Садохин. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2006. - 447 с.

[1] Найдыш В.М. Концепции современного естествознания: Учебник. — Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Альфа-М; ИНФРА-М, 2004. — 622 с. М; ИНФРА-М, 2004. — 622 с.

[2] Лихин А. Ф. Концепции современного естествознания : учеб. — ТК Велби, Изд-во Проспект, 2006. - 264 с.

[3] Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания: учеб. пособие для студ. вузов / Татьяна Яковлевна Дубнищева. — 6-е изд., испр. и доп. — М.: Издательский центр «Академия», 2006. — 608 с.

[4] Гигантские молекулярные облака

[5] Межзвездная среда

[6] Лихин А. Ф. Концепции современного естествознания : учеб. — ТК Велби, Изд-во Проспект, 2006. - 264 с.

[7] Найдыш В.М. Концепции современного естествознания: Учебник. — Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Альфа-М; ИНФРА-М, 2004. — 622 с.

[8] Садохин, Александр Петрович. Концепции современного естествознания: учебник для студентов вузов, обучающихся по гуманитарным специальностям и специальностям экономики и управления / А.П. Садохин. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2006. - 447 с.

[9] Лихин А. Ф. Концепции современного естествознания : учеб. — ТК Велби, Изд-во Проспект, 2006. - 264

Источник: http://www.vevivi.ru
Добавлять комментарии могут только
зарегистрированные пользователи!
 
Имя или номер: Пароль:
Регистрация » Забыли пароль?
 
© decoder.ru 2003 - 2020, создание портала - Vinchi Group & MySites
ЧИСТЫЙ ИНТЕРНЕТ - logoSlovo.RU