الكون المرئي بأكمله. أبعاد الكون: من مجرة ​​درب التبانة إلى ميتاجالاكس. هيكل وبنية الكون

ما هو خارج الكون؟ هذا السؤال معقد للغاية بالنسبة للفهم البشري. هذا يرجع إلى حقيقة أنه من الضروري في المقام الأول تحديد حدودها ، وهذا بعيد كل البعد عن البساطة.

تأخذ الإجابة المقبولة عمومًا في الاعتبار الكون المرئي فقط. وفقا له ، يتم تحديد الأبعاد من خلال سرعة الضوء ، لأنه من الممكن رؤية الضوء الذي تنبعث منه أو تعكسه الأجسام الموجودة في الفضاء. من المستحيل أن ننظر إلى أبعد من أبعد ضوء يسافر طوال فترة وجود الكون.

يستمر الفضاء في الزيادة ، لكنه لا يزال محدودًا. يشار إلى حجمه أحيانًا باسم حجم أو كرة هابل. ربما لن يتمكن الإنسان في الكون أبدًا من معرفة ما هو أبعد من حدوده. لذلك بالنسبة لجميع الأبحاث ، هذه هي المساحة الوحيدة التي سيتعين عليك التفاعل معها. على الأقل في المستقبل القريب.

عظمة

يعلم الجميع أن الكون كبير. كم مليون سنة ضوئية تمتد؟

يدرس علماء الفلك بعناية الإشعاع الكوني لخلفية الميكروويف - الشفق اللاحق للانفجار العظيم. إنهم يبحثون عن صلة بين ما يحدث على جانب واحد من السماء وما يحدث على الجانب الآخر. وعلى الرغم من عدم وجود دليل على وجود شيء مشترك. هذا يعني أنه لمدة 13.8 مليار سنة في أي اتجاه ، لا يكرر الكون نفسه. هذا هو الوقت الذي يستغرقه الضوء للوصول على الأقل إلى الحافة المرئية لهذه المساحة.

ما زلنا مهتمين بمسألة ما وراء الكون المرئي. يعترف علماء الفلك بأن الكون لانهائي. يتم توزيع "المادة" الموجودة فيه (الطاقة ، المجرات ، إلخ) بنفس الطريقة تمامًا كما هو الحال في الكون المرئي. إذا كان هذا صحيحًا ، فهناك حالات شاذة مختلفة لما هو على الحافة.

لا يوجد المزيد من الكواكب المختلفة خارج حجم هابل. هناك يمكنك أن تجد كل ما يمكن أن يوجد. إذا وصلت إلى مسافة كافية ، فقد تجد نظامًا شمسيًا آخر به الأرض متطابقة من جميع النواحي باستثناء أن لديك عصيدة على الإفطار بدلاً من البيض المخفوق. أو لم يكن هناك إفطار على الإطلاق. أو لنفترض أنك استيقظت مبكرًا وسرقت أحد البنوك.

في الواقع ، يعتقد علماء الكونيات أنه إذا ذهبت بعيدًا بما فيه الكفاية ، يمكنك العثور على كرة هابل أخرى مطابقة تمامًا لنا. يعتقد معظم العلماء أن الكون كما نعرفه له حدود. ما هو وراءهم يبقى اللغز الأكبر.

المبدأ الكوني

يعني هذا المفهوم أنه بغض النظر عن مكان واتجاه الراصد ، يرى الجميع الصورة نفسها للكون. بالطبع ، هذا لا ينطبق على الدراسات ذات النطاق الأصغر. هذا التجانس في الفضاء ناتج عن المساواة في جميع نقاطه. لا يمكن اكتشاف هذه الظاهرة إلا على مقياس مجموعة من المجرات.

تم اقتراح شيء مشابه لهذا المفهوم لأول مرة من قبل السير إسحاق نيوتن في عام 1687. وفي وقت لاحق ، في القرن العشرين ، تم تأكيد ذلك من خلال ملاحظات علماء آخرين. منطقيًا ، إذا نشأ كل شيء من نقطة واحدة في الانفجار العظيم ثم امتد إلى الكون ، فسيظل متجانسًا إلى حد ما.

المسافة التي يمكن عندها ملاحظة المبدأ الكوني للعثور على هذا التوزيع المنتظم الظاهري للمادة هي حوالي 300 مليون سنة ضوئية من الأرض.

ومع ذلك ، تغير كل شيء في عام 1973. ثم تم اكتشاف شذوذ ينتهك المبدأ الكوني.

جاذب كبير

تم العثور على تركيز هائل للكتلة على مسافة 250 مليون سنة ضوئية ، بالقرب من برجي هيدرا والقنطورس. وزنه كبير لدرجة أنه يمكن مقارنته بعشرات الآلاف من كتل درب التبانة. يعتبر هذا الشذوذ عنقود مجري فائق.

هذا الكائن يسمى الجاذب العظيم. قوة جاذبيتها قوية جدًا لدرجة أنها تؤثر على المجرات الأخرى وعناقيدها لعدة مئات من السنين الضوئية. لطالما كان أحد أكبر ألغاز الكون.

في عام 1990 ، تم اكتشاف أن حركة المجموعات الهائلة من المجرات ، والتي تسمى Great Attractor ، تميل إلى منطقة أخرى من الفضاء - ما وراء حافة الكون. حتى الآن ، يمكن ملاحظة هذه العملية ، على الرغم من أن الحالة الشاذة نفسها تقع في "منطقة التجنب".

الطاقة المظلمة

وفقًا لقانون هابل ، يجب أن تتحرك جميع المجرات بشكل موحد بعيدًا عن بعضها البعض ، مما يحافظ على المبدأ الكوني. ومع ذلك ، في عام 2008 ظهر اكتشاف جديد.

وجد مسبار ويلكينسون تباين الموجات الدقيقة (WMAP) مجموعة كبيرة من العناقيد تتحرك في نفس الاتجاه بسرعات تصل إلى 600 ميل في الثانية. كانوا جميعًا في طريقهم إلى منطقة صغيرة من السماء بين الأبراج Centaurus و Parus.

لا يوجد سبب واضح لذلك ، وبما أنها كانت ظاهرة لا يمكن تفسيرها ، فقد سميت "الطاقة المظلمة". إنه ناتج عن شيء خارج الكون المرئي. في الوقت الحاضر ، هناك تكهنات فقط حول طبيعتها.

إذا انجذبت مجموعات المجرات نحو ثقب أسود هائل ، فيجب أن تتسارع حركتها. تشير الطاقة المظلمة إلى سرعة ثابتة للأجسام الكونية في مليارات السنين الضوئية.

أحد الأسباب المحتملة لهذه العملية هو الهياكل الضخمة الموجودة خارج الكون. لديهم تأثير جاذبية هائل. داخل الكون المرئي ، لا توجد هياكل عملاقة ذات جاذبية كافية لإحداث هذه الظاهرة. لكن هذا لا يعني أنه لا يمكن أن توجد خارج المنطقة التي يمكن ملاحظتها.

هذا يعني أن بنية الكون ليست موحدة. أما بالنسبة للهياكل نفسها ، فيمكن أن تكون حرفياً أي شيء ، من مجاميع المادة إلى الطاقة على نطاق يصعب تخيله. بل من الممكن أن تكون هذه هي التي توجه قوى الجاذبية من الأكوان الأخرى.

فقاعات لا نهاية لها

إن الحديث عن شيء خارج مجال هابل ليس صحيحًا تمامًا ، لأنه لا يزال يحتوي على بنية متطابقة من Metagalaxy. "غير معروف" له نفس القوانين الفيزيائية للكون والثوابت. هناك نسخة أن الانفجار العظيم تسبب في ظهور فقاعات في بنية الفضاء.

مباشرة بعد ذلك ، قبل أن يبدأ تضخم الكون ، نشأ نوع من "الرغوة الكونية" ، الموجودة كمجموعة من "الفقاعات". تمدد أحد عناصر هذه المادة فجأة ، وأصبح في النهاية الكون المعروف اليوم.

لكن ما الذي خرج من الفقاعات الأخرى؟ قال ألكسندر كاشلينسكي ، رئيس فريق ناسا ، المنظمة التي اكتشفت "الطاقة المظلمة": "إذا تحركت بعيدًا بما يكفي ، يمكنك رؤية هيكل خارج الفقاعة ، خارج الكون. يجب أن تسبب هذه الهياكل الحركة ".

وبالتالي ، يُنظر إلى "الطاقة المظلمة" على أنها أول دليل على وجود كون آخر ، أو حتى "كون متعدد".

كل فقاعة هي منطقة توقفت عن التوسع مع بقية المساحة. لقد شكلت عالمها الخاص بقوانينها الخاصة.

في هذا السيناريو ، تكون المساحة غير محدودة وكل فقاعة أيضًا ليس لها حدود. حتى لو كان من الممكن اختراق حدود أحدهما ، فإن المسافة بينهما لا تزال تتسع. بمرور الوقت ، سيكون من المستحيل الوصول إلى الفقاعة التالية. هذه الظاهرة لا تزال واحدة من أعظم ألغاز الكون.

الثقب الأسود

تفترض النظرية التي اقترحها الفيزيائي Lee Smolin أن كل جسم فضائي مماثل في بنية Metagalaxy يتسبب في تكوين كائن جديد. على المرء فقط أن يتخيل عدد الثقوب السوداء الموجودة في الكون. داخل كل منها ، توجد قوانين فيزيائية تختلف عن تلك الخاصة بالسلف. تم ذكر فرضية مماثلة لأول مرة في عام 1992 في كتاب "حياة الكون".

يتم ضغط النجوم حول العالم التي تسقط في الثقوب السوداء إلى كثافات شديدة للغاية. في ظل هذه الظروف ، ينفجر هذا الفضاء ويتوسع إلى كون جديد خاص به ، مختلف عن الكون الأصلي. النقطة التي يتوقف عندها الزمن داخل الثقب الأسود هي بداية الانفجار العظيم لمجرة الميتاجالاكسي الجديدة.

تؤدي الظروف القاسية داخل الثقب الأسود المدمر إلى تغييرات عشوائية صغيرة في القوى الفيزيائية الأساسية والمعلمات في الكون البنت. كل واحد منهم له خصائص ومؤشرات مختلفة من الوالدين.

وجود النجوم شرط أساسي لتكوين الحياة. هذا يرجع إلى حقيقة أن الكربون والجزيئات المعقدة الأخرى التي توفر الحياة يتم إنشاؤها فيها. لذلك ، هناك حاجة إلى نفس الشروط لتكوين الكائنات والكون.

إن انتقاد الانتقاء الطبيعي الكوني كفرضية علمية هو عدم وجود دليل مباشر في هذه المرحلة. لكن يجب ألا يغيب عن البال ، من حيث المعتقدات ، أنها ليست أسوأ من البدائل العلمية المقترحة. لا يوجد دليل على ما هو خارج الكون ، سواء أكان ذلك الكون المتعدد ، أو نظرية الأوتار ، أو الفضاء الدوري.

العديد من الأكوان المتوازية

يبدو أن هذه الفكرة لا علاقة لها بالفيزياء النظرية الحديثة. لكن فكرة وجود الكون المتعدد لطالما اعتبرت احتمالًا علميًا ، على الرغم من أنها لا تزال تسبب نقاشًا نشطًا ونقاشًا هدامًا بين الفيزيائيين. هذا الخيار يقضي تمامًا على فكرة عدد الأكوان الموجودة في الفضاء.

من المهم أن تضع في اعتبارك أن الكون المتعدد ليس نظرية ، بل نتيجة للفهم الحالي للفيزياء النظرية. هذا التمييز له أهمية حاسمة. لم يلوح أحد بيده ويقول: "ليكن كون متعدد!". هذه الفكرة مستمدة من التعاليم الحالية مثل ميكانيكا الكم ونظرية الأوتار.

فيزياء الأكوان المتعددة والكم

يعرف الكثير من الناس التجربة الفكرية "قطة شرودنغر". يكمن جوهرها في حقيقة أن إروين شرودنجر ، عالم الفيزياء النظرية النمساوي ، أشار إلى النقص في ميكانيكا الكم.

يقترح العالم تخيل حيوان تم وضعه في صندوق مغلق. إذا فتحته ، يمكنك معرفة إحدى حالتين للقط. ولكن طالما أن الصندوق مغلق ، فإن الحيوان إما حي أو ميت. وهذا يثبت أنه لا توجد دولة تجمع بين الحياة والموت.

كل هذا يبدو مستحيلًا لأن الإدراك البشري لا يستطيع فهمه.

لكنها حقيقية تمامًا وفقًا للقواعد الغريبة لميكانيكا الكم. مساحة كل الاحتمالات فيه ضخمة. رياضيا ، الحالة الميكانيكية الكمومية هي مجموع (أو تراكب) جميع الحالات الممكنة. في حالة "قطة شرودنغر" ، فإن التجربة عبارة عن تراكب لمواقف "ميتة" و "حية".

ولكن كيف يمكن تفسير ذلك بحيث يكون له أي معنى عملي؟ من الطرق الشائعة التفكير في كل هذه الاحتمالات بطريقة تُلاحظ الحالة الوحيدة "الحقيقية الموضوعية" للقطط. ومع ذلك ، يمكن للمرء أيضًا أن يتفق على أن هذه الاحتمالات صحيحة وأنهم جميعًا موجودون في أكوان مختلفة.

نظرية الأوتار

هذه هي الفرصة الواعدة للجمع بين ميكانيكا الكم والجاذبية. هذا صعب لأن الجاذبية لا يمكن وصفها على نطاق صغير مثل الذرات والجسيمات دون الذرية في ميكانيكا الكم.

لكن نظرية الأوتار ، التي تنص على أن جميع الجسيمات الأساسية تتكون من عناصر أحادية ، تصف جميع قوى الطبيعة المعروفة مرة واحدة. وتشمل هذه الجاذبية والكهرومغناطيسية والقوى النووية.

ومع ذلك ، تتطلب نظرية الأوتار الرياضية عشرة أبعاد فيزيائية على الأقل. يمكننا أن نلاحظ أربعة أبعاد فقط: الطول والعرض والعمق والوقت. لذلك ، أبعاد إضافية مخفية عنا.

من أجل التمكن من استخدام النظرية لشرح الظواهر الفيزيائية ، تكون هذه الدراسات الإضافية "مكثفة" وصغيرة جدًا على نطاق ضيق.

تكمن مشكلة أو خصوصية نظرية الأوتار في أن هناك العديد من الطرق لإجراء عملية الدمج. كل من هذه النتائج في خلق الكون بقوانين فيزيائية مختلفة ، مثل كتل الإلكترون المختلفة وثوابت الجاذبية. ومع ذلك ، هناك أيضًا اعتراضات جدية على منهجية الدمج. لذلك ، لم يتم حل المشكلة بالكامل.

لكن السؤال الواضح هو: أي من هذه الاحتمالات نعيش؟ لا توفر نظرية الأوتار آلية لتحديد ذلك. يجعله عديم الفائدة لأنه لا يمكن اختباره بدقة. لكن استكشاف حافة الكون حوّل هذا الخطأ إلى ميزة.

عواقب الانفجار العظيم

خلال الكون الأول ، كانت هناك فترة من التوسع المتسارع تسمى التضخم. شرحت في الأصل سبب انتظام درجة حرارة كرة هابل تقريبًا. ومع ذلك ، تنبأ التضخم أيضًا بطيف من التقلبات في درجات الحرارة حول هذا التوازن ، والذي تم تأكيده لاحقًا بواسطة العديد من المركبات الفضائية.

على الرغم من أن التفاصيل الدقيقة للنظرية لا تزال محل نقاش ساخن ، إلا أن التضخم مقبول على نطاق واسع من قبل الفيزيائيين. ومع ذلك ، فإن المعنى الضمني لهذه النظرية هو أنه لا بد من وجود أشياء أخرى في الكون لا تزال تتسارع. بسبب التقلبات الكمومية للزمكان ، فإن بعض أجزاء منه لن تصل أبدًا إلى الحالة النهائية. هذا يعني أن الفضاء سوف يتوسع إلى الأبد.

تولد هذه الآلية عددًا لا حصر له من الأكوان. بدمج هذا السيناريو مع نظرية الأوتار ، هناك احتمال أن يكون لكل منهما تماسك مختلف لأبعاد إضافية وبالتالي له قوانين فيزيائية مختلفة للكون.

وفقًا لتعاليم الكون المتعدد ، التي تنبأت بها نظرية الأوتار والتضخم ، تعيش جميع الأكوان في نفس الفضاء المادي ويمكن أن تتداخل. يجب أن تصطدم حتما ، تاركة آثارا في السماء الكونية. شخصيتها لها مدى واسع - من البقع الباردة أو الساخنة على خلفية الموجات الدقيقة الكونية إلى الفراغات الشاذة في توزيع المجرات.

نظرًا لأن التصادم مع الأكوان الأخرى يجب أن يحدث في اتجاه معين ، فمن المتوقع أن يؤدي أي تداخل إلى كسر التجانس.

يبحث بعض العلماء عنهم من خلال الانحرافات في الخلفية الكونية الميكروية ، الشفق اللاحق للانفجار العظيم. البعض الآخر في موجات الجاذبية التي تموج عبر الزمكان مع مرور الأجسام الضخمة. يمكن لهذه الموجات أن تثبت بشكل مباشر وجود التضخم ، مما يعزز في النهاية دعم نظرية الكون المتعدد.

أهلاً بكم! اليوم أريد أن أشارككم انطباعاتي عن الكون. فقط تخيل ، ليس هناك نهاية ، لقد كان دائمًا مثيرًا للاهتمام ، لكن هل يمكن أن يكون هذا؟ من خلال هذه المقالة يمكنك التعرف على النجوم وأنواعها وحياتها والانفجار العظيم والثقوب السوداء والنجوم النابضة وبعض الأشياء المهمة الأخرى.

هو كل ما هو موجود: الفضاء ، المادة ، الوقت ، الطاقة. يشمل كل الكوكب والنجوم والأجسام الكونية الأخرى.

- هذا هو العالم المادي الموجود بأكمله ، فهو غير محدود في المكان والزمان ومتنوع في الأشكال التي تتخذها المادة في عملية تطورها.

درس الكون من قبل علم الفلك- هذا جزء من العالم المادي ، وهو متاح للبحث بالطرق الفلكية التي تتوافق مع المستوى العلمي الذي تم تحقيقه (يُطلق على هذا الجزء من الكون أحيانًا اسم Metagalaxy).

Metagalaxy هو جزء من الكون يمكن الوصول إليه بواسطة طرق البحث الحديثة. يحتوي metagalaxy عدة مليارات.

الكون ضخم لدرجة أنه من المستحيل فهم حجمه. دعنا نتحدث عن الكون: الجزء الذي يمكننا رؤيته يمتد أكثر من 1.6 مليون مليون كيلومتر ، ولا أحد يعرف حجمه خارج نطاق المرئي.

كيف حصل الكون على شكله الحالي ومما نشأ ، تحاول العديد من النظريات تفسير ذلك. وفقًا للنظرية الأكثر شيوعًا ، قبل 13 مليار سنة ، ولدت نتيجة انفجار ضخم.الزمان والمكان والطاقة والمادة - كل هذا نشأ نتيجة لهذا الانفجار الهائل. ما حدث قبل ما يسمى "الانفجار الكبير" لا معنى للقول ، لم يكن هناك شيء قبله.

- وفقًا للمفاهيم الحديثة ، هذه هي حالة الكون في الماضي (منذ حوالي 13 مليار سنة) ، عندما كان متوسط ​​كثافته أعلى بعدة مرات من متوسط ​​كثافته الحديثة. بمرور الوقت ، تقل كثافة الكون بسبب تمدده.

وفقًا لذلك ، كلما تعمقنا في الماضي ، تزداد الكثافة ، حتى اللحظة التي تفقد فيها الأفكار الكلاسيكية حول الزمان والمكان قوتها. يمكن اعتبار هذه اللحظة بداية العد التنازلي. الفترة الزمنية من 0 إلى عدة ثوان تسمى بشكل مشروط فترة الانفجار العظيم.

تلقت مادة الكون ، في بداية هذه الفترة ، سرعات نسبية هائلة ("انفجرت" ومن هنا جاءت تسميتها).

لوحظ في عصرنا أن الدليل على الانفجار العظيم هو قيمة تركيز الهيليوم والهيدروجين وبعض العناصر الضوئية الأخرى ، إشعاع الخلفية الكونية الميكروويف ، توزيع عدم التجانس في الكون (على سبيل المثال ، المجرات).

يعتقد علماء الفلك أن الكون كان حارًا بشكل لا يصدق ومليئًا بالإشعاع بعد الانفجار العظيم.

الجسيمات الذرية - تشكلت البروتونات والإلكترونات والنيوترونات في حوالي 10 ثوانٍ.

تشكلت الذرات نفسها - ذرات الهيليوم والهيدروجين - بعد بضع مئات الآلاف من السنين فقط ، عندما برد الكون واتسع حجمه بشكل كبير.

أصداء الانفجار العظيم.

إذا حدث الانفجار العظيم قبل 13 مليار سنة ، فإن الكون قد برد الآن إلى حوالي 3 درجات كلفن ، أو 3 درجات فوق الصفر المطلق.

سجل العلماء ضوضاء لاسلكية في الخلفية باستخدام التلسكوبات. هذه الضوضاء اللاسلكية ، في جميع أنحاء السماء المرصعة بالنجوم ، تتوافق مع درجة الحرارة هذه وتعتبر بمثابة أصداء للانفجار العظيم الذي لا يزال يصل إلينا.

وفقًا لإحدى أشهر الأساطير العلمية ، رأى إسحاق نيوتن تفاحة تسقط على الأرض ، وأدرك أن هذا حدث تحت تأثير الجاذبية المنبعثة من الأرض نفسها. يعتمد حجم هذه القوة على كتلة الجسم.

قوة الجاذبية للتفاحة ، التي لها كتلة صغيرة ، لا تؤثر على حركة كوكبنا ، فالأرض لها كتلة كبيرة وتجذب التفاحة إلى نفسها.

في مدارات الفضاء ، تمتلك قوى الجذب جميع الأجرام السماوية.يتحرك القمر على طول مدار الأرض ولا يبتعد عنه ، في المدارات المحيطة بالشمس ، تحمل جاذبية الشمس الكواكب ، والشمس تبقيها في موضعها بالنسبة للنجوم الأخرى ، وهي قوة أكبر بكثير من قوة الجاذبية.

شمسنا نجمة ، عادية ومتوسطة الحجم. الشمس ، مثل كل النجوم الأخرى ، عبارة عن كرة من الغازات المضيئة ، وهي تشبه الفرن الهائل الذي يطلق الحرارة والضوء وأشكال أخرى من الطاقة. يتكون النظام الشمسي من كواكب تدور حول الشمس ، وبالطبع الشمس نفسها.

النجوم الأخرى ، لأنها بعيدة جدًا عنا ، تبدو صغيرة في السماء ، لكن في الواقع ، بعضها أكبر بمئات المرات من قطر شمسنا.

النجوم والمجرات.

يحدد علماء الفلك موقع النجوم عن طريق وضعها في الأبراج أو فيما يتعلق بها. كوكبة - هذه مجموعة من النجوم تظهر في جزء معين من سماء الليل ، ولكن ليس دائمًا ، في الواقع ، تقع في مكان قريب.

في الأرخبيل النجمي ، الذي يسمى بالمجرات ، تتجمع النجوم في مساحات شاسعة من الفضاء. مجرتنا ، التي تسمى مجرة ​​درب التبانة ، تشمل الشمس بكل كواكبها.مجرتنا بعيدة كل البعد عن كونها الأكبر ، لكنها كبيرة بما يكفي لتخيلها.

بالنسبة لسرعة الضوء في الكون ، تُقاس المسافات ؛ لا تعرف البشرية شيئًا أسرع منها. سرعة الضوء 300 ألف كم / ثانية. كسنة ضوئية ، يستخدم علماء الفلك مثل هذه الوحدة - هذه هي المسافة التي سيقطعها شعاع الضوء في السنة ، أي 9.46 مليون كيلومتر.

Proxima في كوكبة Centaur هو أقرب نجم لنا.تقع على مسافة 4.3 سنة ضوئية. نحن لا نراها بالطريقة التي ننظر بها إليها كما كانت قبل أكثر من أربع سنوات. ويصل إلينا ضوء الشمس في 8 دقائق و 20 ثانية.

شكل عجلة دوارة عملاقة مع محور بارز - محور ، لديه درب التبانة بمئات الآلاف من الملايين من نجومها. تقع الشمس على بعد 250 ألف سنة ضوئية من محورها - أقرب إلى حافة هذه العجلة. حول مركز المجرة ، تدور الشمس في مدارها خلال 250 مليون سنة.

مجرتنا هي واحدة من بين العديد من المجرات ، ولا أحد يعرف عددها. تم بالفعل اكتشاف أكثر من مليار مجرة ​​، والعديد من الملايين من النجوم في كل منها. مئات الملايين من السنين الضوئية من الأرض هي أبعد المجرات المعروفة بالفعل.

نحن ندرس في أبعد ماضي الكون من خلال دراستهم. كل المجرات تبتعد عنا وعن بعضها البعض. يبدو أن الكون لا يزال يتمدد ، وكان الانفجار العظيم هو بدايته.

ما هي النجوم؟

النجوم هي كرات غازية خفيفة (بلازما) تشبه الشمس.تتشكل من بيئة غازية مغبرة (معظمها من الهيليوم والهيدروجين) ، بسبب عدم استقرار الجاذبية.

النجوم مختلفة ، لكن بمجرد ظهورها ستختفي بعد ملايين السنين. يبلغ عمر شمسنا 5 مليارات سنة تقريبًا ، ووفقًا لعلماء الفلك ، ستستمر نفس الفترة الزمنية ، وبعد ذلك ستبدأ في الموت.

شمس - هذا نجم واحد ، العديد من النجوم الأخرى ثنائية ، أي أنها تتكون في الواقع من نجمين يدوران حول بعضهما البعض.يعرف علماء الفلك أيضًا النجوم الثلاثية وما يسمى بالنجوم المتعددة ، والتي تتكون من العديد من الأجسام النجمية.

العمالقة هم أكبر النجوم.

يُعد قلب العقرب ، الذي يبلغ قطره 350 ضعف قطر الشمس ، أحد هذه النجوم. ومع ذلك ، فإن جميع العمالقة العملاقة ذات كثافة منخفضة جدًا. العمالقة هم نجوم أصغر يبلغ قطرها من 10 إلى 100 ضعف قطر الشمس.

كثافتها منخفضة أيضًا ، لكنها أكبر من كثافة العمالقة الفائقة. تصنف معظم النجوم المرئية ، بما في ذلك الشمس ، على أنها نجوم متسلسلة رئيسية ، أو نجوم متوسطة. يمكن أن يكون قطرها أصغر بعشر مرات أو أكبر بعشر مرات من قطر الشمس.

يطلق عليهم الأقزام الحمراء أصغر نجوم التسلسل الرئيسي والأقزام البيضاء - تسمى حتى الأجسام الأصغر التي لم تعد تنتمي إلى نجوم التسلسل الرئيسي.

الأقزام البيضاء (بحجمنا) كثيفة للغاية ، لكنها قاتمة للغاية. كثافتها أكبر بملايين المرات من كثافة الماء. يمكن أن يوجد ما يصل إلى 5 مليارات من الأقزام البيضاء في مجرة ​​درب التبانة وحدها ، على الرغم من أن العلماء اكتشفوا بضع مئات منهم فقط حتى الآن.

على سبيل المثال ، لنشاهد مقطع فيديو يقارن أحجام النجوم.

حياة النجوم.

كل نجم ، كما ذكرنا سابقًا ، يولد من سحابة من الغبار والهيدروجين. الكون مليء بهذه الغيوم.

يبدأ تكوين النجم عندما يحدث ، تحت تأثير قوة أخرى (غير مفهومة) وتحت تأثير الجاذبية ، كما يقول علماء الفلك ، انهيار أو "انهيار" جرم سماوي: تبدأ السحابة بالدوران ، ومركزها يسخن. تستطيع أن ترى تطور النجوم.

تبدأ التفاعلات النووية عندما تصل درجة الحرارة داخل سحابة نجمية إلى مليون درجة.

خلال هذه التفاعلات ، تتحد نوى ذرات الهيدروجين وتشكل الهيليوم. يتم إطلاق الطاقة الناتجة عن التفاعلات في شكل ضوء وحرارة ، ويضيء نجم جديد.

يُلاحظ الغبار النجمي والغازات المتبقية حول النجوم الجديدة. تشكلت الكواكب حول شمسنا من هذه المسألة. بالتأكيد ، تشكلت كواكب متشابهة حول نجوم أخرى ، وبعض أشكال الحياة يحتمل وجودها على العديد من الكواكب ، والتي لا تعرف البشرية اكتشافها.

انفجارات النجوم.

يعتمد مصير النجم إلى حد كبير على كتلته. عندما يستخدم نجم مثل شمسنا "وقود" الهيدروجين ، تتقلص قشرة الهيليوم وتتوسع الطبقات الخارجية.

يصبح النجم عملاقًا أحمر في هذه المرحلة من وجوده.بعد ذلك ، بمرور الوقت ، تغادر طبقاته الخارجية بحدة ، ولا تترك وراءها سوى نواة لامعة صغيرة من النجم - قزم ابيض. قزم أسود(كتلة كربون ضخمة) يصبح النجم يبرد تدريجياً.

ينتظر مصير أكثر دراماتيكية نجومًا كتلتها تساوي عدة أضعاف كتلة الأرض.

إنهم يتحولون إلى عمالقة عملاقة ، أكبر بكثير من العمالقة الحمراء ، وهذا يحدث عندما ينضب وقودهم النووي بسبب ما هم عليه ، ويتوسع ، ويصبح ضخمًا للغاية.

ثم ، تحت تأثير الجاذبية ، هناك انهيار حاد لنواتها. الطاقة المنبعثة تنفجر النجم إلى أشلاء بانفجار لا يمكن تصوره.

يطلق علماء الفلك على مثل هذا الانفجار اسم مستعر أعظم.يسطع المستعر الأعظم لبعض الوقت أكثر من الشمس بملايين المرات. لأول مرة منذ 383 عامًا ، في فبراير 1987 ، ظهر مستعر أعظم من مجرة ​​قريبة للعين المجردة من الأرض.

اعتمادًا على الكتلة الأولية للنجم ، قد يترك المستعر الأعظم وراءه جسمًا صغيرًا يسمى النجم النيوتروني. بقطر لا يزيد عن بضع عشرات من الكيلومترات ، يتكون هذا النجم من نيوترونات صلبة ، وهذا هو السبب في أن كثافته أعلى بعدة مرات من الكثافة الهائلة للأقزام البيضاء.

الثقوب السوداء.

إن قوة الانهيار الأساسي في بعض المستعرات الأعظمية كبيرة جدًا لدرجة أن ضغط المادة عمليًا لا يؤدي إلى اختفائها. تبقى قطعة من الفضاء الخارجي ذات جاذبية عالية بشكل لا يصدق بدلاً من المادة. تسمى هذه المنطقة بالثقب الأسود ، وقوتها قوية جدًا لدرجة أنها تجذب كل شيء إلى داخلها.

لا يمكن رؤية الثقوب السوداء بسبب طبيعتها. ومع ذلك ، يعتقد علماء الفلك أنهم حددوا مكانهم.

يبحث علماء الفلك عن أنظمة النجوم الثنائية ذات الإشعاع القوي ويعتقدون أنها تنشأ من خروج المادة إلى ثقب أسود ، مصحوبة بتسخين درجات حرارة تصل إلى ملايين الدرجات.

في كوكبة Cygnus (ما يسمى بالثقب الأسود Cygnus X-1) ، تم اكتشاف مثل هذا المصدر للإشعاع. يعتقد بعض العلماء أنه بالإضافة إلى الثقوب السوداء ، هناك أيضًا ثقوب بيضاء. تنشأ هذه الثقوب البيضاء في المكان الذي تستعد فيه المادة المجمعة لتشكيل أجسام نجمية جديدة.

الكون محفوف أيضًا بتشكيلات غامضة تسمى الكوازارات. على الأرجح ، هذه هي نوى المجرات البعيدة التي تتوهج بشكل ساطع ، وما وراءها ، لا نرى أي شيء في الكون.

بعد فترة وجيزة من تكوين الكون ، بدأ ضوءهم يتحرك في اتجاهنا. يعتقد العلماء أن الطاقة التي تساوي طاقة الكوازارات يمكن أن تأتي فقط من الثقوب الكونية.

النجوم النابضة ليست أقل غموضًا.تبعث النجوم النابضة بانتظام حزمًا من طاقة التكوين. هم ، وفقًا للعلماء ، نجوم تدور بسرعة ، وتنبعث منها أشعة ضوئية ، مثل منارات كونية.

مستقبل الكون.

ما هو مصير كوننا لا أحد يعلم. يبدو أنه لا يزال يتوسع بعد الانفجار الأولي. هناك سيناريوهان محتملان في المستقبل البعيد.

وفقًا للأول ،نظرية الفضاء المفتوح ، الكون سوف يتمدد حتى يتم إنفاق كل الطاقة على كل النجوم والمجرات تتوقف عن الوجود.

ثانيا - نظرية الفضاء المغلق ، والتي بموجبها سيتوقف تمدد الكون يومًا ما ، وسيبدأ في الانكماش مرة أخرى وسيتقلص حتى يختفي في هذه العملية.

أطلق العلماء على هذه العملية على سبيل المقارنة مع الانفجار العظيم - الضغط الكبير. يمكن أن تكون النتيجة انفجارًا كبيرًا آخر ، مما يخلق كونًا جديدًا.

إذن ، كل شيء له بداية وستكون هناك نهاية ، فقط ما ، لا أحد يعرف هذا ...

عادة ، عندما يتحدثون عن حجم الكون ، فإنهم يقصدون جزء محلي من الكون (الكون)، وهو متاح لملاحظتنا.

هذا هو ما يسمى بالكون المرئي - منطقة من الفضاء نراها من الأرض.

وبما أن عمر الكون يبلغ حوالي 13.800.000.000 سنة ، بغض النظر عن الاتجاه الذي ننظر إليه ، فإننا نرى الضوء الذي وصل إلينا في 13.8 مليار سنة.

بناءً على ذلك ، من المنطقي الاعتقاد بأن الكون المرئي يجب أن يكون 13.8 × 2 = 276000000 سنة ضوئية.

لكنها ليست كذلك! لأن الفضاء يتسع بمرور الوقت. وتلك الأجسام البعيدة التي بعثت الضوء قبل 13.8 مليار سنة طارت أبعد خلال هذا الوقت. اليوم هم بالفعل على بعد أكثر من 46.5 مليار سنة ضوئية. بمضاعفة ذلك ، نحصل على 93 مليار سنة ضوئية.

وبالتالي ، فإن القطر الحقيقي للكون المرئي هو 93 مليار سيفرت. سنوات.

تمثيل مرئي (كروي) للبنية ثلاثية الأبعاد للكون المرئي كما يُرى من موقعنا (مركز الدائرة).

خطوط بيضاءيتم تمييز حدود الكون المرئي.
بقع الضوء- هذه مجموعات من مجموعات المجرات - عناقيد عملاقة (عنقود فائق) - أكبر الهياكل المعروفة في الفضاء.
شريط المقياس:قسم واحد من فوق - 1 مليار سنة ضوئية ، من تحت - 1 مليار فرسخ فلكي.
منزلنا (وسط)يُشار هنا إلى عنقود العذراء الفائق (Virgo Supercluster) وهو نظام يتضمن عشرات الآلاف من المجرات ، بما في ذلك مجرتنا - درب التبانة (درب التبانة).

يعطي التمثيل المرئي لمقياس الكون المرئي الصورة التالية:

موقع الأرض في الكون المرئي - سلسلة من ثماني خرائط

من اليسار الى اليمين الصف العلوي:الأرض - النظام الشمسي - أقرب النجوم - مجرة ​​درب التبانة ، الصف السفلي:مجموعة مجرات محلية - عنقود برج العذراء - عنقود فائق محلي - كون يمكن ملاحظته.

من أجل الشعور بشكل أفضل وإدراك ما هو هائل لا يقارن بأفكارنا الأرضية ، والمقاييس التي نتحدث عنها ، فإنه يستحق المشاهدة صورة مكبرة لهذه الدائرةفي عارض الوسائط .

ماذا يمكن أن يقال عن الكون بأسره؟ يجب أن يكون حجم الكون بأكمله (الكون ، Metaverse) أكبر بكثير!

ولكن ، هذا ما يشبه هذا الكون كله وكيف يعمل ، لا يزال لغزا بالنسبة لنا ...

ماذا عن مركز الكون؟ الكون المرئي له مركز - نحن!نحن في مركز الكون المرئي لأن الكون المرئي هو مجرد بقعة من الفضاء كما تُرى من الأرض.

ومثلما نرى من برج مرتفع منطقة دائرية متمركزة على البرج نفسه ، نرى أيضًا منطقة من الفضاء تتمحور بعيدًا عن المراقب. في الواقع ، لكي نكون أكثر دقة ، كل واحد منا هو مركز كوننا المرئي.

لكن هذا لا يعني أننا في مركز الكون بأكمله ، تمامًا كما أن البرج ليس بأي حال من الأحوال مركز العالم ، ولكنه فقط مركز تلك القطعة من العالم التي يمكن رؤيتها منه - إلى الأفق.

وينطبق الشيء نفسه على الكون المرئي.

عندما ننظر إلى السماء ، نرى الضوء الذي كان يطير نحونا لمدة 13.8 مليار سنة من أماكن تبعد بالفعل 46.5 مليار سنة ضوئية.

لا نرى ما وراء هذا الأفق.

هل تعلم أن الكون الذي نلاحظه له حدود محددة؟ لقد اعتدنا على ربط الكون بشيء لا نهائي وغير مفهوم. ومع ذلك ، فإن العلم الحديث عن سؤال "اللانهاية" للكون يقدم إجابة مختلفة تمامًا لمثل هذا السؤال "الواضح".

وفقًا للمفاهيم الحديثة ، يبلغ حجم الكون المرئي حوالي 45.7 مليار سنة ضوئية (أو 14.6 غيغا فرسخ). لكن ماذا تعني هذه الأرقام؟

السؤال الأول الذي يتبادر إلى ذهن الإنسان العادي هو كيف لا يمكن للكون أن يكون لانهائيًا على الإطلاق؟ يبدو أنه لا جدال في أن وعاء كل شيء موجود حولنا لا ينبغي أن يكون له حدود. إذا كانت هذه الحدود موجودة ، فماذا تمثل؟

لنفترض أن بعض رواد الفضاء قد طار إلى حدود الكون. ماذا سيرى قبله؟ ويقول المحققون السائق تبقى مستمرة؟ حاجز نارى؟ وما وراء ذلك - الفراغ؟ كون آخر؟ لكن هل يمكن أن يعني الفراغ أو الكون الآخر أننا على حدود الكون؟ هذا لا يعني أنه لا يوجد "شيء". الفراغ والكون الآخر هو أيضًا "شيء ما". لكن الكون هو الذي يحتوي على كل شيء "شيء".

نصل إلى تناقض مطلق. اتضح أن حدود الكون يجب أن تخفي عنا شيئًا لا ينبغي أن يكون. أو أن حدود الكون يجب أن تحجب "كل شيء" عن "شيء ما" ، ولكن هذا "الشيء" يجب أن يكون أيضًا جزءًا من "كل شيء". بشكل عام ، العبث التام. إذن كيف يمكن للعلماء أن يدعيوا الحجم النهائي والكتلة وحتى العمر لكوننا؟ هذه القيم ، على الرغم من أنها كبيرة بشكل لا يمكن تصوره ، لا تزال محدودة. هل يجادل العلم مع ما هو واضح؟ للتعامل مع هذا ، دعونا أولاً نلقي نظرة على كيفية توصل الناس إلى الفهم الحديث للكون.

توسيع الحدود

منذ العصور السحيقة ، كان الإنسان مهتمًا بما يشبه العالم من حوله. لا يمكنك إعطاء أمثلة عن الحيتان الثلاثة ومحاولات القدماء الأخرى لشرح الكون. كقاعدة عامة ، انتهى الأمر برمته إلى حقيقة أن أساس كل الأشياء هو السماكة الأرضية. حتى في العصور القديمة والعصور الوسطى ، عندما كان لدى الفلكيين معرفة واسعة بقوانين حركة الكواكب في الكرة السماوية "الثابتة" ، ظلت الأرض مركز الكون.

بطبيعة الحال ، حتى في اليونان القديمة كان هناك من اعتقد أن الأرض تدور حول الشمس. كان هناك من تحدث عن العديد من العوالم ولانهاية الكون. لكن المبررات البناءة لهذه النظريات لم تظهر إلا في بداية الثورة العلمية.

في القرن السادس عشر ، حقق عالم الفلك البولندي نيكولاس كوبرنيكوس أول اختراق كبير في معرفة الكون. لقد أثبت بقوة أن الأرض ليست سوى أحد الكواكب التي تدور حول الشمس. مثل هذا النظام يبسط إلى حد كبير تفسير مثل هذه الحركة المعقدة والمعقدة للكواكب في الكرة السماوية. في حالة الأرض الثابتة ، كان على علماء الفلك أن يبتكروا كل أنواع النظريات البارعة لشرح سلوك الكواكب هذا. من ناحية أخرى ، إذا افترضنا أن الأرض متحركة ، فإن تفسير هذه الحركات المعقدة يأتي بشكل طبيعي. وهكذا ، تم تعزيز نموذج جديد يسمى "مركزية الشمس" في علم الفلك.

العديد من شموس

ومع ذلك ، حتى بعد ذلك ، استمر علماء الفلك في حصر الكون في "مجال النجوم الثابتة". حتى القرن التاسع عشر ، لم يتمكنوا من تقدير المسافة إلى النجوم. لعدة قرون ، حاول علماء الفلك دون جدوى اكتشاف الانحرافات في مواقع النجوم بالنسبة للحركة المدارية للأرض (الاختلافات السنوية). لم تسمح أدوات تلك الأوقات بمثل هذه القياسات الدقيقة.

أخيرًا ، في عام 1837 ، قام عالم الفلك الروسي الألماني فاسيلي ستروف بقياس اختلاف المنظر. كان هذا بمثابة خطوة جديدة في فهم مقياس الكون. يمكن للعلماء الآن أن يقولوا بأمان أن النجوم تشبه الشمس بعيدًا. ولم يعد نجمنا مركز كل شيء ، ولكنه "مقيم" متساوٍ في مجموعة نجمية لا نهاية لها.

اقترب علماء الفلك من فهم مقياس الكون ، لأن المسافات إلى النجوم اتضح أنها وحشية حقًا. حتى حجم مدارات الكواكب بدا غير مهم مقارنة بهذا الشيء. بعد ذلك ، كان من الضروري فهم كيفية تركيز النجوم.

العديد من طرق درب التبانة

في وقت مبكر من عام 1755 ، توقع الفيلسوف الشهير إيمانويل كانط أسس الفهم الحديث لهيكل الكون الواسع النطاق. لقد افترض أن درب التبانة عبارة عن عنقود نجمي دوار ضخم. في المقابل ، فإن العديد من السدم التي يمكن ملاحظتها هي أيضًا "طرق حليبية" أبعد - أي المجرات. على الرغم من ذلك ، حتى القرن العشرين ، التزم علماء الفلك بحقيقة أن جميع السدم هي مصادر لتكوين النجوم وهي جزء من مجرة ​​درب التبانة.

تغير الوضع عندما تعلم الفلكيون قياس المسافات بين المجرات باستخدام. يعتمد اللمعان المطلق للنجوم من هذا النوع بشكل صارم على فترة تغيرها. بمقارنة لمعانها المطلق مع اللمعان المرئي ، من الممكن تحديد المسافة بينها بدقة عالية. تم تطوير هذه الطريقة في أوائل القرن العشرين من قبل أينار هيرتزشرونج وهارلو شيلبي. بفضله ، حدد عالم الفلك السوفيتي إرنست إيبيك في عام 1922 المسافة إلى أندروميدا ، والتي تبين أنها أكبر من حجم مجرة ​​درب التبانة.

واصل إدوين هابل مهمة Epic. من خلال قياس سطوع Cepheids في المجرات الأخرى ، قام بقياس المسافة بينها ومقارنتها مع الانزياح الأحمر في أطيافها. لذلك في عام 1929 طور قانونه الشهير. لقد دحض عمله بشكل قاطع وجهة النظر الراسخة بأن درب التبانة هي حافة الكون. لقد كانت الآن واحدة من العديد من المجرات التي كانت تعتبرها ذات يوم جزءًا لا يتجزأ. تم تأكيد فرضية كانط بعد ما يقرب من قرنين من تطورها.

وبالتالي ، فإن العلاقة بين مسافة المجرة من الراصد وسرعة إزالتها من الراصد ، التي اكتشفها هابل ، جعلت من الممكن تجميع صورة كاملة لهيكل الكون واسع النطاق. اتضح أن المجرات كانت مجرد جزء صغير منه. لقد ارتبطوا في مجموعات ، عناقيد في عناقيد عملاقة. في المقابل ، تنثني العناقيد الفائقة إلى أكبر الهياكل المعروفة في الكون - الخيوط والجدران. هذه الهياكل ، المتاخمة للأجسام الضخمة الضخمة () وتشكل بنية واسعة النطاق للكون المعروف حاليًا.

اللانهاية الظاهرة

مما سبق ، يترتب على ذلك أنه في غضون بضعة قرون فقط ، انتقل العلم تدريجياً من مركزية الأرض إلى فهم حديث للكون. ومع ذلك ، هذا لا يجيب عن سبب تقييد الكون اليوم. بعد كل شيء ، حتى الآن كان الأمر يتعلق فقط بحجم الكون ، وليس حول طبيعته.

أول من قرر تبرير اللانهاية للكون هو إسحاق نيوتن. بعد أن اكتشف قانون الجاذبية العالمية ، اعتقد أنه إذا كان الفضاء محدودًا ، فإن جميع أجسامه ستندمج عاجلاً أم آجلاً في كل واحد. قبله ، إذا عبر شخص ما عن فكرة لانهاية الكون ، كان ذلك فقط في مفتاح فلسفي. بدون أي مبرر علمي. مثال على ذلك جيوردانو برونو. بالمناسبة ، مثل كانط ، كان متقدمًا على العلم بقرون عديدة. كان أول من أعلن أن النجوم شموس بعيدة ، وأن الكواكب تدور حولها أيضًا.

يبدو أن حقيقة اللانهاية بحد ذاتها معقولة وواضحة تمامًا ، لكن نقاط التحول في العلم في القرن العشرين هزت هذه "الحقيقة".

الكون الثابت

أول خطوة مهمة نحو تطوير نموذج حديث للكون قام بها ألبرت أينشتاين. قدم الفيزيائي الشهير نموذجه للكون الثابت في عام 1917. استند هذا النموذج إلى النظرية العامة للنسبية التي طورها قبل عام. وفقًا لنموذجه ، الكون لانهائي في الزمان ومحدود في الفضاء. لكن بعد كل شيء ، كما ذكرنا سابقًا ، وفقًا لنيوتن ، يجب أن ينهار الكون ذي الحجم المحدود. للقيام بذلك ، قدم أينشتاين الثابت الكوني ، والذي عوض عن جاذبية الأجسام البعيدة.

بغض النظر عن مدى التناقض الذي قد يبدو عليه ، لم يحد أينشتاين من محدودية الكون. في رأيه ، الكون عبارة عن غلاف مغلق من الغلاف الفائق. التشبيه هو سطح كرة ثلاثية الأبعاد عادية ، على سبيل المثال ، كرة أرضية أو الأرض. بغض النظر عن مقدار السفر الذي يسافر به المسافر حول الأرض ، فلن يصل أبدًا إلى حافتها. ومع ذلك ، هذا لا يعني أن الأرض لانهائية. سيعود المسافر ببساطة إلى المكان الذي بدأ فيه رحلته.

على سطح الكرة الزائدة

بالطريقة نفسها ، يمكن للمسافر في الفضاء ، الذي يتغلب على عالم أينشتاين على متن مركبة فضائية ، أن يعود إلى الأرض. هذه المرة فقط لن يتحرك المتجول على السطح ثنائي الأبعاد للكرة ، ولكن على السطح ثلاثي الأبعاد للكرة الزائدة. هذا يعني أن الكون له حجم محدود ، وبالتالي عدد محدود من النجوم والكتلة. ومع ذلك ، ليس للكون أي حدود أو أي مركز.

توصل أينشتاين إلى مثل هذه الاستنتاجات من خلال ربط المكان والزمان والجاذبية في نظريته الشهيرة. قبله ، كانت هذه المفاهيم تعتبر منفصلة ، ولهذا السبب كان فضاء الكون إقليديًا بحتًا. أثبت أينشتاين أن الجاذبية نفسها هي انحناء للزمكان. أدى هذا إلى تغيير جذري في الأفكار المبكرة حول طبيعة الكون ، بناءً على ميكانيكا نيوتن الكلاسيكية والهندسة الإقليدية.

توسيع الكون

حتى مكتشف "الكون الجديد" نفسه لم يكن غريباً عن الأوهام. أينشتاين ، على الرغم من أنه حصر الكون في الفضاء ، إلا أنه استمر في اعتباره ثابتًا. وفقًا لنموذجه ، كان الكون ولا يزال أبديًا ، ويظل حجمه دائمًا كما هو. في عام 1922 ، قام الفيزيائي السوفيتي ألكسندر فريدمان بتوسيع هذا النموذج بشكل كبير. وفقًا لحساباته ، فإن الكون ليس ثابتًا على الإطلاق. يمكن أن يتوسع أو يتقلص بمرور الوقت. يشار إلى أن فريدمان توصل إلى مثل هذا النموذج بناءً على نفس النظرية النسبية. تمكن من تطبيق هذه النظرية بشكل صحيح ، متجاوزًا الثابت الكوني.

لم يقبل ألبرت أينشتاين على الفور مثل هذا "التصحيح". لمساعدة هذا النموذج الجديد جاء اكتشاف هابل المذكور سابقًا. أثبت ركود المجرات بلا منازع حقيقة توسع الكون. لذلك كان على أينشتاين أن يعترف بخطئه. الآن للكون عمر معين ، والذي يعتمد بشكل صارم على ثابت هابل ، الذي يميز معدل تمدده.

مزيد من تطوير علم الكونيات

عندما حاول العلماء حل هذه المشكلة ، تم اكتشاف العديد من المكونات المهمة الأخرى للكون وتم تطوير نماذج مختلفة منه. لذلك في عام 1948 ، قدم جورجي جامو فرضية "الكون الساخن" ، والتي تحولت لاحقًا إلى نظرية الانفجار العظيم. وأكد اكتشافه عام 1965 شكوكه. الآن يمكن لعلماء الفلك أن يرصدوا الضوء الذي أتى من اللحظة التي أصبح فيها الكون شفافًا.

تم تأكيد المادة المظلمة ، التي تنبأ بها فريتز زويكي في عام 1932 ، في عام 1975. تفسر المادة المظلمة في الواقع وجود المجرات وعناقيد المجرات وبنية الكون ككل. لذلك علم العلماء أن معظم كتلة الكون غير مرئية تمامًا.

أخيرًا ، في عام 1998 ، أثناء دراسة المسافة إلى ، تم اكتشاف أن الكون يتوسع مع التسارع. أدت نقطة التحول التالية في العلم إلى ظهور الفهم الحديث لطبيعة الكون. قدمه أينشتاين ودحضه فريدمان ، وجد المعامل الكوني مكانه مرة أخرى في نموذج الكون. يفسر وجود المعامل الكوني (الثابت الكوني) تمدده المتسارع. لشرح وجود الثابت الكوني ، تم تقديم المفهوم - حقل افتراضي يحتوي على معظم كتلة الكون.

الفكرة الحالية لحجم الكون المرئي

يسمى النموذج الحالي للكون أيضًا نموذج ΛCDM. الحرف "Λ" يعني وجود الثابت الكوني ، وهو ما يفسر التوسع المتسارع للكون. تعني عبارة "آلية التنمية النظيفة" أن الكون مليء بالمادة المظلمة الباردة. تشير الدراسات الحديثة إلى أن ثابت هابل يبلغ حوالي 71 (كم / ث) / Mpc ، وهو ما يتوافق مع عمر الكون البالغ 13.75 مليار سنة. بمعرفة عمر الكون ، يمكننا تقدير حجم المنطقة التي يمكن ملاحظتها.

وفقًا لنظرية النسبية ، لا يمكن أن تصل المعلومات حول أي جسم إلى الراصد بسرعة أكبر من سرعة الضوء (299792458 م / ث). اتضح أن المراقب لا يرى شيئًا فحسب ، بل ماضيه. كلما كان الكائن بعيدًا عنه ، كلما بدا الماضي بعيدًا. على سبيل المثال ، بالنظر إلى القمر ، نرى كيف كان منذ أكثر من ثانية بقليل ، الشمس - منذ أكثر من ثماني دقائق ، أقرب النجوم - السنوات ، المجرات - منذ ملايين السنين ، إلخ. في نموذج أينشتاين الثابت ، ليس للكون حدود عمرية ، مما يعني أن منطقته التي يمكن ملاحظتها ليست محدودة أيضًا بأي شيء. الراصد ، مسلحًا بمزيد من الأدوات الفلكية المتقدمة ، سيرصد المزيد والمزيد من الأجسام القديمة والبعيدة.

لدينا صورة مختلفة مع النموذج الحديث للكون. وفقًا لذلك ، الكون له عمر ، وبالتالي حدود الملاحظة. أي منذ ولادة الكون ، لم يكن لدى أي فوتون وقت للسفر لمسافة تزيد عن 13.75 مليار سنة ضوئية. اتضح أنه يمكننا القول أن الكون المرئي محدود من الراصد بمنطقة كروية نصف قطرها 13.75 مليار سنة ضوئية. ومع ذلك ، هذا ليس صحيحًا تمامًا. لا تنسى توسع فضاء الكون. حتى يصل الفوتون إلى المراقب ، فإن الجسم الذي انبعث منه سيكون بالفعل على بعد 45.7 مليار سنة ضوئية منا. سنوات. هذا الحجم هو أفق الجسيمات ، وهو حدود الكون المرئي.

في الأفق

لذا ، فإن حجم الكون المرئي ينقسم إلى نوعين. الحجم الظاهر ، ويسمى أيضًا نصف قطر هابل (13.75 مليار سنة ضوئية). والحجم الحقيقي يسمى أفق الجسيم (45.7 مليار سنة ضوئية). من المهم ألا يميز كلا هذين الأفقين الحجم الحقيقي للكون على الإطلاق. أولاً ، يعتمدون على موقع الراصد في الفضاء. ثانيًا ، يتغيرون بمرور الوقت. في حالة نموذج ΛCDM ، يتمدد أفق الجسيمات بمعدل أكبر من أفق هابل. السؤال عما إذا كان هذا الاتجاه سيتغير في المستقبل ، العلم الحديث لا يعطي إجابة. ولكن إذا افترضنا أن الكون يستمر في التوسع مع التسارع ، فإن كل تلك الأشياء التي نراها الآن ستختفي عاجلاً أم آجلاً من "مجال رؤيتنا".

حتى الآن ، كان الضوء الأكثر بعدًا الذي لاحظه الفلكيون هو CMB. بالنظر إلى ذلك ، يرى العلماء الكون كما كان بعد 380 ألف سنة من الانفجار العظيم. في تلك اللحظة ، برد الكون لدرجة أنه كان قادرًا على إصدار فوتونات مجانية ، يتم التقاطها اليوم بمساعدة التلسكوبات الراديوية. في ذلك الوقت ، لم تكن هناك نجوم أو مجرات في الكون ، ولكن فقط سحابة مستمرة من الهيدروجين والهيليوم وكمية ضئيلة من العناصر الأخرى. من عدم التجانس الذي لوحظ في هذه السحابة ، سوف تتشكل العناقيد المجرية لاحقًا. اتضح أن تلك الأشياء بالضبط هي التي ستتشكل من عدم تجانس إشعاع الخلفية الكونية الميكروويف التي تقع بالقرب من أفق الجسيمات.

حدود حقيقية

ما إذا كان للكون حدودًا حقيقية وغير قابلة للرصد لا تزال موضوع تكهنات علمية زائفة. بطريقة أو بأخرى ، يتقارب الجميع حول ما لا نهاية للكون ، لكنهم يفسرون هذه اللانهاية بطرق مختلفة تمامًا. يعتبر البعض أن الكون متعدد الأبعاد ، حيث إن كوننا "المحلي" ثلاثي الأبعاد هو مجرد واحدة من طبقاته. يقول آخرون أن الكون كسوري ، مما يعني أن كوننا المحلي قد يكون جسيمًا آخر. لا تنسى النماذج المختلفة للكون المتعدد بأكوانه المغلقة والمفتوحة والمتوازية والثقوب الدودية. والعديد والعديد من الإصدارات المختلفة ، وعددها محدود فقط بالخيال البشري.

لكن إذا قمنا بتشغيل الواقعية الباردة أو ببساطة ابتعدنا عن كل هذه الفرضيات ، فيمكننا أن نفترض أن كوننا عبارة عن حاوية متجانسة لا نهاية لها لجميع النجوم والمجرات. علاوة على ذلك ، في أي نقطة بعيدة جدًا ، سواء كانت ببلايين الغيغا فرسخ منا ، ستكون جميع الظروف متطابقة تمامًا. في هذه المرحلة ، سيكون أفق الجسيم وكرة هابل متماثلان تمامًا مع نفس الإشعاع المرئي عند حافتهما. حولها ستكون النجوم والمجرات نفسها. ومن المثير للاهتمام أن هذا لا يتعارض مع توسع الكون. بعد كل شيء ، ليس الكون فقط هو الذي يتوسع ، ولكن فضاءه ذاته. حقيقة أنه في لحظة الانفجار العظيم نشأ الكون من نقطة واحدة فقط تشير إلى أن الأحجام الصغيرة للغاية (صفر تقريبًا) التي تحولت الآن إلى أحجام كبيرة بشكل لا يمكن تصوره. في المستقبل ، سوف نستخدم هذه الفرضية من أجل فهم مقياس الكون المرئي بوضوح.

التمثيل المرئي

توفر المصادر المختلفة جميع أنواع النماذج المرئية التي تسمح للناس بإدراك حجم الكون. ومع ذلك ، لا يكفي أن ندرك مدى اتساع الكون. من المهم أن نفهم كيف تتجلى بالفعل مفاهيم مثل أفق هابل وأفق الجسيمات. للقيام بذلك ، دعنا نتخيل نموذجنا خطوة بخطوة.

دعونا ننسى أن العلم الحديث لا يعرف عن المنطقة "الأجنبية" من الكون. وبغض النظر عن النسخ المتعلقة بالأكوان المتعددة ، والكون الفركتلي و "أنواعه" الأخرى ، فلنتخيل أنه ببساطة لانهائي. كما أشرنا سابقًا ، هذا لا يتعارض مع توسيع مساحتها. بالطبع ، نأخذ في الاعتبار حقيقة أن مجال هابل ومجال الجسيمات يبلغان على التوالي 13.75 و 45.7 مليار سنة ضوئية.

مقياس الكون

اضغط على زر START واكتشف عالمًا جديدًا غير معروف!
بادئ ذي بدء ، دعنا نحاول إدراك حجم المقاييس العالمية. إذا كنت قد سافرت حول كوكبنا ، فيمكنك تخيل حجم الأرض بالنسبة لنا. تخيل الآن كوكبنا على أنه حبة من الحنطة السوداء ، تتحرك في مدار حول شمس البطيخ ، بحجم نصف ملعب كرة قدم. في هذه الحالة ، سيتوافق مدار نبتون مع حجم مدينة صغيرة ، المنطقة - إلى القمر ، منطقة حدود تأثير الشمس - إلى المريخ. اتضح أن نظامنا الشمسي أكبر بكثير من الأرض مثل المريخ أكبر من الحنطة السوداء! لكن هذه ليست سوى البداية.

تخيل الآن أن هذه الحنطة السوداء ستكون نظامنا ، وحجمها يساوي تقريبًا فرسخ واحد. ثم ستكون مجرة ​​درب التبانة بحجم ملعبين لكرة القدم. ومع ذلك ، هذا لن يكون كافيا بالنسبة لنا. سيتعين علينا تقليل مجرة ​​درب التبانة إلى حجم سنتيمتر. سوف يشبه إلى حد ما رغوة القهوة ملفوفة في دوامة في وسط الفضاء بين المجرات السوداء القهوة. على بعد عشرين سنتيمترا ، يوجد نفس "الطفل" الحلزوني - سديم أندروميدا. حولهم سيكون سرب من المجرات الصغيرة في مجموعتنا المحلية. الحجم الظاهر لكوننا سيكون 9.2 كيلومترات. لقد توصلنا إلى فهم الأبعاد العالمية.

داخل الفقاعة العالمية

ومع ذلك ، لا يكفي أن نفهم المقياس نفسه. من المهم إدراك الكون في ديناميكياته. تخيل أنفسنا كعمالقة يبلغ قطر درب التبانة بالنسبة لهم سنتيمترًا واحدًا. كما أشرنا الآن ، سنجد أنفسنا داخل كرة نصف قطرها 4.57 وقطرها 9.24 كيلومترات. تخيل أننا قادرون على التحليق داخل هذه الكرة ، والسفر ، والتغلب على ميجا فرسخ كامل في ثانية. ماذا سنرى إذا كان كوننا لانهائي؟

بالطبع ستظهر أمامنا أنواع لا حصر لها من المجرات. بيضاوي الشكل ، حلزوني ، غير منتظم. ستكون بعض المناطق تعج بهم ، والبعض الآخر سيكون فارغًا. ستكون السمة الرئيسية هي أنها بصريًا ستكون بلا حراك ، بينما سنكون بلا حراك. ولكن بمجرد أن نتخذ خطوة ، ستبدأ المجرات نفسها في التحرك. على سبيل المثال ، إذا تمكنا من رؤية النظام الشمسي المجهري في درب التبانة بالسنتيمتر ، فيمكننا ملاحظة تطوره. بعد أن ابتعدنا عن مجرتنا بمقدار 600 متر ، سنرى الشمس الأولية والقرص الكوكبي الأولي في وقت التكوين. بالاقتراب منه ، سنرى كيف تظهر الأرض ، وتولد الحياة ويظهر الإنسان. بنفس الطريقة ، سنرى كيف تتغير المجرات وتتحرك كلما ابتعدنا عنها أو اقتربنا منها.

وبالتالي ، كلما زادت المسافة بين المجرات التي ندرسها ، كلما أصبحت أقدم بالنسبة لنا. لذا فإن المجرات الأبعد ستكون على بعد أكثر من 1300 متر منا ، وفي مطلع 1380 مترًا سنرى بالفعل إشعاعًا بقايا. صحيح أن هذه المسافة ستكون خيالية بالنسبة لنا. ومع ذلك ، كلما اقتربنا من CMB ، سنرى صورة مثيرة للاهتمام. بطبيعة الحال ، سوف نلاحظ كيف تتشكل المجرات وتتطور من السحابة الأولية للهيدروجين. عندما نصل إلى إحدى هذه المجرات المتكونة ، سنفهم أننا لم نتغلب على 1.375 كيلومترًا على الإطلاق ، بل على 4.57 كيلومترًا.

تصغير

نتيجة لذلك ، سوف نزيد حجمنا أكثر. الآن يمكننا وضع فراغات وجدران كاملة في القبضة. لذلك سنجد أنفسنا في فقاعة صغيرة إلى حد ما يستحيل الخروج منها. لن تزداد المسافة إلى الأشياء الموجودة على حافة الفقاعة مع اقترابها فحسب ، بل ستتحرك الحافة نفسها إلى أجل غير مسمى. هذه هي النقطة الكاملة لحجم الكون المرئي.

بغض النظر عن حجم الكون ، بالنسبة للمراقب ، سيبقى دائمًا فقاعة محدودة. سيكون الراصد دائمًا في مركز هذه الفقاعة ، وهو في الحقيقة مركزها. في محاولة للوصول إلى كائن ما على حافة الفقاعة ، سيحول المراقب مركزه. عندما تقترب من الكائن ، سيتحرك هذا الكائن بعيدًا عن حافة الفقاعة ويتغير في نفس الوقت. على سبيل المثال ، من سحابة هيدروجين عديمة الشكل ، ستتحول إلى مجرة ​​كاملة أو مجموعة مجرية أخرى. بالإضافة إلى ذلك ، سيزداد المسار إلى هذا الكائن كلما اقتربت منه ، حيث ستتغير المساحة المحيطة نفسها. عندما نصل إلى هذا الجسم ، سنقوم بنقله فقط من حافة الفقاعة إلى مركزها. على حافة الكون ، سوف تومض بقايا الإشعاع أيضًا.

إذا افترضنا أن الكون سيستمر في التوسع بمعدل متسارع ، ثم كونه في مركز الفقاعة وامتداد الوقت لمليارات وتريليونات وحتى ترتيب أعلى من السنوات المقبلة ، فسنلاحظ صورة أكثر إثارة للاهتمام. على الرغم من أن حجم فقاعتنا سيزداد أيضًا ، فإن مكوناتها المتغيرة ستبتعد عنا بشكل أسرع ، تاركة حافة هذه الفقاعة ، حتى تتجول كل جسيمات الكون في فقاعتها المنعزلة دون القدرة على التفاعل مع الجسيمات الأخرى.

لذلك ، لا يمتلك العلم الحديث معلومات حول ماهية الأبعاد الحقيقية للكون وما إذا كان له حدود. لكننا نعلم على وجه اليقين أن الكون المرئي له حدود مرئية وحقيقية ، تسمى نصف قطر هابل (13.75 مليار سنة ضوئية) ونصف قطر الجسيم (45.7 مليار سنة ضوئية) ، على التوالي. هذه الحدود تعتمد كليًا على موضع المراقب في الفضاء وتتوسع مع الوقت. إذا توسع نصف قطر هابل بدقة بسرعة الضوء ، فإن تمدد أفق الجسيم يتسارع. مسألة ما إذا كان تسارع أفق الجسيمات سيستمر أكثر والتغيير إلى الانكماش لا يزال مفتوحًا.

ماذا نعرف عن الكون ، كيف يشبه الكون؟ الكون هو عالم لا حدود له يصعب على العقل البشري فهمه ، والذي يبدو غير واقعي وغير مادي. في الواقع ، نحن محاطون بالمادة ، بلا حدود في المكان والزمان ، وقادرة على اتخاذ أشكال مختلفة. من أجل محاولة فهم المقياس الحقيقي للفضاء الخارجي ، وكيف يعمل الكون ، وهيكل الكون وعمليات التطور ، سنحتاج إلى عبور عتبة نظرتنا للعالم ، والنظر إلى العالم من حولنا من منظور مختلف. زاوية من الداخل.

تكوين الكون: الخطوات الأولى

الفضاء الذي نلاحظه من خلال التلسكوبات ليس سوى جزء من الكون النجمي ، ما يسمى بالمجرة الكبرى. معلمات أفق هابل الكونية هائلة - 15-20 مليار سنة ضوئية. هذه البيانات تقريبية ، لأنه في عملية التطور يتوسع الكون باستمرار. يحدث توسع الكون من خلال انتشار العناصر الكيميائية وإشعاع الخلفية الكونية الميكروويف. هيكل الكون يتغير باستمرار. في الفضاء ، تظهر مجموعات من المجرات ، وأجسام وأجسام الكون هي بلايين النجوم التي تشكل عناصر من أنظمة النجوم في الفضاء القريب مع الكواكب والأقمار الصناعية.

اين البداية؟ كيف نشأ الكون؟ من المفترض أن عمر الكون هو 20 مليار سنة. من الممكن أن تكون المادة الأولية الساخنة والكثيفة هي مصدر المادة الكونية ، والتي انفجر حشدها في لحظة معينة. تشكلت أصغر الجزيئات نتيجة الانفجار منتشرة في جميع الاتجاهات ، وتستمر في الابتعاد عن مركز الزلزال في عصرنا. إن نظرية الانفجار العظيم ، التي تهيمن الآن على المجتمع العلمي ، هي أدق وصف لعملية تكوين الكون. كانت المادة التي نشأت نتيجة لكارثة كونية عبارة عن كتلة غير متجانسة تتكون من أصغر الجسيمات غير المستقرة التي ، عند الاصطدام والتشتت ، بدأت في التفاعل مع بعضها البعض.

الانفجار العظيم هو نظرية عن أصل الكون ، تشرح تكوينه. وفقًا لهذه النظرية ، كان هناك في البداية كمية معينة من المادة ، والتي ، نتيجة لبعض العمليات ، انفجرت بقوة هائلة ، مما أدى إلى تشتيت كتلة من الأم في الفضاء المحيط.

بعد مرور بعض الوقت ، وفقًا للمعايير الكونية - لحظة ، وفقًا للتسلسل الزمني الأرضي - ملايين السنين ، جاءت مرحلة تجسيد الفضاء. مما صنع الكون؟ بدأت المادة المشتتة تتركز في الجلطات ، الكبيرة والصغيرة ، حيث بدأت تظهر العناصر الأولى للكون لاحقًا ، كتل غازية ضخمة - حضانة نجوم المستقبل. في معظم الحالات ، يتم تفسير عملية تكوين الأجسام المادية في الكون من خلال قوانين الفيزياء والديناميكا الحرارية ، ومع ذلك ، هناك عدد من النقاط التي لا يمكن تفسيرها بعد. على سبيل المثال ، لماذا في جزء واحد من الفضاء تتركز المادة المتوسعة أكثر ، بينما في جزء آخر من الكون تكون المادة مخلخلة جدًا. لا يمكن الحصول على إجابات لهذه الأسئلة إلا عندما تتضح آلية تشكيل الأجسام الفضائية ، كبيرها وصغيرها.

الآن يتم شرح عملية تكوين الكون من خلال عمل قوانين الكون. أدى عدم استقرار الجاذبية والطاقة في مناطق مختلفة إلى تكوين النجوم الأولية ، والتي بدورها ، تحت تأثير قوى الطرد المركزي والجاذبية ، شكلت المجرات. بمعنى آخر ، بينما استمرت المسألة واستمرت في التوسع ، بدأت عمليات الانضغاط تحت تأثير قوى الجاذبية. بدأت جزيئات السحب الغازية في التركيز حول المركز الوهمي ، لتشكل في النهاية ختمًا جديدًا. مواد البناء في موقع البناء العملاق هذا هي جزيئات الهيدروجين والهيليوم.

العناصر الكيميائية للكون هي مادة البناء الأساسية التي بدأ منها فيما بعد تشكيل كائنات الكون.

علاوة على ذلك ، يبدأ قانون الديناميكا الحرارية في العمل ، ويتم تنشيط عمليات التحلل والتأين. تتفكك جزيئات الهيدروجين والهيليوم إلى ذرات يتشكل منها قلب النجم الأولي تحت تأثير قوى الجاذبية. هذه العمليات هي قوانين الكون وقد اتخذت شكل تفاعل متسلسل ، يحدث في جميع الزوايا البعيدة من الكون ، ويملأ الكون بالمليارات ، ومئات المليارات من النجوم.

تطور الكون: يسلط الضوء

اليوم ، في الأوساط العلمية ، هناك فرضية حول دورية الحالات التي يُنسج منها تاريخ الكون. بعد أن نشأت نتيجة انفجار المادة الأولية ، أصبحت تراكمات الغازات مشتلًا للنجوم ، والتي بدورها شكلت العديد من المجرات. ومع ذلك ، بعد أن وصلت إلى مرحلة معينة ، تبدأ المادة في الكون في السعي للوصول إلى حالتها الأصلية والمركزة ، أي يتبع الانفجار والتوسع اللاحق للمادة في الفضاء ضغط والعودة إلى حالة فائقة الكثافة ، إلى نقطة البداية. في وقت لاحق ، كل شيء يعيد نفسه ، والولادة تليها النهاية ، وهكذا دواليك لعدة بلايين من السنين ، إلى ما لا نهاية.

بداية ونهاية الكون وفقًا للطبيعة الدورية لتطور الكون

ومع ذلك ، بعد حذف موضوع تكوين الكون ، والذي يظل سؤالًا مفتوحًا ، يجب أن ننتقل إلى بنية الكون. بالعودة إلى الثلاثينيات من القرن العشرين ، أصبح من الواضح أن الفضاء الخارجي مقسم إلى مناطق - مجرات ، وهي تشكيلات ضخمة ، لكل منها سكانها النجميون. ومع ذلك ، فإن المجرات ليست كائنات ثابتة. تتغير سرعة تمدد المجرات من المركز التخيلي للكون باستمرار ، كما يتضح من تقارب بعض المجرات وإزالة بعضها عن بعض.

كل هذه العمليات ، من وجهة نظر مدة الحياة الأرضية ، تستمر ببطء شديد. من وجهة نظر العلم وهذه الفرضيات ، تحدث جميع العمليات التطورية بسرعة. تقليديا ، يمكن تقسيم تطور الكون إلى أربع مراحل - العصور:

• عصر هادرون
• عصر ليبتون
• عصر الفوتون
• عصر نجمي.

مقياس الزمن الكوني وتطور الكون ، والذي بموجبه يمكن تفسير مظهر الأجسام الفضائية

في المرحلة الأولى ، تركزت كل المادة في قطرة نووية كبيرة واحدة ، تتكون من جسيمات وجسيمات مضادة ، مجتمعة في مجموعات - الهادرونات (البروتونات والنيوترونات). نسبة الجسيمات والجسيمات المضادة تقارب 1: 1.1. ثم تأتي عملية إبادة الجسيمات والجسيمات المضادة. البروتونات والنيوترونات المتبقية هي مادة البناء التي يتكون منها الكون. مدة عصر الهادرون لا تكاد تذكر ، فقط 0.0001 ثانية - فترة التفاعل الانفجاري.

علاوة على ذلك ، بعد 100 ثانية ، تبدأ عملية تركيب العناصر. عند درجة حرارة تبلغ مليار درجة ، تتشكل جزيئات الهيدروجين والهيليوم في عملية الاندماج النووي. طوال هذا الوقت ، تستمر المادة في التوسع في الفضاء.

من هذه اللحظة تبدأ مرحلة طويلة ، من 300 ألف إلى 700 ألف سنة ، من إعادة اتحاد النوى والإلكترونات ، وتشكيل ذرات الهيدروجين والهيليوم. في هذه الحالة ، لوحظ انخفاض في درجة حرارة المادة ، وتقل شدة الإشعاع. يصبح الكون شفافا. تشكل الهيدروجين والهيليوم بكميات هائلة ، تحت تأثير قوى الجاذبية ، مما يحول الكون الأساسي إلى موقع بناء عملاق. بعد ملايين السنين ، بدأ العصر النجمي - وهو عملية تكوين النجوم الأولية وأول المجرات الأولية.

يتناسب هذا التقسيم للتطور إلى مراحل مع نموذج الكون الحار ، وهو ما يفسر العديد من العمليات. تظل الأسباب الحقيقية للانفجار العظيم ، آلية توسع المادة غير مفسرة.

هيكل وبنية الكون

مع تكوين غاز الهيدروجين ، يبدأ العصر النجمي لتطور الكون. يتراكم الهيدروجين تحت تأثير الجاذبية في تراكمات ضخمة ، جلطات. إن كتلة وكثافة هذه العناقيد هائلة ، فهي أكبر بمئات الآلاف من المرات من كتلة المجرة المتكونة نفسها. يفسر التوزيع غير المتكافئ للهيدروجين ، الذي لوحظ في المرحلة الأولى من تكوين الكون ، الاختلافات في أحجام المجرات المتكونة. حيث كان يجب أن يكون هناك أقصى تراكم لغاز الهيدروجين ، تشكلت المجرات العملاقة. حيث كان تركيز الهيدروجين ضئيلًا ، ظهرت مجرات أصغر ، مثل منزلنا النجمي ، درب التبانة.

النسخة التي وفقًا لها الكون هو نقطة بداية تدور حولها المجرات في مراحل مختلفة من التطور

من هذه اللحظة فصاعدًا ، يتلقى الكون التشكيلات الأولى بحدود واضحة ومعايير فيزيائية. لم تعد هذه سدمًا ، تراكمات من الغازات النجمية والغبار الكوني (منتجات الانفجار) ، عناقيد أولية للمادة النجمية. هذه دول نجمية ، وهي مساحة ضخمة من حيث العقل البشري. يمتلئ الكون بالظواهر الكونية المثيرة للاهتمام.

من وجهة نظر المبررات العلمية والنموذج الحديث للكون ، تشكلت المجرات أولاً كنتيجة لفعل قوى الجاذبية. تحولت المادة إلى دوامة عالمية هائلة. ضمنت عمليات الجاذبية المركزية التجزئة اللاحقة لسحب الغاز إلى مجموعات ، والتي أصبحت مسقط رأس النجوم الأولى. تحولت المجرات الأولية ذات فترة الدوران السريع إلى مجرات حلزونية بمرور الوقت. عندما كان الدوران بطيئًا ، ولوحظت عملية ضغط المادة بشكل أساسي ، تكونت المجرات غير المنتظمة ، وغالبًا ما تكون إهليلجية. على هذه الخلفية ، حدثت عمليات أكثر تعقيدًا في الكون - تشكلت عناقيد فائقة من المجرات ، التي تلامس بعضها البعض عن كثب بحوافها.

العناقيد الفائقة هي مجموعات عديدة من المجرات وعناقيد المجرات في بنية الكون واسعة النطاق. في نطاق 1 مليار St. سنوات هناك حوالي 100 عناقيد عملاقة

منذ تلك اللحظة أصبح من الواضح أن الكون عبارة عن خريطة ضخمة ، حيث القارات عبارة عن مجموعات من المجرات ، والدول هي المجرات العملاقة والمجرات التي تشكلت منذ بلايين السنين. يتكون كل تشكيل من مجموعة من النجوم والسدم وتراكمات الغاز والغبار بين النجوم. ومع ذلك ، فإن كل هؤلاء السكان يمثلون 1 ٪ فقط من الحجم الإجمالي للتكوينات العالمية. تشغل المادة المظلمة الكتلة والحجم الرئيسيين للمجرات ، والتي لا يمكن معرفة طبيعتها.

تنوع الكون: أصناف المجرات

من خلال جهود عالم الفيزياء الفلكية الأمريكي إدوين هابل ، أصبح لدينا الآن حدود الكون وتصنيف واضح للمجرات التي تسكنه. اعتمد التصنيف على السمات الهيكلية لهذه التكوينات العملاقة. لماذا المجرات لها أشكال مختلفة؟ يتم تقديم الإجابة على هذا السؤال والعديد من الأسئلة الأخرى من خلال تصنيف هابل ، والذي بموجبه يتكون الكون من مجرات من الفئات التالية:

• حلزوني؛
• بيضاوي الشكل؛
• مجرات غير منتظمة.

الأول يشمل التشكيلات الأكثر شيوعًا التي تملأ الكون. السمات المميزة للمجرات الحلزونية هي وجود حلزوني محدد بوضوح يدور حول نواة لامعة أو يميل إلى جسر مجري. يُشار إلى المجرات اللولبية ذات النواة بالرموز S ، بينما الكائنات ذات الشريط المركزي لها التعيين بالفعل SB. تشمل هذه الفئة أيضًا مجرتنا درب التبانة ، وفي وسطها يفصل قلبها شريط مضيء.

مجرة حلزونية نموذجية. في الوسط ، يمكن رؤية النواة ذات الجسر الذي تنبثق منه أذرع لولبية بشكل واضح.

تنتشر تشكيلات مماثلة في جميع أنحاء الكون. أقرب مجرة ​​حلزونية إلينا ، أندروميدا ، هي مجرة ​​عملاقة تقترب بسرعة من مجرة ​​درب التبانة. أكبر ممثل لهذه الفئة معروف لنا هو المجرة العملاقة NGC 6872. يبلغ قطر القرص المجري لهذا الوحش حوالي 522 ألف سنة ضوئية. يقع هذا الجسم على مسافة 212 مليون سنة ضوئية من مجرتنا.

الفئة التالية الشائعة من تكوينات المجرات هي المجرات الإهليلجية. تعيينهم وفقًا لتصنيف هابل هو الحرف E (بيضاوي الشكل). في الشكل ، هذه التكوينات هي إهليلجي. على الرغم من وجود الكثير من الأشياء المتشابهة في الكون ، فإن المجرات الإهليلجية ليست معبرة جدًا. وهي تتكون أساسًا من أشكال بيضاوية ناعمة مليئة بمجموعات النجوم. على عكس الحلزونات المجرية ، لا تحتوي القطع الناقصة على تراكمات من الغاز بين النجوم والغبار الكوني ، وهي التأثيرات البصرية الرئيسية لتصور مثل هذه الأجسام.

الممثل النموذجي لهذه الفئة ، والمعروف اليوم ، هو سديم الحلقة الإهليلجية في كوكبة Lyra. يقع هذا الجسم على مسافة 2100 سنة ضوئية من الأرض.

منظر للمجرة البيضاوية Centaurus A من خلال تلسكوب CFHT

الفئة الأخيرة من الأجسام المجرية التي تملأ الكون هي المجرات غير المنتظمة أو غير المنتظمة. تصنيف تصنيف هابل هو الحرف اللاتيني الأول. السمة الرئيسية هي الشكل غير المنتظم. بمعنى آخر ، لا تحتوي هذه الكائنات على أشكال متناظرة ونمط مميز. تشبه هذه المجرة في شكلها صورة الفوضى العالمية ، حيث تتناوب مجموعات النجوم مع سحب من الغاز والغبار الكوني. على نطاق الكون ، تعتبر المجرات غير المنتظمة ظاهرة متكررة.

في المقابل ، تنقسم المجرات غير المنتظمة إلى نوعين فرعيين:

• المجرات غير المنتظمة من النوع الفرعي الأول لها بنية معقدة غير منتظمة ، سطح كثيف عالي ، يتميز بالسطوع. غالبًا ما يكون هذا الشكل الفوضوي للمجرات غير المنتظمة ناتجًا عن انهيار اللوالب. ومن الأمثلة النموذجية على مثل هذه المجرة سحابة ماجلان الكبيرة والصغيرة.
• المجرات غير المنتظمة من النوع الثاني لها سطح منخفض وشكل فوضوي وليست شديدة السطوع. بسبب انخفاض السطوع ، يصعب اكتشاف مثل هذه التكوينات في اتساع الكون.

سحابة ماجلان الكبيرة هي أقرب مجرة ​​غير منتظمة لنا. كلا التكوينين ، بدورهما ، عبارة عن أقمار صناعية لمجرة درب التبانة وقد يتم امتصاصها قريبًا (في غضون 1-2 مليار سنة) بواسطة جسم أكبر.

المجرة غير المنتظمة سحابة ماجلان الكبيرة هي قمر صناعي تابع لمجرة درب التبانة.

على الرغم من حقيقة أن إدوين هابل وضع المجرات بدقة في فئات ، فإن هذا التصنيف ليس مثاليًا. يمكننا تحقيق المزيد من النتائج إذا قمنا بتضمين نظرية النسبية لأينشتاين في عملية معرفة الكون. يتم تمثيل الكون بثروة من الأشكال والتراكيب المختلفة ، لكل منها خصائصه وميزاته المميزة. في الآونة الأخيرة ، تمكن علماء الفلك من اكتشاف تشكيلات مجرية جديدة توصف بأنها أجسام وسيطة بين المجرات الحلزونية والإهليلجية.

درب التبانة هو الجزء الأكثر شهرة في الكون بالنسبة لنا.

يشكل الذراعان اللولبيان ، الموجودان بشكل متماثل حول المركز ، الجسم الرئيسي للمجرة. تتكون الحلزونات بدورها من أكمام تتدفق بسلاسة إلى بعضها البعض. عند تقاطع ذراعي القوس والدجاجة ، تقع شمسنا ، من مركز مجرة ​​درب التبانة على مسافة 2.62 10¹⁷ كم. الحلزونات وأذرع المجرات الحلزونية هي عناقيد من النجوم تزداد كثافتها مع اقترابها من مركز المجرة. ما تبقى من كتلة وحجم الحلزونات المجرية هو مادة مظلمة ، وجزء صغير فقط هو المسؤول عن الغاز بين النجمي والغبار الكوني.

موقع الشمس في أحضان درب التبانة ، مكان مجرتنا في الكون

يبلغ سمك اللوالب حوالي 2000 سنة ضوئية. كعكة الطبقة الكاملة هذه في حركة ثابتة ، تدور بسرعة هائلة تصل إلى 200-300 كم / ثانية. كلما اقتربنا من مركز المجرة ، زادت سرعة الدوران. سوف يستغرق الأمر من الشمس ونظامنا الشمسي 250 مليون سنة لإحداث ثورة كاملة حول مركز مجرة ​​درب التبانة.

تتكون مجرتنا من تريليون نجم ، كبيرها وصغيرها ، ثقيل ومتوسط ​​الحجم. أكبر كتلة من النجوم في مجرة ​​درب التبانة هي ذراع القوس. في هذه المنطقة يتم ملاحظة أقصى سطوع لمجرتنا. على العكس من ذلك ، فإن الجزء المقابل من دائرة المجرة أقل سطوعًا ويمكن تمييزه بشكل سيئ من خلال الملاحظة المرئية.

يتم تمثيل الجزء المركزي من مجرة ​​درب التبانة بنواة ، من المفترض أن تكون أبعادها 1000-2000 فرسخ فلكي. في هذه المنطقة الأكثر سطوعًا من المجرة ، يتركز الحد الأقصى لعدد النجوم ، والتي لها فئات مختلفة ، ومساراتها الخاصة في التطور والتطور. في الأساس ، هذه نجوم قديمة فائقة الثقل في المرحلة الأخيرة من التسلسل الرئيسي. تأكيد وجود مركز الشيخوخة لمجرة درب التبانة هو وجود عدد كبير من النجوم النيوترونية والثقوب السوداء في هذه المنطقة. في الواقع ، فإن مركز القرص الحلزوني لأي مجرة ​​حلزونية هو ثقب أسود هائل يمتص ، مثل المكنسة الكهربائية العملاقة ، الأجرام السماوية والمواد الحقيقية.

الثقب الأسود الهائل في الجزء المركزي من مجرة ​​درب التبانة هو المكان الذي تموت فيه جميع الأجسام المجرية.

بالنسبة للعناقيد النجمية ، تمكن العلماء اليوم من تصنيف نوعين من العناقيد: كروية ومفتوحة. بالإضافة إلى العناقيد النجمية ، تتكون الحلزونات والأذرع في مجرة ​​درب التبانة ، مثل أي مجرة ​​حلزونية أخرى ، من مادة مبعثرة وطاقة مظلمة. نظرًا لكونها نتيجة للانفجار العظيم ، فإن المادة في حالة شديدة التخلخل ، والتي تمثلها جزيئات غاز وغبار بين النجوم. يتم تمثيل الجزء المرئي من المادة بواسطة السدم ، والتي بدورها تنقسم إلى نوعين: السدم الكوكبية والسدم المنتشر. يفسر الجزء المرئي من طيف السدم بانكسار ضوء النجوم الذي يشع الضوء داخل اللولب في جميع الاتجاهات.

في هذا الحساء الكوني يوجد نظامنا الشمسي. لا ، لسنا الوحيدين في هذا العالم الشاسع. مثل الشمس ، تمتلك العديد من النجوم أنظمة كوكبية خاصة بها. السؤال كله هو كيفية اكتشاف الكواكب البعيدة ، إذا كانت المسافات حتى داخل مجرتنا تتجاوز مدة وجود أي حضارة ذكية. يقاس الوقت في الكون بمعايير أخرى. الكواكب مع أقمارها الصناعية هي أصغر الأجسام في الكون. عدد هذه الأشياء لا يحصى. قد يكون لكل من تلك النجوم الموجودة في النطاق المرئي أنظمة نجمية خاصة بها. يمكننا أن نرى فقط أقرب الكواكب الموجودة إلينا. ما يحدث في الجوار ، وما هي العوالم الموجودة في الأذرع الأخرى لمجرة درب التبانة ، وما هي الكواكب الموجودة في المجرات الأخرى ، تظل لغزا.

Kepler-16 b هو كوكب خارج المجموعة الشمسية حول النجم المزدوج Kepler-16 في كوكبة Cygnus

استنتاج

مع وجود فكرة سطحية فقط عن كيفية ظهور الكون وكيف يتطور ، لم يتخذ الشخص سوى خطوة صغيرة نحو فهم وفهم حجم الكون. تشير الأبعاد والمقاييس الضخمة التي يتعين على العلماء التعامل معها اليوم إلى أن الحضارة الإنسانية ليست سوى لحظة في هذه الحزمة من المادة والمكان والزمان.

نموذج للكون وفق مفهوم وجود المادة في الفضاء مع مراعاة الوقت

تمتد دراسة الكون من كوبرنيكوس إلى يومنا هذا. في البداية ، بدأ العلماء من نموذج مركزية الشمس. في الواقع ، اتضح أن الكون ليس له مركز حقيقي وأن كل دوران وحركة وحركة تحدث وفقًا لقوانين الكون. على الرغم من وجود تفسير علمي للعمليات الجارية ، يتم تقسيم الكائنات العالمية إلى فئات وأنواع وأنواع ، ولا يوجد جسم في الفضاء يشبه الآخر. أحجام الأجرام السماوية تقريبية وكذلك كتلتها. موقع المجرات والنجوم والكواكب مشروط. النقطة المهمة هي أنه لا يوجد نظام إحداثيات في الكون. برصد الفضاء ، نقوم بعمل إسقاط على الأفق المرئي بأكمله ، معتبرين أرضنا كنقطة مرجعية صفرية. في الواقع ، نحن مجرد جسيم مجهري ، فقدنا في مساحات الكون اللامتناهية.

الكون مادة تتواجد فيها جميع الكائنات في علاقة وثيقة بالمكان والزمان

على غرار الارتباط بالأبعاد ، يجب اعتبار الوقت في الكون على أنه المكون الرئيسي. يتيح لك أصل الأجسام الفضائية وعمرها تكوين صورة لميلاد العالم ، لتسليط الضوء على مراحل تطور الكون. يرتبط النظام الذي نتعامل معه ارتباطًا وثيقًا بالأطر الزمنية. جميع العمليات التي تحدث في الفضاء لها دورات - البداية والتكوين والتحول والنهاية ، مصحوبة بموت كائن مادي وانتقال المادة إلى حالة أخرى.