цялата видима вселена. Измерения на Вселената: от Млечния път до Метагалактиката. Устройството и устройството на Вселената

Какво има извън Вселената? Този въпрос е твърде сложен за човешкото разбиране. Това се дължи на факта, че на първо място е необходимо да се определят неговите граници, а това далеч не е просто.

Общоприетият отговор взема предвид само наблюдаваната вселена. Според него размерите се определят от скоростта на светлината, тъй като е възможно да се види само светлината, която обектите в космоса излъчват или отразяват. Невъзможно е да се погледне по-далеч от най-далечната светлина, която пътува през цялото време на съществуване на Вселената.

Пространството продължава да се увеличава, но все още е ограничено. Неговият размер понякога се нарича обем или сфера на Хъбъл. Човекът във Вселената вероятно никога няма да може да разбере какво има отвъд нейните граници. Така че за всички изследвания това е единственото пространство, с което някога ще трябва да взаимодействате. Поне в близко бъдеще.

Величие

Всеки знае, че Вселената е голяма. Колко милиона светлинни години обхваща?

Астрономите внимателно изучават космическото излъчване на микровълновия фон - заревото от Големия взрив. Те търсят връзка между това, което се случва от едната страна на небето и това, което е от другата. И докато няма доказателства, че има нещо общо. Това означава, че за 13,8 милиарда години в която и да е посока Вселената не се повтаря. Това е колко време е необходимо на светлината да достигне поне до видимия ръб на това пространство.

Все още сме загрижени за въпроса какво е отвъд видимата вселена. Астрономите признават, че Космосът е безкраен. „Материята“ в него (енергия, галактики и т.н.) е разпределена точно по същия начин, както в наблюдаваната Вселена. Ако това е вярно, тогава има различни аномалии на това, което е на ръба.

Има не само повече различни планети извън обема на Хъбъл. Там можете да намерите всичко, което може да съществува. Ако стигнете достатъчно далеч, може дори да намерите друга слънчева система със Земя, идентична във всяко отношение, освен че сте имали каша за закуска вместо бъркани яйца. Или изобщо нямаше закуска. Или да речем, че сте станали рано и сте обрали банка.

Всъщност космолозите смятат, че ако отидете достатъчно далеч, можете да намерите друга сфера на Хъбъл, която е напълно идентична с нашата. Повечето учени смятат, че Вселената, каквато я познаваме, има граници. Това, което е отвъд тях, остава най-голямата мистерия.

Космологичен принцип

Тази концепция означава, че независимо от мястото и посоката на наблюдателя, всеки вижда една и съща картина на Вселената. Разбира се, това не важи за проучвания в по-малък мащаб. Такава хомогенност на пространството се дължи на равенството на всички негови точки. Това явление може да бъде открито само в мащаба на клъстер от галактики.

Нещо подобно на тази концепция е предложено за първи път от сър Исак Нютон през 1687 г. И по-късно, през 20 век, същото се потвърждава от наблюденията на други учени. Логично, ако всичко е произлязло от една точка в Големия взрив и след това се е разширило във Вселената, то ще остане доста еднородно.

Разстоянието, на което може да се наблюдава космологичният принцип, за да се открие това очевидно равномерно разпределение на материята, е приблизително 300 милиона светлинни години от Земята.

Всичко обаче се промени през 1973 г. Тогава беше открита аномалия, която нарушава космологичния принцип.

Голям атрактор

Огромна концентрация на маса е открита на разстояние от 250 милиона светлинни години, близо до съзвездията Хидра и Кентавър. Теглото му е толкова голямо, че може да се сравни с десетки хиляди маси на Млечните пътища. Тази аномалия се счита за галактически свръхкуп.

Този обект се нарича Големият атрактор. Неговата гравитационна сила е толкова силна, че влияе на други галактики и техните клъстери в продължение на няколкостотин светлинни години. Това отдавна е една от най-големите мистерии на космоса.

През 1990 г. беше открито, че движението на колосални клъстери от галактики, наречено Големият атрактор, се стреми към друга област на пространството - отвъд ръба на Вселената. Засега този процес може да се наблюдава, въпреки че самата аномалия е в „зоната на избягване“.

тъмна енергия

Според закона на Хъбъл всички галактики трябва да се движат равномерно една от друга, запазвайки космологичния принцип. През 2008 г. обаче се появи ново откритие.

Сондата Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) откри голяма група клъстери, движещи се в една и съща посока със скорости до 600 мили в секунда. Всички те бяха на път към малка част от небето между съзвездията Кентавър и Парус.

Няма очевидна причина за това и тъй като това беше необясним феномен, беше наречен "тъмна енергия". Причинява се от нещо извън видимата вселена. В момента има само спекулации за неговата природа.

Ако клъстерите от галактики са привлечени към колосална черна дупка, тогава тяхното движение трябва да се ускорява. Тъмната енергия показва постоянна скорост на космическите тела в милиарди светлинни години.

Една от възможните причини за този процес са масивни структури, които са извън Вселената. Те имат огромен гравитационен ефект. В рамките на наблюдаваната вселена няма гигантски структури с достатъчно гравитационна гравитация, която да причини това явление. Но това не означава, че те не биха могли да съществуват извън наблюдаемата зона.

Това би означавало, че структурата на Вселената не е еднаква. Що се отнася до самите структури, те могат да бъдат буквално всичко, от агрегати от материя до енергия в мащаб, който трудно може да се представи. Възможно е дори те да са насочващи гравитационни сили от други вселени.

Безкрайни балончета

Да се ​​говори за нещо извън сферата на Хъбъл не е съвсем коректно, тъй като тя все още има идентичната структура на Метагалактиката. „Неизвестен“ има същите физически закони на Вселената и константи. Има версия, че Големият взрив е причинил появата на мехурчета в структурата на космоса.

Веднага след него, преди да започне раздуването на Вселената, възниква своеобразна "космическа пяна", съществуваща като струпване на "мехурчета". Един от обектите на това вещество внезапно се разшири, като в крайна сметка се превърна в известната днес вселена.

Но какво излезе от другите балони? Александър Кашлински, ръководител на екипа на НАСА, организацията, открила „тъмната енергия“, каза: „Ако се отдалечите достатъчно, можете да видите структура, която е извън балона, извън Вселената. Тези структури трябва да предизвикват движение.

Така "тъмната енергия" се възприема като първото доказателство за съществуването на друга Вселена или дори "Мултивселена".

Всеки балон е област, която е спряла да се разширява заедно с останалото пространство. Тя формира своя собствена вселена със свои специални закони.

В този сценарий пространството е безкрайно и всеки балон също няма граници. Дори и да е възможно да се наруши границата на един от тях, пространството между тях все още се разширява. С течение на времето ще бъде невъзможно да се стигне до следващия балон. Такова явление все още е една от най-големите мистерии на космоса.

Черна дупка

Теорията, предложена от физика Лий Смолин, предполага, че всеки подобен космически обект в структурата на Метагалактиката предизвиква образуването на нов. Човек трябва само да си представи колко черни дупки има във Вселената. Във всеки има физически закони, които са различни от тези на предшественика. Подобна хипотеза е изказана за първи път през 1992 г. в книгата "Животът на Космоса".

Звездите по света, които попадат в черни дупки, са компресирани до невероятно екстремни плътности. При такива условия това пространство експлодира и се разширява в нова собствена вселена, различна от оригинала. Точката, в която времето спира в черната дупка, е началото на Големия взрив на новата Метагалактика.

Екстремните условия вътре в разрушената черна дупка водят до малки случайни промени в основните физически сили и параметри в дъщерната Вселена. Всеки от тях има различни характеристики и показатели от родителя.

Съществуването на звезди е предпоставка за образуването на живот. Това се дължи на факта, че в тях се създават въглерод и други сложни молекули, които осигуряват живот. Следователно са необходими същите условия за формирането на съществата и Вселената.

Критиката на космическия естествен подбор като научна хипотеза е липсата на преки доказателства на този етап. Но трябва да се има предвид, че по отношение на вярванията той не е по-лош от предложените научни алтернативи. Няма доказателства какво е извън Вселената, било то Мултивселената, струнната теория или цикличното пространство.

Много паралелни вселени

Тази идея изглежда е нещо, което няма много общо със съвременната теоретична физика. Но идеята за съществуването на Мултивселената отдавна се смята за научна възможност, въпреки че все още предизвиква активни дискусии и разрушителен дебат сред физиците. Тази опция напълно унищожава идеята колко вселени има в космоса.

Важно е да се има предвид, че Мултивселената не е теория, а по-скоро следствие от текущото разбиране на теоретичната физика. Това разграничение е от решаващо значение. Никой не махна с ръка и не каза: "Нека има Мултивселена!". Тази идея е извлечена от съвременни учения като квантовата механика и теорията на струните.

Мултивселена и квантова физика

Много хора знаят мисловния експеримент "Котката на Шрьодингер". Нейната същност се състои в това, че Ервин Шрьодингер, австрийски физик теоретик, посочи несъвършенството на квантовата механика.

Ученият предлага да си представи животно, което е поставено в затворена кутия. Ако го отворите, можете да разберете едно от двете състояния на котката. Но докато кутията е затворена, животното е или живо, или мъртво. Това доказва, че няма държава, която да съчетава живота и смъртта.

Всичко това изглежда невъзможно просто защото човешкото възприятие не може да го проумее.

Но това е съвсем реално според странните правила на квантовата механика. Пространството на всички възможности в него е огромно. Математически, квантово механичното състояние е сумата (или суперпозицията) на всички възможни състояния. В случая с "Котката на Шрьодингер" експериментът е суперпозиция на "мъртви" и "живи" позиции.

Но как да се тълкува това, така че да има някакъв практически смисъл? Популярен начин е да мислите за всички тези възможности по такъв начин, че да се наблюдава единственото "обективно вярно" състояние на котката. Човек обаче може също да се съгласи, че тези възможности са верни и че всички те съществуват в различни вселени.

Теория на струните

Това е най-обещаващата възможност за комбиниране на квантовата механика и гравитацията. Това е трудно, защото гравитацията е също толкова неописуема в малък мащаб, колкото са атомите и субатомните частици в квантовата механика.

Но теорията на струните, която казва, че всички фундаментални частици са изградени от мономерни елементи, описва всички известни сили на природата наведнъж. Те включват гравитация, електромагнетизъм и ядрени сили.

Математическата теория на струните обаче изисква поне десет физически измерения. Можем да наблюдаваме само четири измерения: височина, ширина, дълбочина и време. Следователно допълнителните измерения са скрити от нас.

За да можем да използваме теорията за обяснение на физическите явления, тези допълнителни изследвания са „уплътнени“ и твърде малки в малък мащаб.

Проблемът или особеността на теорията на струните е, че има много начини за извършване на компактификация. Всяко от тях води до създаването на вселена с различни физически закони, като различни маси на електрони и гравитационни константи. Има обаче и сериозни възражения срещу методологията за уплътняване. Следователно проблемът не е напълно решен.

Но очевидният въпрос е: в коя от тези възможности живеем? Теорията на струните не предоставя механизъм за определяне на това. Това го прави безполезен, защото не е възможно да се тества напълно. Но изследването на ръба на Вселената превърна тази грешка в функция.

Последици от Големия взрив

По време на най-ранната вселена е имало период на ускорено разширяване, наречен инфлация. Тя първоначално обясни защо сферата на Хъбъл е почти еднаква по температура. Въпреки това, инфлацията също прогнозира спектър от температурни колебания около това равновесие, което по-късно беше потвърдено от няколко космически кораба.

Въпреки че точните детайли на теорията все още се обсъждат горещо, инфлацията е широко приета от физиците. Изводът от тази теория обаче е, че трябва да има други обекти във Вселената, които все още се ускоряват. Поради квантовите флуктуации на пространство-времето, някои части от него никога няма да достигнат крайното състояние. Това означава, че пространството ще се разширява завинаги.

Този механизъм генерира безкраен брой вселени. Комбинирайки този сценарий с теорията на струните, има възможност всяка от тях да има различна компактификация на допълнителни измерения и следователно да има различни физически закони на Вселената.

Според учението за Мултивселената, предсказано от струнната теория и инфлацията, всички вселени живеят в едно и също физическо пространство и могат да се припокриват. Те неизбежно трябва да се сблъскат, оставяйки следи в космическото небе. Техният характер има широк диапазон - от студени или горещи точки на космическия микровълнов фон до аномални празнини в разпределението на галактиките.

Тъй като сблъсъкът с други вселени трябва да се случи в определена посока, всяка намеса се очаква да наруши хомогенността.

Някои учени ги търсят чрез аномалии в космическия микровълнов фон, последващото сияние от Големия взрив. Други са в гравитационни вълни, които се вълнуват през пространство-времето, когато масивни обекти преминават. Тези вълни могат директно да докажат съществуването на инфлация, което в крайна сметка укрепва подкрепата за теорията за Мултивселената.

Здравейте всички! Днес искам да споделя с вас моите впечатления от Вселената. Представете си, няма край, винаги е било интересно, но може ли това? От тази статия можете да научите за звездите, техните видове и живот, големия взрив, черните дупки, пулсарите и някои други важни неща.

е всичко, което съществува: пространство, материя, време, енергия. Включва всички планети, звезди и други космически тела.

- това е целият съществуващ материален свят, той е неограничен в пространството и времето и разнообразен във формите, които материята приема в процеса на своето развитие.

Вселената, изучавана от астрономията- това е част от материалния свят, която е достъпна за изследване с астрономически методи, които съответстват на достигнатото ниво на науката (тази част от Вселената понякога се нарича Метагалактика).

Метагалактиката е част от Вселената, достъпна за съвременните методи на изследване. Метагалактиката съдържа няколко милиарда.

Вселената е толкова огромна, че е невъзможно да се разберат нейните размери. Нека поговорим за Вселената: частта от нея, която можем да видим, се простира на повече от 1,6 милиона милиона милиона милиона километра и никой не знае колко е голяма отвъд видимото.

Много теории се опитват да обяснят как вселената е придобила сегашната си форма и от какво е възникнала. Според най-популярната теория, преди 13 милиарда години, той се е родил в резултат на гигантска експлозия.Време, пространство, енергия, материя – всичко това е възникнало в резултат на този феноменален взрив. Какво се е случило преди така наречения "голям взрив" е безсмислено да се говори, преди него не е имало нищо.

- според съвременните представи това е състоянието на Вселената в миналото (преди около 13 милиарда години), когато нейната средна плътност е била многократно по-висока от съвременната. С течение на времето плътността на Вселената намалява поради нейното разширяване.

Съответно, докато навлизаме по-дълбоко в миналото, плътността нараства, чак до момента, в който класическите представи за времето и пространството губят силата си. Този момент може да се приеме за начало на обратното броене. Времевият интервал от 0 до няколко секунди условно се нарича период на Големия взрив.

Субстанцията на Вселената в началото на този период получава колосални относителни скорости („експлодира“ и оттам и името).

Наблюдавано в наше време, доказателство за Големия взрив е стойността на концентрацията на хелий, водород и някои други леки елементи, космическото микровълново фоново лъчение, разпределението на нехомогенностите във Вселената (например галактики).

Астрономите смятат, че след Големия взрив Вселената е била невероятно гореща и пълна с радиация.

Атомните частици - протони, електрони и неутрони се образуват за около 10 секунди.

Самите атоми - атоми на хелий и водород - са се образували само няколкостотин хиляди години по-късно, когато Вселената се охлади и разшири значително по размер.

Ехо от Големия взрив.

Ако големият взрив се е случил преди 13 милиарда години, досега Вселената щеше да се е охладила до около 3 градуса по Келвин или 3 градуса над абсолютната нула.

Учените са регистрирали фонов радиошум с помощта на телескопи. Тези радиошумове в цялото звездно небе съответстват на тази температура и се считат за ехото от големия взрив, което все още достига до нас.

Според една от най-популярните научни легенди Исак Нютон видял ябълка да пада на земята и разбрал, че това се е случило под въздействието на гравитацията, излъчвана от самата Земя. Големината на тази сила зависи от масата на тялото.

Силата на гравитацията на ябълка, която има малка маса, не влияе на движението на нашата планета, Земята има голяма маса и тя привлича ябълката към себе си.

В космическите орбити силите на привличане задържат всички небесни тела.Луната се движи по орбитата на Земята и не се отдалечава от нея, в околослънчевите орбити гравитацията на Слънцето държи планетите, а Слънцето ги държи в позиция спрямо другите звезди, сила, която е много по-голяма от гравитационната сила.

Нашето Слънце е звезда, при това съвсем обикновена и със среден размер. Слънцето, подобно на всички други звезди, е топка от светещ газ и е като колосална пещ, която освобождава топлина, светлина и други форми на енергия. Слънчевата система се състои от планети, обикалящи около слънцето и, разбира се, самото слънце.

Други звезди, тъй като са много далеч от нас, изглеждат малки в небето, но всъщност някои от тях са стотици пъти по-големи от нашето Слънце в диаметър.

Звезди и галактики.

Астрономите определят местоположението на звездите, като ги поставят в съзвездия или спрямо тях. Съзвездие - това е група от звезди, видими в определена част от нощното небе, но не винаги, в действителност, разположени наблизо.

В звездните архипелази, наречени галактики, звездите са групирани в огромните пространства на космоса. Нашата Галактика, която се нарича Млечен път, включва Слънцето с всичките му планети.Нашата галактика далеч не е най-голямата, но е достатъчно голяма, за да си го представим.

Във връзка със скоростта на светлината във Вселената се измерват разстоянията, човечеството не знае нищо по-бързо от нея. Скоростта на светлината е 300 хиляди км/сек. Като светлинна година астрономите използват такава единица - това е разстоянието, което един светлинен лъч би изминал за една година, тоест 9,46 милиона милиона километра.

Проксима в съзвездието Кентавър е най-близката до нас звезда.Намира се на разстояние 4,3 светлинни години. Не я виждаме по начина, по който я гледаме, каквато беше преди повече от четири години. А светлината на Слънцето достига до нас за 8 минути и 20 секунди.

Формата на гигантско въртящо се колело с изпъкнала ос - главина, има Млечният път със стотици хиляди милиони звезди. Слънцето се намира на 250 хиляди светлинни години от оста си - по-близо до ръба на това колело. Около центъра на Галактиката Слънцето се върти по своята орбита за 250 милиона години.

Нашата Галактика е една от многото и никой не знае колко са. Вече са открити над един милиард галактики и много милиони звезди във всяка от тях. На стотици милиони светлинни години от земните жители са най-отдалечените от вече известните галактики.

Ние надникваме в най-далечното минало на Вселената, изучавайки ги. Всички галактики се отдалечават от нас и една от друга. Изглежда, че Вселената все още се разширява и Големият взрив е нейното начало.

Какви са звездите?

Звездите са топки от лек газ (плазма), подобни на Слънцето.Образуват се от прахо-газова среда (предимно от хелий и водород), поради гравитационна нестабилност.

Звездите са различни, но веднъж възникнали всички и след милиони години ще изчезнат. Нашето Слънце е на почти 5 милиарда години и според астрономите ще издържи още толкова време, след което ще започне да умира.

слънце - това е една звезда, много други звезди са двоични, т.е. всъщност се състоят от две звезди, които се въртят една около друга.Астрономите познават също тройни и така наречените множествени звезди, които се състоят от множество звездни тела.

Свръхгигантите са най-големите звезди.

Антарес, 350 пъти по-голям от диаметъра на Слънцето, е една от тези звезди. Всички свръхгиганти обаче имат много ниска плътност. Гигантите са по-малки звезди с диаметър от 10 до 100 пъти по-голям от този на Слънцето.

Тяхната плътност също е ниска, но е по-голяма от тази на свръхгигантите. Повечето видими звезди, включително Слънцето, се класифицират като звезди от главната последователност или средни звезди. Диаметърът им може да бъде десет пъти по-малък или десет пъти по-голям от диаметъра на Слънцето.

Те се наричат ​​червени джуджета най-малките звезди от главната последователност и бели джуджета - наричат ​​още по-малки тела, които вече не принадлежат към звездите от главната последователност.

Белите джуджета (с размерите на нашите) са изключително плътни, но много тъмни. Тяхната плътност е много милиони пъти по-голяма от плътността на водата. Само в Млечния път могат да съществуват до 5 милиарда бели джуджета, въпреки че досега учените са открили само няколкостотин от тях.

Например, нека гледаме видео, сравняващо размерите на звездите.

Звезден живот.

Всяка звезда, както споменахме по-рано, се ражда от облак от прах и водород. Вселената е пълна с такива облаци.

Образуването на звезда започва, когато под въздействието на някаква друга (неразбираема) сила и под въздействието на гравитацията, както казват астрономите, настъпва колапс или „колапс“ на небесно тяло: облакът започва да се върти и неговият център загрява се. Можете да видите еволюцията на звездите.

Ядрените реакции започват, когато температурата в звезден облак достигне милион градуса.

По време на тези реакции ядрата на водородните атоми се комбинират и образуват хелий. Енергията, произведена от реакциите, се освобождава под формата на светлина и топлина и светва нова звезда.

Звезден прах и остатъчни газове се наблюдават около нови звезди. От тази материя са се образували планетите около нашето Слънце. Със сигурност подобни планети са се формирали около други звезди и вероятно има някои форми на живот на много планети, чието откриване човечеството не знае.

Звездни експлозии.

Съдбата на една звезда до голяма степен зависи от нейната маса. Когато звезда като нашето Слънце използва своето водородно „гориво“, хелиевата обвивка се свива и външните слоеве се разширяват.

Звездата се превръща в червен гигант на този етап от своето съществуване.След това, с течение на времето, неговите външни слоеве рязко се отклоняват и оставят след себе си само малко ярко ядро ​​на звезда - бяло джудже. черно джудже(огромна въглеродна маса) звездата става, като постепенно се охлажда.

По-драматична съдба очаква звезди с маса, няколко пъти по-голяма от масата на Земята.

Те се превръщат в свръхгиганти, много по-големи от червените гиганти, това се случва, когато тяхното ядрено гориво се изчерпва поради това, което представляват, и се разширяват, ставайки толкова огромни.

След това, под въздействието на гравитацията, има рязък колапс на техните ядра. Освободената енергия разбива звездата на парчета с невъобразима експлозия.

Астрономите наричат ​​такава експлозия свръхнова.Свръхнова блести милиони пъти по-ярко от Слънцето за известно време. За първи път от 383 години, през февруари 1987 г., свръхнова от близка галактика беше видима с просто око от Земята.

В зависимост от първоначалната маса на звездата, свръхнова може да остави след себе си малко тяло, наречено неутронна звезда. С диаметър не повече от няколко десетки километра, такава звезда се състои от твърди неутрони, поради което плътността й е многократно по-висока от огромната плътност на белите джуджета.

Черни дупки.

Силата на колапс на ядрото при някои свръхнови е толкова голяма, че компресията на материята практически не води до нейното изчезване. Вместо материя остава парче космическо пространство с невероятно висока гравитация. Такава област се нарича черна дупка, нейната сила е толкова мощна, че привлича всичко в себе си.

Черните дупки не могат да се видят поради тяхната природа. Астрономите обаче смятат, че са ги локализирали.

Астрономите търсят системи от двойни звезди с мощно излъчване и смятат, че то възниква от излизането на материя в черна дупка, придружено от температури на нагряване от милиони градуси.

В съзвездието Лебед (т.нар. черна дупка Лебед X-1) е открит такъв източник на радиация. Някои учени смятат, че освен черни дупки има и бели. Тези бели дупки възникват на мястото, където събраната материя се подготвя да образува нови звездни тела.

Вселената също е изпълнена с мистериозни образувания, наречени квазари. Вероятно това са ядрата на далечни галактики, които светят ярко и отвъд тях не виждаме нищо във Вселената.

Малко след формирането на Вселената тяхната светлина започна да се движи в нашата посока. Учените смятат, че енергията, равна на тази на квазарите, може да дойде само от космически дупки.

Пулсарите са не по-малко мистериозни.Пулсарите редовно излъчват лъчи на формираща енергия. Те, според учените, са звезди, които се въртят бързо и от тях излизат светлинни лъчи, като от космически маяци.

Бъдещето на Вселената.

Каква е съдбата на нашата вселена никой не знае. Изглежда, че все още се разширява след първоначалната експлозия. В много далечно бъдеще са възможни два сценария.

Според първия,теорията за откритото пространство, Вселената ще се разширява, докато цялата енергия се изразходва за всички звезди и галактиките престанат да съществуват.

Второ - теорията за затвореното пространство, според която, разширяването на Вселената някога ще спре, тя отново ще започне да се свива и ще се свива, докато изчезне в процеса.

Учените нарекоха този процес по аналогия с големия взрив - голямо компресиране. Резултатът може да бъде нов голям взрив, създаващ нова вселена.

Значи всичко е имало начало и ще има край, само какъв, това никой не знае...

Обикновено, когато говорят за размера на Вселената, те имат предвид локален фрагмент от Вселената (Вселената), който е достъпен за нашето наблюдение.

Това е т. нар. наблюдаема вселена – област от космоса, видима за нас от Земята.

И тъй като възрастта на Вселената е около 13 800 000 000 години, в която и посока да погледнем, виждаме светлина, която е достигнала до нас за 13,8 милиарда години.

Така че, въз основа на това, логично е да се мисли, че наблюдаваната вселена трябва да бъде 13,8 x 2 = 27 600 000 000 светлинни години в диаметър.

Но не е! Защото пространството се разширява с времето. И тези далечни обекти, които излъчваха светлина преди 13,8 милиарда години, летяха още по-далеч през това време. Днес те вече са на повече от 46,5 милиарда светлинни години. Удвоявайки това, получаваме 93 милиарда светлинни години.

Така реалният диаметър на наблюдаваната Вселена е 93 милиарда sv. години.

Визуално (сферично) представяне на триизмерната структура на наблюдаваната вселена, както се вижда от нашата позиция (центъра на кръга).

бели линииграниците на наблюдаемата вселена са маркирани.
Петна от светлина- това са купове от купове галактики - суперкупове (суперкуп) - най-големите известни структури в космоса.
Мащабна лента:едно деление отгоре - 1 милиард светлинни години, отдолу - 1 милиард парсека.
Нашата къща (в центъра)тук означен като Свръхкуп Дева (Свръхклъстер Дева) е система, която включва десетки хиляди галактики, включително нашата собствена - Млечният път (Млечният път).

По-визуално представяне на мащаба на наблюдаваната вселена дава следното изображение:

Местоположение на Земята в наблюдаемата Вселена - серия от осем карти

от ляво на дясно горния ред:Земя - Слънчева система - Най-близки звезди - Галактика Млечен път, долния ред:Местна група галактики - Куп Дева - Местен Суперкуп - Наблюдаема (наблюдаема) Вселена.

За да усетите и осъзнаете по-добре за какви колосални, несравними с нашите земни представи, мащаби става дума, си струва да видите увеличено изображение на тази веригав медиен зрител .

Какво може да се каже за цялата вселена? Размерът на цялата Вселена (Вселената, Метавселената) трябва да е много по-голям!

Но каква е цялата тази Вселена и как работи, все още остава загадка за нас ...

Ами центърът на Вселената? Наблюдаваната вселена има център - това сме ние!Ние сме в центъра на наблюдаемата вселена, защото наблюдаваната вселена е просто парче пространство, както се вижда от Земята.

И точно както от висока кула виждаме кръгла зона, центрирана върху самата кула, ние също виждаме област от пространството, центрирана далеч от наблюдателя. Всъщност, за да бъдем по-точни, всеки от нас е центърът на собствената си наблюдаема вселена.

Но това не означава, че сме в центъра на цялата Вселена, както кулата в никакъв случай не е центърът на света, а само центърът на онова късче от света, което се вижда от нея - до хоризонта.

Същото важи и за наблюдаваната вселена.

Когато погледнем нагоре към небето, виждаме светлина, която лети към нас в продължение на 13,8 милиарда години от места, които вече са на 46,5 милиарда светлинни години.

Ние не виждаме това, което е отвъд този хоризонт.

Знаете ли, че вселената, която наблюдаваме, има доста определени граници? Ние сме свикнали да свързваме Вселената с нещо безкрайно и неразбираемо. Но съвременната наука на въпроса за "безкрайността" на Вселената предлага съвсем различен отговор на такъв "очевиден" въпрос.

Според съвременните концепции размерът на наблюдаваната Вселена е приблизително 45,7 милиарда светлинни години (или 14,6 гигапарсека). Но какво означават тези числа?

Първият въпрос, който идва на ум на обикновения човек е как Вселената изобщо не може да бъде безкрайна? Изглежда безспорно е, че вместилището на всичко, което съществува около нас, не трябва да има граници. Ако тези граници съществуват, какво изобщо представляват?

Да предположим, че някой астронавт е летял до границите на Вселената. Какво ще види пред себе си? Плътна стена? Противопожарна преграда? И какво стои зад него - празнота? Друга вселена? Но може ли празнотата или друга Вселена да означава, че сме на границата на Вселената? Това не означава, че няма "нищо". Пустотата и друга Вселена също е „нещо“. Но Вселената е това, което съдържа абсолютно всичко „нещо“.

Стигаме до абсолютно противоречие. Оказва се, че границата на Вселената трябва да скрие от нас нещо, което не трябва. Или границата на Вселената трябва да огради „всичко“ от „нещо“, но това „нещо“ също трябва да бъде част от „всичко“. Изобщо пълен абсурд. Тогава как учените могат да претендират за крайния размер, маса и дори възраст на нашата вселена? Тези стойности, макар и невъобразимо големи, все още са крайни. Науката спори ли с очевидното? За да се справим с това, нека първо да разгледаме как хората са стигнали до съвременното разбиране за Вселената.

Разширяване на границите

От незапомнени времена хората се интересуват от това какъв е светът около тях. Не можете да дадете примери за трите кита и други опити на древните да обяснят Вселената. Като правило, в крайна сметка всичко се свеждаше до факта, че основата на всички неща е земната твърд. Дори във времената на античността и средновековието, когато астрономите са имали обширни познания за законите на движение на планетите в "неподвижната" небесна сфера, Земята остава центърът на Вселената.

Естествено, дори в Древна Гърция е имало хора, които са вярвали, че Земята се върти около Слънцето. Имаше и такива, които говореха за многото светове и безкрайността на Вселената. Но конструктивни обосновки за тези теории възникнаха едва в края на научната революция.

През 16 век полският астроном Николай Коперник прави първия голям пробив в познанието за Вселената. Той категорично доказа, че Земята е само една от планетите, въртящи се около Слънцето. Такава система значително опрости обяснението на такова сложно и сложно движение на планетите в небесната сфера. В случай на неподвижна Земя астрономите трябваше да измислят всякакви гениални теории, за да обяснят това поведение на планетите. От друга страна, ако се приеме, че Земята е подвижна, тогава обяснението за такива сложни движения идва естествено. Така в астрономията се затвърди нова парадигма, наречена "хелиоцентризъм".

Много слънца

Но дори и след това астрономите продължиха да ограничават Вселената до „сферата на неподвижните звезди“. До 19-ти век те не са могли да оценят разстоянието до светилата. В продължение на няколко века астрономите безуспешно се опитват да открият отклонения в положението на звездите спрямо орбиталното движение на Земята (годишни паралакси). Инструментите от онези времена не позволяваха толкова точни измервания.

Накрая, през 1837 г. руско-германският астроном Василий Струве измерва паралакса. Това бележи нова стъпка в разбирането на мащаба на космоса. Сега учените могат спокойно да кажат, че звездите са далечни подобия на Слънцето. И нашето светило вече не е центърът на всичко, а равностоен „жител“ на безкраен звезден куп.

Астрономите се доближиха още повече до разбирането на мащаба на Вселената, защото разстоянията до звездите се оказаха наистина чудовищни. Дори размерът на орбитите на планетите изглеждаше незначителен в сравнение с това нещо. След това беше необходимо да се разбере как са концентрирани звездите.

Много млечни пътища

Още през 1755 г. известният философ Имануел Кант предусеща основите на съвременното разбиране за едромащабната структура на Вселената. Той предположи, че Млечният път е огромен въртящ се звезден куп. На свой ред, много наблюдаеми мъглявини също са по-далечни "млечни пътища" - галактики. Въпреки това до 20-ти век астрономите се придържаха към факта, че всички мъглявини са източници на звездообразуване и са част от Млечния път.

Ситуацията се промени, когато астрономите се научиха да измерват разстоянията между галактиките с помощта на. Абсолютната яркост на звездите от този тип е строго зависима от периода на тяхната променливост. Сравнявайки абсолютната им светимост с видимата, е възможно да се определи разстоянието до тях с висока точност. Този метод е разработен в началото на 20 век от Einar Hertzschrung и Harlow Shelpie. Благодарение на него съветският астроном Ернст Епик през 1922 г. определя разстоянието до Андромеда, което се оказва с порядък по-голямо от размера на Млечния път.

Едуин Хъбъл продължи начинанието на Epic. Чрез измерване на яркостта на цефеидите в други галактики, той измерва разстоянието до тях и го сравнява с червеното отместване в техните спектри. Така през 1929 г. той разработва своя известен закон. Работата му окончателно опровергава утвърденото мнение, че Млечният път е ръбът на Вселената. Сега тя беше една от многото галактики, които някога са я смятали за неразделна част. Хипотезата на Кант се потвърждава почти два века след нейното развитие.

Впоследствие връзката между разстоянието на галактиката от наблюдателя и скоростта на нейното отдалечаване от наблюдателя, открита от Хъбъл, направи възможно съставянето на пълна картина на мащабната структура на Вселената. Оказа се, че галактиките са само малка част от него. Те се свързаха в клъстери, клъстерите в суперклъстери. На свой ред суперкуповете се сгъват в най-големите познати структури във Вселената - нишки и стени. Тези структури, съседни на огромни суперкухини () и представляват мащабна структура на известната в момента вселена.

Привидна безкрайност

От изложеното по-горе следва, че само за няколко века науката постепенно е преминала от геоцентризма към модерното разбиране за Вселената. Това обаче не дава отговор защо ограничаваме вселената днес. В крайна сметка досега ставаше въпрос само за мащаба на космоса, а не за самата му природа.

Първият, който реши да оправдае безкрайността на Вселената, беше Исак Нютон. След като откри закона за всемирното притегляне, той вярваше, че ако пространството беше ограничено, всички негови тела рано или късно ще се слеят в едно цяло. Преди него, ако някой е изразил идеята за безкрайността на Вселената, то е било само във философски ключ. Без никаква научна обосновка. Пример за това е Джордано Бруно. Между другото, подобно на Кант, той изпревари науката с много векове. Той пръв заявява, че звездите са далечни слънца, а около тях се въртят и планети.

Изглежда, че самият факт на безкрайността е доста разумен и очевиден, но повратните моменти в науката на 20-ти век разклатиха тази „истина“.

Стационарна Вселена

Първата значителна стъпка към разработването на съвременен модел на Вселената е направена от Алберт Айнщайн. Известният физик представя своя модел на стационарната Вселена през 1917 г. Този модел се основава на общата теория на относителността, разработена от него година по-рано. Според неговия модел Вселената е безкрайна във времето и ограничена в пространството. Но в края на краищата, както беше отбелязано по-рано, според Нютон вселена с краен размер трябва да се разпадне. За да направи това, Айнщайн въвежда космологичната константа, която компенсира гравитационното привличане на отдалечени обекти.

Колкото и парадоксално да звучи, Айнщайн не ограничава самата ограниченост на Вселената. Според него Вселената е затворена обвивка на хиперсфера. Аналогия е повърхността на обикновена триизмерна сфера, например глобус или Земята. Колкото и пътешественик да обикаля Земята, той никога няма да стигне до нейния край. Това обаче не означава, че Земята е безкрайна. Пътешественикът просто ще се върне на мястото, откъдето е започнал пътуването си.

На повърхността на хиперсферата

По същия начин космически скитник, преодолявайки Вселената на Айнщайн на звезден кораб, може да се върне обратно на Земята. Само че този път скитникът ще се движи не по двумерната повърхност на сферата, а по триизмерната повърхност на хиперсферата. Това означава, че Вселената има краен обем, а оттам и краен брой звезди и маса. Вселената обаче няма граници или никакъв център.

Айнщайн стига до такива заключения, свързвайки пространството, времето и гравитацията в известната си теория. Преди него тези понятия се смятаха за отделни, поради което пространството на Вселената беше чисто евклидово. Айнщайн доказа, че самата гравитация е кривина на пространство-времето. Това коренно променя ранните представи за природата на Вселената, основани на класическата Нютонова механика и Евклидова геометрия.

Разширяваща се Вселена

Дори самият откривател на "новата вселена" не е бил чужд на заблудите. Айнщайн, въпреки че ограничава Вселената в пространството, той продължава да я смята за статична. Според неговия модел Вселената е била и си остава вечна, а нейният размер винаги остава същият. През 1922 г. съветският физик Александър Фридман значително разширява този модел. Според неговите изчисления Вселената изобщо не е статична. Може да се разширява или свива с времето. Трябва да се отбележи, че Фридман стигна до такъв модел въз основа на същата теория на относителността. Той успя да приложи тази теория по-правилно, заобикаляйки космологичната константа.

Алберт Айнщайн не приема веднага подобна „корекция“. На помощ на този нов модел дойде споменатото по-рано откритие на Хъбъл. Намаляването на галактиките неоспоримо доказа факта за разширяването на Вселената. Така че Айнщайн трябваше да признае грешката си. Сега Вселената има определена възраст, която зависи строго от константата на Хъбъл, която характеризира скоростта на нейното разширяване.

По-нататъшно развитие на космологията

Докато учените се опитваха да разрешат този проблем, бяха открити много други важни компоненти на Вселената и бяха разработени различни нейни модели. Така през 1948 г. Георгий Гамов въвежда хипотезата за „горещата вселена“, която по-късно ще се превърне в теорията за големия взрив. Откритието през 1965 г. потвърждава подозренията му. Сега астрономите можеха да наблюдават светлината, идваща от момента, в който Вселената стана прозрачна.

Тъмната материя, предсказана през 1932 г. от Фриц Цвики, беше потвърдена през 1975 г. Тъмната материя всъщност обяснява самото съществуване на галактиките, галактическите купове и самата структура на Вселената като цяло. Така учените научиха, че по-голямата част от масата на Вселената е напълно невидима.

Накрая, през 1998 г., по време на изследването на разстоянието до, беше открито, че Вселената се разширява с ускорение. Тази следваща повратна точка в науката даде началото на съвременното разбиране за природата на Вселената. Въведен от Айнщайн и опроверган от Фридман, космологичният коефициент отново намира своето място в модела на Вселената. Наличието на космологичен коефициент (космологична константа) обяснява ускореното му разширяване. За да се обясни наличието на космологична константа, беше въведено понятието - хипотетично поле, съдържащо по-голямата част от масата на Вселената.

Сегашната идея за размера на наблюдаваната вселена

Настоящият модел на Вселената се нарича още ΛCDM модел. Буквата "Λ" означава наличието на космологичната константа, която обяснява ускореното разширяване на Вселената. „CDM“ означава, че Вселената е изпълнена със студена тъмна материя. Последните проучвания показват, че константата на Хъбъл е около 71 (km/s)/Mpc, което съответства на възрастта на Вселената от 13,75 милиарда години. Знаейки възрастта на Вселената, можем да оценим размера на нейната наблюдаема област.

Според теорията на относителността информацията за който и да е обект не може да достигне до наблюдателя със скорост, по-голяма от скоростта на светлината (299792458 m/s). Оказва се, че наблюдателят вижда не просто обект, а неговото минало. Колкото по-далеч е обектът от него, толкова по-далечно минало изглежда. Например, гледайки Луната, виждаме такава, каквато е била преди малко повече от секунда, Слънцето - преди повече от осем минути, най-близките звезди - години, галактики - преди милиони години и т.н. В стационарния модел на Айнщайн Вселената няма възрастова граница, което означава, че нейната наблюдаема област също не е ограничена от нищо. Наблюдателят, въоръжен с все по-модерни астрономически инструменти, ще наблюдава все по-далечни и древни обекти.

Със съвременния модел на Вселената имаме различна картина. Според него Вселената има възраст, а оттам и граница на наблюдение. Тоест от раждането на Вселената нито един фотон не би имал време да измине разстояние, по-голямо от 13,75 милиарда светлинни години. Оказва се, че можем да кажем, че наблюдаваната Вселена е ограничена от наблюдателя от сферична област с радиус от 13,75 милиарда светлинни години. Това обаче не е съвсем вярно. Не забравяйте за разширяването на пространството на Вселената. Докато фотонът достигне наблюдателя, обектът, който го е излъчил, вече ще бъде на 45,7 милиарда светлинни години от нас. години. Този размер е хоризонтът на частиците и е границата на наблюдаваната Вселена.

Над хоризонта

И така, размерът на наблюдаваната вселена е разделен на два типа. Видимият размер, наричан още радиус на Хъбъл (13,75 милиарда светлинни години). И реалният размер, наречен хоризонт на частиците (45,7 милиарда светлинни години). Важно е, че и двата хоризонта изобщо не характеризират реалния размер на Вселената. Първо, те зависят от позицията на наблюдателя в пространството. Второ, те се променят с времето. В случая на модела ΛCDM, хоризонтът на частиците се разширява със скорост, по-голяма от хоризонта на Хъбъл. На въпроса дали тази тенденция ще се промени в бъдеще, съвременната наука не дава отговор. Но ако приемем, че Вселената продължава да се разширява с ускорение, тогава всички онези обекти, които виждаме сега, рано или късно ще изчезнат от нашето „зрително поле“.

Досега най-далечната светлина, наблюдавана от астрономите, е CMB. Разглеждайки го, учените виждат Вселената такава, каквато е била 380 000 години след Големия взрив. В този момент Вселената се охлади толкова много, че успя да излъчи свободни фотони, които днес се улавят с помощта на радиотелескопи. По това време във Вселената не е имало звезди или галактики, а само непрекъснат облак от водород, хелий и незначително количество други елементи. От нехомогенностите, наблюдавани в този облак, впоследствие ще се образуват галактически купове. Оказва се, че точно тези обекти, които ще се образуват от нееднородностите на космическото микровълново фоново лъчение, са разположени най-близо до хоризонта на частиците.

Истински граници

Дали вселената има истински, ненаблюдаеми граници все още е обект на псевдонаучни спекулации. По един или друг начин всички се сближават с безкрайността на Вселената, но тълкуват тази безкрайност по напълно различни начини. Някои смятат Вселената за многоизмерна, където нашата „локална“ триизмерна Вселена е само един от нейните слоеве. Други казват, че Вселената е фрактална, което означава, че нашата локална Вселена може да е частица от друга. Не забравяйте за различните модели на Мултивселената с нейните затворени, отворени, паралелни вселени, дупки на червеи. И още много, много различни версии, чийто брой е ограничен само от човешкото въображение.

Но ако включим студения реализъм или просто се отдалечим от всички тези хипотези, тогава можем да предположим, че нашата Вселена е безкраен хомогенен контейнер от всички звезди и галактики. Освен това във всяка много отдалечена точка, независимо дали е на милиарди гигапарсеки от нас, всички условия ще бъдат абсолютно еднакви. В този момент хоризонтът на частиците и сферата на Хъбъл ще бъдат абсолютно еднакви със същото реликтово излъчване на ръба им. Наоколо ще има същите звезди и галактики. Интересното е, че това не противоречи на разширяването на Вселената. В края на краищата не само Вселената се разширява, но и самото й пространство. Фактът, че в момента на големия взрив Вселената е възникнала от една точка само показва, че безкрайно малките (на практика нула) размери, които са били тогава, сега са се превърнали в невъобразимо големи. В бъдеще ще използваме тази хипотеза, за да разберем ясно мащаба на наблюдаваната Вселена.

Визуално представяне

Различни източници предоставят всякакви визуални модели, които позволяват на хората да осъзнаят мащаба на Вселената. Не е достатъчно обаче да осъзнаем колко необятен е космосът. Важно е да разберем как всъщност се проявяват такива понятия като хоризонта на Хъбъл и хоризонта на частиците. За да направите това, нека си представим нашия модел стъпка по стъпка.

Да забравим, че съвременната наука не знае за „чуждата“ област на Вселената. Като изхвърлим версиите за мултивселените, фракталната Вселена и другите й „разновидности“, нека си представим, че тя е просто безкрайна. Както беше отбелязано по-рано, това не противоречи на разширяването на неговото пространство. Разбира се, вземаме предвид факта, че неговата сфера на Хъбъл и сферата на частиците са съответно 13,75 и 45,7 милиарда светлинни години.

Мащабът на Вселената

Натиснете бутона СТАРТ и открийте един нов, непознат свят!
Като начало, нека се опитаме да осъзнаем колко големи са универсалните мащаби. Ако сте обикаляли нашата планета, добре можете да си представите колко голяма е Земята за нас. Сега си представете нашата планета като зърно от елда, което се движи в орбита около динята-Слънце, с размерите на половин футболно игрище. В този случай орбитата на Нептун ще съответства на размера на малък град, площта - на Луната, площта на границата на влиянието на Слънцето - на Марс. Оказва се, че нашата Слънчева система е толкова по-голяма от Земята, колкото Марс е по-голям от елда! Но това е само началото.

Сега си представете, че тази елда ще бъде нашата система, чийто размер е приблизително равен на един парсек. Тогава Млечният път ще бъде с размерите на два футболни стадиона. Това обаче няма да ни е достатъчно. Ще трябва да намалим Млечния път до сантиметър. По някакъв начин ще прилича на пяна от кафе, обвита във водовъртеж в средата на черното като кафе междугалактическо пространство. На двадесет сантиметра от него има същото спираловидно "бебе" - мъглявината Андромеда. Около тях ще има рояк от малки галактики в нашия местен куп. Видимият размер на нашата Вселена ще бъде 9,2 километра. Дойдохме да разберем универсалните измерения.

Вътре в универсалния балон

За нас обаче не е достатъчно да разберем самия мащаб. Важно е да осъзнаем Вселената в динамика. Представете си себе си като гиганти, за които Млечният път има сантиметър диаметър. Както отбелязахме току-що, ще се окажем вътре в топка с радиус 4,57 и диаметър 9,24 километра. Представете си, че можем да се реем вътре в тази топка, да пътуваме, преодолявайки цели мегапарсеки за секунда. Какво ще видим, ако нашата вселена е безкрайна?

Разбира се, пред нас ще се появят безброй всякакви галактики. Елипсовидна, спираловидна, неправилна. Някои райони ще гъмжат от тях, други ще са празни. Основната характеристика ще бъде, че визуално всички те ще бъдат неподвижни, докато ние ще бъдем неподвижни. Но веднага щом направим крачка, самите галактики ще започнат да се движат. Например, ако можем да видим микроскопичната Слънчева система в сантиметровия Млечен път, можем да наблюдаваме нейното развитие. След като се отдалечим от нашата галактика с 600 метра, ще видим протозвездата Слънце и протопланетарния диск по време на формирането. Приближавайки се до него, ще видим как се появява Земята, ражда се животът и се появява човекът. По същия начин ще видим как галактиките се променят и движат, докато се отдалечаваме от тях или ги приближаваме.

Следователно, в колкото по-далечни галактики надникнем, толкова по-древни ще бъдат те за нас. Така че най-отдалечените галактики ще бъдат разположени на повече от 1300 метра от нас, а на границата на 1380 метра вече ще видим реликтово излъчване. Вярно, това разстояние ще бъде въображаемо за нас. Въпреки това, когато се приближим до CMB, ще видим интересна картина. Естествено, ще наблюдаваме как галактиките ще се формират и развиват от първоначалния облак от водород. Когато стигнем до една от тези формирани галактики, ще разберем, че сме преодоляли изобщо не 1,375 километра, а цели 4,57.

Намаляване на размера

В резултат на това ще увеличим още повече по размер. Сега можем да поставим цели празнини и стени в юмрука. Така ще се окажем в един доста малък балон, от който е невъзможно да излезем. Не само, че разстоянието до обектите на ръба на балона ще се увеличи, когато се приближат, но самият ръб ще се движи за неопределено време. Това е целият смисъл на размера на наблюдаваната вселена.

Колкото и голяма да е Вселената, за наблюдателя тя винаги ще си остане ограничен балон. Наблюдателят винаги ще бъде в центъра на този балон, всъщност той е неговият център. Опитвайки се да стигне до някакъв обект на ръба на балона, наблюдателят ще измести центъра му. Докато приближавате обекта, този обект ще се отдалечава все повече и повече от ръба на балона и в същото време ще се променя. Например, от безформен водороден облак, той ще се превърне в пълноценна галактика или по-нататък в галактически клъстер. Освен това пътят до този обект ще се увеличи, когато се приближите до него, тъй като самото околно пространство ще се промени. Когато стигнем до този обект, ще го преместим само от ръба на балона към центъра му. На ръба на Вселената реликтовото лъчение също ще трепти.

Ако приемем, че Вселената ще продължи да се разширява с ускорена скорост, а след това, намирайки се в центъра на балона и извивайки времето за милиарди, трилиони и дори по-високи порядъци години напред, ще забележим още по-интересна картина. Въпреки че нашият балон също ще се увеличи по размер, мутиращите му компоненти ще се отдалечат от нас още по-бързо, напускайки ръба на този балон, докато всяка частица от Вселената се разсее в своя самотен балон без възможността да взаимодейства с други частици.

И така, съвременната наука не разполага с информация какви са реалните измерения на Вселената и дали тя има граници. Но знаем със сигурност, че наблюдаваната Вселена има видима и истинска граница, наречена съответно радиус на Хъбъл (13,75 милиарда светлинни години) и радиус на частиците (45,7 милиарда светлинни години). Тези граници са напълно зависими от позицията на наблюдателя в пространството и се разширяват с времето. Ако радиусът на Хъбъл се разширява строго със скоростта на светлината, тогава разширяването на хоризонта на частиците се ускорява. Въпросът дали неговото ускорение на хоризонта на частиците ще продължи и ще се промени към свиване, остава отворен.

Какво знаем за Вселената, какъв е Космосът? Вселената е безграничен свят, който е труден за разбиране от човешкия ум, който изглежда нереален и нематериален. Всъщност ние сме заобиколени от материя, безгранична в пространството и времето, способна да приема различни форми. За да се опитаме да разберем истинския мащаб на космическото пространство, как работи Вселената, структурата на Вселената и процесите на еволюция, ще трябва да прекрачим прага на собствения си мироглед, да погледнем на света около нас от различен ъгъл, отвътре.

Формирането на Вселената: Първи стъпки

Пространството, което наблюдаваме с телескопи, е само част от звездната Вселена, така наречената Мегагалактика. Параметрите на космологичния хоризонт на Хъбъл са колосални - 15-20 милиарда светлинни години. Тези данни са приблизителни, тъй като в процеса на еволюция Вселената непрекъснато се разширява. Разширяването на Вселената става чрез разпространение на химически елементи и космическо микровълново фоново лъчение. Структурата на Вселената непрекъснато се променя. В космоса възникват клъстери от галактики, обекти и тела на Вселената са милиарди звезди, които образуват елементи на близкия космос - звездни системи с планети и спътници.

Къде е началото? Как е възникнала Вселената? Предполага се, че възрастта на Вселената е 20 милиарда години. Възможно е горещата и плътна протоматерия да е станала източник на космическа материя, чийто клъстер в определен момент е избухнал. Най-малките частици, образувани в резултат на експлозията, се разпръснаха във всички посоки и продължават да се отдалечават от епицентъра в наше време. Теорията за Големия взрив, която сега доминира в научната общност, е най-точното описание на процеса на формиране на Вселената. Веществото, възникнало в резултат на космически катаклизъм, беше хетерогенна маса, състояща се от най-малките нестабилни частици, които, сблъсквайки се и разпръсквайки се, започнаха да взаимодействат помежду си.

Големият взрив е теория за произхода на Вселената, обясняваща нейното образуване. Според тази теория първоначално е имало определено количество материя, което в резултат на определени процеси е експлодирало с колосална сила, разпръсквайки маса майка в околното пространство.

Известно време по-късно, според космическите стандарти - един миг, според земното летоброене - милиони години, е настъпил етапът на материализиране на космоса. От какво е направена Вселената? Разпръснатата материя започна да се концентрира в големи и малки съсиреци, на мястото на които впоследствие започнаха да се появяват първите елементи на Вселената, огромни газови маси - разсадника на бъдещите звезди. В повечето случаи процесът на формиране на материални обекти във Вселената се обяснява със законите на физиката и термодинамиката, но има редица моменти, които все още не могат да бъдат обяснени. Например, защо в една част от пространството разширяващата се субстанция е концентрирана повече, докато в друга част на Вселената материята е много разредена. Отговори на тези въпроси могат да бъдат получени само когато стане ясен механизмът на образуване на космически обекти, големи и малки.

Сега процесът на формиране на Вселената се обяснява с действието на законите на Вселената. Гравитационната нестабилност и енергия в различни области предизвикаха образуването на протозвезди, които от своя страна под въздействието на центробежните сили и гравитацията образуваха галактики. С други думи, докато материята продължаваше и продължава да се разширява, процесите на компресия започнаха под въздействието на гравитационните сили. Частици от газови облаци започнаха да се концентрират около въображаемия център, като в крайна сметка образуваха ново уплътнение. Строителният материал в тази гигантска строителна площадка е молекулярен водород и хелий.

Химическите елементи на Вселената са първичният строителен материал, от който впоследствие са се образували обектите на Вселената.

Освен това започва да действа законът на термодинамиката, активират се процесите на гниене и йонизация. Молекулите на водорода и хелия се разпадат на атоми, от които под въздействието на гравитационните сили се образува ядрото на протозвезда. Тези процеси са законите на Вселената и са приели формата на верижна реакция, протичаща във всички отдалечени краища на Вселената, изпълвайки Вселената с милиарди, стотици милиарди звезди.

Еволюция на Вселената: Акценти

Днес в научните среди съществува хипотезата за цикличността на състоянията, от които е изтъкана историята на Вселената. Възникнали в резултат на експлозията на протоматерията, газовите натрупвания се превърнаха в разсадник за звезди, които на свой ред образуваха множество галактики. Достигнала обаче определена фаза, материята във Вселената започва да се стреми към първоначалното си, концентрирано състояние, т.е. Експлозията и последващото разширяване на материята в космоса са последвани от компресия и връщане в свръхплътно състояние, в началната точка. Впоследствие всичко се повтаря, раждането е последвано от финала и така в продължение на много милиарди години, ad infinitum.

Началото и краят на Вселената в съответствие с цикличния характер на еволюцията на Вселената

Но след като пропуснахме темата за формирането на Вселената, която остава открит въпрос, трябва да преминем към структурата на Вселената. Още през 30-те години на ХХ век става ясно, че космическото пространство е разделено на региони - галактики, които са огромни образувания, всяка със собствено звездно население. Галактиките обаче не са статични обекти. Скоростта на разширяване на галактиките от въображаемия център на Вселената непрекъснато се променя, както се вижда от сближаването на едни и отдалечаването на други една от друга.

Всички тези процеси, от гледна точка на продължителността на земния живот, протичат много бавно. От гледна точка на науката и тези хипотези всички еволюционни процеси протичат бързо. Условно еволюцията на Вселената може да бъде разделена на четири етапа - ери:

• адронна ера;
• лептонна ера;
• фотонна ера;
• звездна ера.

Космическият мащаб на времето и еволюцията на Вселената, според които може да се обясни появата на космически обекти

На първия етап цялата материя беше концентрирана в една голяма ядрена капка, състояща се от частици и античастици, обединени в групи - адрони (протони и неутрони). Съотношението на частиците и античастиците е приблизително 1:1,1. След това идва процесът на анихилация на частици и античастици. Останалите протони и неутрони са строителният материал, от който е изградена Вселената. Продължителността на адронната ера е незначителна, само 0,0001 секунди - периодът на експлозивната реакция.

След това, след 100 секунди, започва процесът на синтез на елементи. При температура от един милиард градуса в процеса на ядрен синтез се образуват молекули водород и хелий. През цялото това време веществото продължава да се разширява в космоса.

От този момент започва дълъг, от 300 хиляди до 700 хиляди години, етап на рекомбинация на ядра и електрони, образуващи водородни и хелиеви атоми. В този случай се наблюдава намаляване на температурата на веществото и интензитетът на излъчване намалява. Вселената става прозрачна. Водородът и хелият, образувани в колосални количества, под въздействието на гравитационните сили, превръщат първичната Вселена в гигантска строителна площадка. След милиони години започва звездната ера - процесът на формиране на протозвездите и първите протогалактики.

Това разделение на еволюцията на етапи се вписва в модела на горещата Вселена, което обяснява много процеси. Истинските причини за Големия взрив, механизмът на разширяване на материята остават неизяснени.

Устройството и устройството на Вселената

С образуването на водородния газ започва звездната ера от еволюцията на Вселената. Водородът под въздействието на гравитацията се натрупва в огромни натрупвания, съсиреци. Масата и плътността на такива клъстери са колосални, стотици хиляди пъти по-големи от масата на самата формирана галактика. Неравномерното разпределение на водорода, наблюдавано в началния етап от образуването на Вселената, обяснява разликите в размерите на формираните галактики. Там, където трябваше да има максимално натрупване на водороден газ, се образуваха мегагалактики. Там, където концентрацията на водород беше незначителна, се появиха по-малки галактики, като нашия звезден дом, Млечния път.

Версията, според която Вселената е начална и крайна точка, около която галактиките се въртят на различни етапи на развитие

От този момент нататък Вселената получава първите образувания с ясни граници и физически параметри. Това вече не са мъглявини, натрупвания на звезден газ и космически прах (продукти на експлозия), протоклъстери от звездна материя. Това са звездни страни, чиято площ е огромна по отношение на човешкия ум. Вселената е пълна с интересни космически явления.

От гледна точка на научните обосновки и съвременния модел на Вселената галактиките за първи път са се образували в резултат на действието на гравитационните сили. Материята се превърна в колосален универсален водовъртеж. Центростремителните процеси осигуриха последващото фрагментиране на газовите облаци в клъстери, които станаха родното място на първите звезди. Протогалактики с бърз период на въртене се превърнаха в спирални галактики с течение на времето. Там, където въртенето е бавно и се наблюдава главно процесът на компресия на материята, се образуват неправилни галактики, по-често елиптични. На този фон във Вселената протичаха по-грандиозни процеси - образуването на суперкупове от галактики, които се допират плътно една до друга с краищата си.

Свръхкуповете са многобройни групи от галактики и купове от галактики в мащабната структура на Вселената. В рамките на 1 милиард Св. години има около 100 суперкупа

От този момент стана ясно, че Вселената е огромна карта, където континентите са клъстери от галактики, а държавите са мегагалактики и галактики, образувани преди милиарди години. Всяка от формациите се състои от куп звезди, мъглявини, натрупвания на междузвезден газ и прах. Цялата тази популация обаче е само 1% от общия обем на универсалните образувания. Основната маса и обем на галактиките е заета от тъмна материя, чиято природа не е възможно да се установи.

Разнообразие на Вселената: класове галактики

Благодарение на усилията на американския астрофизик Едуин Хъбъл вече имаме границите на Вселената и ясна класификация на галактиките, които я населяват. Класификацията се основава на структурните характеристики на тези гигантски образувания. Защо галактиките имат различни форми? Отговор на този и много други въпроси дава класификацията на Хъбъл, според която Вселената се състои от галактики от следните класове:

• спирала;
• елипсовидна;
• неправилни галактики.

Първите включват най-често срещаните образувания, които изпълват Вселената. Характерни черти на спиралните галактики са наличието на ясно очертана спирала, която се върти около ярко ядро ​​или се стреми към галактически мост. Спиралните галактики с ядро ​​се обозначават със символите S, докато обектите с централна лента вече имат обозначението SB. Този клас включва и нашата галактика Млечен път, в центъра на която ядрото е разделено от светеща лента.

Типична спирална галактика. В центъра ясно се вижда ядро ​​с мост, от чиито краища излизат спираловидни рамена.

Подобни образувания са разпръснати из цялата Вселена. Най-близката спирална галактика до нас, Андромеда, е гигант, който бързо се приближава към Млечния път. Най-големият представител на този клас, който ни е известен, е гигантската галактика NGC 6872. Диаметърът на галактическия диск на това чудовище е приблизително 522 хиляди светлинни години. Този обект се намира на разстояние 212 милиона светлинни години от нашата галактика.

Следващият често срещан клас галактически образувания са елиптичните галактики. Тяхното обозначение в съответствие с класификацията на Хъбъл е буквата E (елиптична). По форма тези образувания са елипсоиди. Въпреки факта, че във Вселената има много подобни обекти, елиптичните галактики не са много изразителни. Те се състоят главно от гладки елипси, които са пълни със звездни купове. За разлика от галактическите спирали, елипсите не съдържат натрупвания на междузвезден газ и космически прах, които са основните оптични ефекти при визуализирането на такива обекти.

Типичен представител на този клас, известен днес, е елипсовидна пръстеновидна мъглявина в съзвездието Лира. Този обект се намира на разстояние 2100 светлинни години от Земята.

Изглед на елиптичната галактика Кентавър А през телескопа CFHT

Последният клас галактически обекти, които населяват Вселената, са неправилни или неправилни галактики. Класификационното обозначение на Хъбъл е латинският знак I. Основната характеристика е неправилна форма. С други думи, такива обекти нямат ясни симетрични форми и характерен модел. По своята форма такава галактика прилича на картина на вселенски хаос, където звездните купове се редуват с облаци от газ и космически прах. В мащаба на Вселената неправилните галактики са често срещано явление.

От своя страна неправилните галактики се делят на два подтипа:

• Неправилните галактики от подтип I имат сложна неправилна структура, висока плътност на повърхността, която се отличава с яркост. Често такава хаотична форма на неправилни галактики е резултат от свити спирали. Типичен пример за такава галактика са Големият и Малкият Магеланов облак;
• Неправилните галактики от подтип II имат ниска повърхност, хаотична форма и не са много ярки. Поради намаляването на яркостта подобни образувания са трудни за откриване в необятността на Вселената.

Големият Магеланов облак е най-близката до нас неправилна галактика. И двете образувания от своя страна са спътници на Млечния път и скоро (след 1-2 милиарда години) могат да бъдат погълнати от по-голям обект.

Неправилната галактика Големият магеланов облак е спътник на нашата галактика Млечен път.

Въпреки факта, че Едуин Хъбъл доста точно постави галактиките в класове, тази класификация не е идеална. Бихме могли да постигнем повече резултати, ако включим теорията на относителността на Айнщайн в процеса на опознаване на Вселената. Вселената е представена от богатство от различни форми и структури, всяка от които има свои характерни свойства и характеристики. Наскоро астрономите успяха да открият нови галактически образувания, които се описват като междинни обекти между спиралните и елиптичните галактики.

Млечният път е най-известната ни част от Вселената.

Два спирални ръкава, разположени симетрично около центъра, съставляват основното тяло на галактиката. Спиралите от своя страна се състоят от ръкави, които плавно се вливат един в друг. На кръстовището на ръкавите на Стрелец и Лебед се намира нашето Слънце, разположено от центъра на галактиката Млечен път на разстояние 2,62 10¹⁷ km. Спиралите и ръкавите на спиралните галактики са клъстери от звезди, чиято плътност се увеличава, когато се приближават до галактическия център. Останалата част от масата и обема на галактическите спирали е тъмна материя и само малка част се отчита от междузвезден газ и космически прах.

Положението на Слънцето в ръкавите на Млечния път, мястото на нашата галактика във Вселената

Дебелината на спиралите е приблизително 2 хиляди светлинни години. Цялата тази слоеста торта е в постоянно движение, въртяща се с огромна скорост от 200-300 km/s. Колкото по-близо до центъра на галактиката, толкова по-висока е скоростта на въртене. На слънцето и нашата слънчева система ще са необходими 250 милиона години, за да направят пълна революция около центъра на Млечния път.

Нашата галактика се състои от трилион звезди, големи и малки, свръхтежки и средни. Най-плътният звезден куп в Млечния път е ръкавът на Стрелец. Именно в тази област се наблюдава максималната яркост на нашата галактика. Противоположната част на галактическия кръг, напротив, е по-малко ярка и слабо различима при визуално наблюдение.

Централната част на Млечния път е представена от ядро, чиито размери се предполага, че са 1000-2000 парсека. В тази най-ярка област на галактиката е концентриран максималният брой звезди, които имат различни класове, собствени пътища на развитие и еволюция. По принцип това са стари свръхтежки звезди, които са на последния етап от Главната последователност. Потвърждение за наличието на центъра на стареенето на галактиката Млечен път е наличието в този регион на голям брой неутронни звезди и черни дупки. Наистина, центърът на спиралния диск на всяка спирална галактика е свръхмасивна черна дупка, която като гигантска прахосмукачка засмуква небесни обекти и истинска материя.

Свръхмасивната черна дупка в централната част на Млечния път е мястото, където умират всички галактически обекти.

Що се отнася до звездните купове, днес учените успяха да класифицират два вида клъстери: сферични и отворени. В допълнение към звездните купове, спиралите и ръкавите на Млечния път, както всяка друга спирална галактика, са съставени от разпръсната материя и тъмна енергия. Като следствие от Големия взрив, материята е в силно разредено състояние, което е представено от разреден междузвезден газ и прахови частици. Видимата част на материята е представена от мъглявини, които от своя страна се делят на два вида: планетарни и дифузни мъглявини. Видимата част от спектъра на мъглявините се обяснява с пречупването на светлината на звездите, които излъчват светлина вътре в спиралата във всички посоки.

Именно в тази космическа супа съществува нашата слънчева система. Не, не сме единствените в този огромен свят. Подобно на Слънцето, много звезди имат свои собствени планетарни системи. Целият въпрос е как да открием далечни планети, ако разстоянията дори в рамките на нашата галактика надвишават продължителността на съществуването на всяка разумна цивилизация. Времето във Вселената се измерва с други критерии. Планетите с техните спътници са най-малките обекти във Вселената. Броят на такива обекти е неизброим. Всяка от тези звезди, които са във видимия диапазон, може да има свои собствени звездни системи. В нашата власт е да видим само най-близките до нас съществуващи планети. Какво се случва в съседство, какви светове съществуват в други ръкави на Млечния път и какви планети съществуват в други галактики, остава загадка.

Kepler-16 b е екзопланета около двойната звезда Kepler-16 в съзвездието Лебед

Заключение

Имайки само повърхностна представа за това как се е появила Вселената и как се развива, човек е направил само малка крачка към разбирането и разбирането на мащаба на Вселената. Грандиозните измерения и мащаби, с които учените трябва да се справят днес, показват, че човешката цивилизация е само миг в този пакет от материя, пространство и време.

Модел на Вселената в съответствие с концепцията за наличието на материя в пространството, като се вземе предвид времето

Изследването на Вселената продължава от Коперник до наши дни. Първо учените започнаха от хелиоцентричния модел. Всъщност се оказа, че Космосът няма реален център и всяко въртене, движение и движение става според законите на Вселената. Въпреки факта, че има научно обяснение за протичащите процеси, универсалните обекти са разделени на класове, типове и видове, нито едно тяло в космоса не е подобно на друго. Размерите на небесните тела са приблизителни, както и тяхната маса. Местоположението на галактиките, звездите и планетите е условно. Въпросът е, че във Вселената няма координатна система. Наблюдавайки космоса, ние правим проекция на целия видим хоризонт, като разглеждаме нашата Земя като нулева отправна точка. Всъщност ние сме само една микроскопична частица, изгубена в безкрайните простори на Вселената.

Вселената е субстанция, в която всички обекти съществуват в тясна връзка с пространството и времето

Подобно на обвързването с измеренията, времето във Вселената трябва да се разглежда като основен компонент. Произходът и възрастта на космическите обекти ви позволява да направите картина на раждането на света, да подчертаете етапите на еволюцията на Вселената. Системата, с която работим, е тясно обвързана с времеви рамки. Всички процеси, протичащи в космоса, имат цикли - начало, формиране, трансформация и финал, придружени от смъртта на материалния обект и преминаването на материята в друго състояние.