Теория Большого взрыва
Считается, что появилась Вселенная в результате мощнейшего взрыва. Произошло это около 13,8 млрд лет назад — вот и ответ о её возрасте. В одно мгновение материя и энергия сжались в точку с нулевыми размерами. В результате образовалась однородная смесь, обладающая высокой плотностью, давлением и температурой. Собственно говоря, эту смесь назвали космической сингулярностью. Как утверждают учёные, в определённый момент эта смесь взорвалась, создав пространство для возрождения Вселенной.
Теория Большого взрыва
На самом деле, само появление и существование Вселенной загадочно и мистично. Всё в ней прекрасно, таинственно, и непостижимо. По общему представлению, основанному на трудах учёных, она симметрична. Хотя сейчас некоторые исследователи оспаривают эту концепцию. Они утверждают, что все же имеется небольшое нарушение симметрии.
Разумеется, нам ещё многое предстоит узнать и изучить. Открывая что-то новое, появляется ещё больше вопросов.
Тайны состава Вселенной
Итак, учёные выяснили, что Вселенная состоит из материи, энергии и пространства. Более того, здесь все просчитано и рассчитано. Вспомнить, существующую космическую постоянную, называемую константой. Ведь именно она дает определение соотношению силы притяжения и отталкивания. Все сбалансировано настолько точно, что даёт в результате возможность существованию и развитию Вселенной.
В свою очередь, хочется поговорить и о таких важных составляющих как тёмная материя и тёмная энергия. Первая занимает около 27 % от общей космической массы. Эта такая невидимая форма материи, не проявляющая электромагнитного излучения, но создающая гравитацию. Её состав и свойства пока непонятны и необъяснимы.Вторая же, тёмная энергия, составляет 3/4 нашей Вселенной. Ощутимо, не правда ли? Разумеется, не физически. Аналогично материи, данная энергия невидима. Эта сила не разгадана, но имеет влияние на расширение прстранства.
Тайны мира и загадки Вселенной не оставляют равнодушными человечество. Часто наука не в силах дать объяснение всему происходящему. Возможно, это только вопрос времени.
Что называют реликтовым излучением
В космологии под реликтовым излучением понимают – космическое микроволновое фоновое излучение. Данное понятие ввел русский астрофизик И.С. Шкловский. Простым языком, реликтовое излучение – это слабое свечение, которое заполняет все пространство Вселенной, попадая при этом на Земной шар и другие объекты космоса. Это то, что осталось от процесса «строительства Вселенной», с того момента, как она начала только зарождаться. Излучение течет в пространстве, в течение последних 13,5 млрд. лет, напоминая чем-то тепло от камина, огонь в котором уже давно погас.
По сути, реликтовое излучение – это электромагнитные волны, которые растеклись по космическому пространству. Ученые предполагают, что оно образовалось примерно 380 тыс. лет после Большого Взрыва. Есть мнение, что реликтовое излучение способно объяснить образование первых звезд и галактик.
Увидеть излучение невооруженным глазом человек не может. Для его изучения используют специальные радиотелескопы. На сегодняшний день известно, что температура реликтового излучения на 2,725 градусов выше абсолютного нуля, следовательно, оно очень холодное. Несмотря на то, что плотность энергии реликтового излучения всего 0,25 эВ/см3, оно заполняет все космическое пространство. Его главное свойство однородность, что позволяет ученым интерпретировать его как остаточное явление после Большого Взрыва. Если бы человеческие органы могли воспринимать микроволны, то небо для нас сияло равномерным приятным светом.
В современной космологии открытие реликтового излучения имеет важное значение. Благодаря свету, распространение которого происходит с конечной скоростью, исследователи могут наблюдать за самыми далекими космическими телами и структурами, то есть заглядывать в прошлое Вселенной
Многие звезды, которые видны человеку невооруженным глазом, находятся на расстоянии 10-100 световых лет. Именно столько времени необходимо свету, чтобы добраться до Земного шара. То есть, наблюдая за звездным небом, человек видит его таким, каким оно было как раз 10-100 световых лет назад. Астрономы активно изучают ближайшую к нам галактику – Андромеду, но при этом в настоящем времени они видят ее такой, какой она была 2,5 млрд. лет назад. Благодаря физическим свойствам реликтового излучения человечество способно шагнуть в далекое прошлое и «увидеть», какой именно была Вселенная после Большого Взрыва.
Как обнаружить черную дыру
В конце своей жизни массивные звезды могут превращаться в черные дыры. И на этапе, когда только пытались найти первые черные дыры, возник вопрос: как их можно обнаружить. Первая идея была такой: звезды, особенно массивные, нередко рождаются парами. Одна из таких звезд превращается в черную дыру, и мы перестаем ее видеть. При этом она продолжает существовать. Предполагалось, что мы сможем увидеть вращение соседней звезды вокруг этого невидимого объекта, при помощи вычислений измерить его массу и обнаружить, что в этом месте находится черная дыра.
Сергей Попов рассказывает, что исторически это был первый предложенный способ поиска. С 60-х годов ученые пытались искать их по такому методу, но ничего не обнаружили. Последние пару лет стали появляться возможные кандидаты на звание черных дыр, но ученые пока не уверены, что в паре с обычными звездами находятся именно они.
Визуализация черной дыры
(Фото: NASA)
Если опять обратиться к черной дыре, которая соседствует со звездой, то вещество с обычной звезды может перетекать в дыру. Черная дыра своей гравитацией будет засасывать это вещество. Если представить, что в нее одновременно кинули два камня, они могут столкнуться над горизонтом на скорости почти равной скорости света. При таком столкновении выделится много энергии, которую можно заметить.
Но в звездах не камни, а газ. Когда разные слои газа трутся друг о друга, они нагреваются до миллионов градусов, и это тепло можно увидеть. С помощью такого способа в конце 60-х — начале 70-х годов, когда стали запускать первые рентгеновские детекторы в космос, открыли и первые черные дыры.
Визуализация черной дыры рядом со звездой
(Фото: NASA)
В начале 60-х годов стало ясно, что есть яркие астрономические объекты — квазары. Дословно— «похожий на звезду радиоисточник». Это активные ядра галактик на начальном этапе развития, в центре которых находятся сверхмассивные черные дыры. Обнаружить их можно даже на очень отдаленных расстояниях. В ходе изучения квазаров стало ясно, что это небольшой источник, который находится в центре далекой галактики и при этом испускает много энергии. Попов рассказывает, что когда ученые открывают квазар, они уверены, что там «сидит» сверхмассивная черная дыра. Сейчас это самый массовый способ открытия черных дыр.
Визуализация квазара
(Фото: NASA)
Почти все массивные звезды превращаются в черные дыры, но не все они находятся в двойных системах, или у них нет перетекания. В таком случае дыры ищут другим способом. Сергей рассказывает, что черная дыра сильно искажает пространство-время вокруг себя, но тут важна не столько масса, сколько компактность. Понять это легко, достаточно представить острый предмет. Это предмет с очень маленькой площадью. Если просто ткнуть куда-то пальцем, нельзя проткнуть поверхность, а если с такой же силой надавить на иголку, то проткнется палец, которым на нее давят. Так вот маленькие объекты при той же массе сильнее искривляют пространство-время вокруг себя. Такой эффект называется гравитационным линзированием.
Индустрия 4.0
Как полететь на Луну: самые популярные поисковые запросы на тему космоса
Ученые наблюдают за звездой и вдруг замечают, что ее блеск растет, а потом совершенно симметрично спадает обратно. Со звездой ничего не произошло, но между нами и звездой пролетел массивный объект. И этот массивный объект, искажая пространство-время, собрал световые лучи.
Визуализация черной дыры
(Фото: NASA)
Поэтому кажется, будто возрастает светимость звезды, а на самом деле просто больше ее света было собрано и попало к нам. Звезда с массой десять масс Солнца светила бы очень заметно, ученые бы ее не пропустили. А в таких наблюдениях появляется абсолютно темный объект с массой примерно десять солнечных. Что это может быть? Только черная дыра.
Если есть пара черных дыр, то, сливаясь, они будут порождать гравитационно-волновой всплеск. И в 2015 году впервые были обнаружены такие всплески гравитационного излучения. Это последний на сегодняшний день хороший способ поиска черных дыр.
Визуализация двух черных дыр
(Фото: NASA)
Слайды и текст этой презентации
Слайд 1Конечность и бесконечность Вселенной – парадоксы классической космологииВыполнила :
ученица
движение.
Слайд 3Закон всемирного тяготения и следствие из негоСледствие из закона:
Утверждение
о том, что в конечной Вселенной всё её вещество за
ограниченный промежуток времени должно стянуться в единую тесную систему, тогда как в бесконечной Вселенной вещество под действием тяготения собирается в некоторых ограниченных объёмах – «островах», равномерно заполняющих Вселенную.
заполненной звёздами (как тогда считалось), яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. В теории в космологической модели Большого взрыва этот парадокс полностью разрешается посредством учёта конечности скорости света и конечности возраста Вселенной.
Слайд 5Другие парадоксы:
Термодинамический парадокс (Клаузиус, 1850 г.), связан с противоречием второго
все тела во Вселенной стремятся к тепловому равновесию. Если Вселенная существует бесконечно долго, то почему же тепловое равновесие в природе до сих пор не наступило, а тепловые процессы продолжаются до сих пор?Смешение газов
была равна средней плотности Вселенной r . Пусть на поверхности сферы находится тело массой m, например, Галактика. Согласно теореме Гаусса о центрально-симметричном поле, сила тяготения со стороны вещества массой М, заключенного внутри сферы, будет действовать на тело так, как если бы все вещество было сосредоточено в одной точке, расположенной в центре сферы. При этом остальное вещество Вселенной никакого вклада в эту силу не вносит.Выразим массу через среднюю плотность r : .Пусть . . Тогда — ускорение свободного падения тела к центру сферы зависит только от радиуса сферы R0. Поскольку радиус сферы и положение центра сферы выбраны произвольно, возникает неопределенность в действии силы на пробную массу m и направление ее движения.
Космологический принцип
Это понятие означает, что независимо от места и направления наблюдателя, каждый видит одну и ту же картину Вселенной. Разумеется, это не относится к исследованиям меньшего масштаба. Такая однородность пространства вызвана равноправием всех его точек. Обнаружить это явление можно лишь в масштабах скопления галактик.
Что-то, сродни этому понятию было впервые предложено сэром Исааком Ньютоном в 1687 году. И впоследствии, в 20 веке, это же было подтверждено наблюдениями других ученых. Логично, если все возникло из одной точки Большого взрыва, а затем расширилось до Вселенной, то будет оставаться довольно однородным.
Расстояние, на котором можно наблюдать за космологическим принципом, чтобы найти это очевидное равномерное распределение материи, занимает примерно 300 миллионов световых лет от Земли.
Однако все изменилось в 1973 году. Тогда была обнаружена аномалия, нарушающая космологический принцип.
Сверхновая
Когда звезда погибает, она озаряет космическое пространство ярчайшей вспышкой, способной по мощности превзойти свечение галактики. Это сверхновая звезда. Несмотря на то, что по мнению астрономов, сверхновые звезды возникают регулярно, полные данные наука имеет только по вспышкам зафиксированным в 1572 году Тихо Браге и в 1604 году Иоганном Кеплером.
По свидетельству ученых, продолжительность максимума блеска сверхновой около 2-х земных суток, однако последствия взрыва наблюдаются спустя тысячелетия. Так, считается, что одно из самых удивительных зрелищ во Вселенной – Крабовидная туманность – порождение сверхновой.
Эти опасные античастицы
Сразу после рождения Вселенная продолжала расти и охлаждаться. При этом охлаждение происходило в том числе и благодаря банальному расширению пространства. Электромагнитное излучение характеризуется длиной волны, которую можно связать с температурой чем больше средняя длина волны излучения, тем меньше температура. Но если пространство расширяется, то будут увеличиваться и расстояние между двумя «горбами» волны, и, следовательно, ее длина. Значит, в расширяющемся пространстве и температура излучения должна уменьшаться. Что и подтверждает крайне низкая температура современного реликтового излучения.
По мере расширения меняется и состав материи, наполняющей наш мир. Кварки объединяются в протоны и нейтроны, и Вселенная оказывается заполненной уже знакомыми нам элементарными частицами протонами, нейтронами, электронами, нейтрино и фотонами. Присутствуют также и античастицы. Свойства частиц и античастиц практически идентичны. Казалось бы, и количество их должно быть одинаковым сразу после инфляции. Но тогда все частицы и античастицы взаимно уничтожились бы и строительного материала для галактик и нас самих не осталось бы. И здесь нам опять повезло. Природа позаботилась о том, чтобы частиц было немного больше, чем античастиц. Именно благодаря этой небольшой разнице и существует наш мир. А реликтовое излучение это как раз последствие аннигиляции (то есть взаимоуничтожения) частиц и античастиц. Конечно, на начальном этапе энергия излучения была очень велика, но благодаря расширению пространства и как следствие охлаждению излучения эта энергия быстро убывала. Сейчас энергия реликтового излучения примерно в десять тысяч раз (104 раз) меньше энергии, заключенной в массивных элементарных частицах.
Постепенно температура Вселенной упала до 1010 К. К этому моменту возраст Вселенной составлял примерно 1 минуту. Только теперь протоны и нейтроны смогли объединяться в ядра дейтерия, трития и гелия. Это происходило благодаря ядерным реакциям, которые люди уже хорошо изучили, взрывая термоядерные бомбы и эксплуатируя атомные реакторы на Земле. Поэтому можно уверенно предсказывать, сколько и каких элементов может появиться в таком ядерном котле. Оказалось, что наблюдаемое сейчас обилие легких элементов хорошо согласуется с расчетами. Это означает, что известные нам физические законы одинаковы во всей наблюдаемой части Вселенной и были таковыми уже в первые секунды после появления нашего мира. Причем около 98% существующего в природе гелия образовалось именно в первые секунды после Большого взрыва.
Люди замерзают
Это заблуждение часто используется . Кто из вас не видел, как кто-то оказывается за бортом космического корабля без костюма? Он быстро замерзает, и если его не вернуть обратно, превращается в сосульку и уплывает прочь. В реальности происходит прямо противоположное. Вы не замерзнете, если попадете в космос, вы, наоборот, перегреетесь. Вода над источником тепла будет нагреваться, подниматься, остывать и опять по новой. Но в космосе нет ничего, что могло бы принять тепло воды, а значит остывание до температуры замерзания невозможно. Ваше тело будет работать, производя тепло. Правда, к тому времени, когда вам станет нестерпимо жарко, вы уже будете мертвы.
Люди замерзают
Это заблуждение часто используется . Кто из вас не видел, как кто-то оказывается за бортом космического корабля без костюма? Он быстро замерзает, и если его не вернуть обратно, превращается в сосульку и уплывает прочь. В реальности происходит прямо противоположное. Вы не замерзнете, если попадете в космос, вы, наоборот, перегреетесь. Вода над источником тепла будет нагреваться, подниматься, остывать и опять по новой. Но в космосе нет ничего, что могло бы принять тепло воды, а значит остывание до температуры замерзания невозможно. Ваше тело будет работать, производя тепло. Правда, к тому времени, когда вам станет нестерпимо жарко, вы уже будете мертвы.
Эпоха инфляции
С появлением первых фундаментальных сил во Вселенной началась эпоха инфляции, которая продлилась с 10-32 секунды по планковскому времени до неизвестной точки во времени. Большинство космологических моделей предполагают, что Вселенная в этот период была равномерно заполнена энергией высокой плотности, а невероятно высокие температура и давление привели к ее быстрому расширению и охлаждению.
Это началось на 10-37 секунде, когда за фазой перехода, вызвавшей отделение сил, последовало расширение Вселенной в геометрической прогрессии. В этот же период времени Вселенная находилась в состоянии бариогенезиса, когда температура была настолько высокой, что беспорядочное движение частиц в пространстве происходило с околосветовой скоростью.
В это время образуются и сразу же сталкиваясь разрушаются пары из частиц — античастиц, что, как считается, привело к доминированию материи над антиматерией в современной Вселенной. После прекращения инфляции Вселенная состояла из кварк-глюоновой плазмы и других элементарных частиц. С этого момента Вселенная стала остывать, начала образовываться и соединяться материя.
Хвосты комет
Представьте на секунду комету. Скорее всего, вы представите кусок льда, несущийся сквозь космическое пространство с хвостом из света или огня позади. Возможно, для вас будет сюрпризом, что направление хвоста кометы не имеет ничего общего с направлением, в котором движется комета. Дело в том, что хвост кометы не является результатом трения или разрушения тела. Солнечный ветер нагревает комету и приводит к таянию льда, поэтому частицы льда и песка летят в противоположном ветру направлении. Поэтому хвост кометы не обязательно будет тянуться за ней шлейфом, однако всегда будет направлен в сторону от солнца.
Солнце — источник жизни на Земле
Солнце — это единственная звезда Солнечной системы и самая близкая к Земле. Нам оно даёт свет, тепло и энергию. Солнце участвует в фотосинтезе. То есть, это основа жизни на нашей планете. Кстати, расстояние от Солнца до Земли 149,6 миллионов км световых лет.
Солнце
Наша планета, как известно, вращается вокруг своей оси. Время, затраченное на это вращение, мы называем сутки. Именно из-за этого вращения находясь на солнечной стороне, мы видим рассвет. И наоборот, попадая на теневую строну, мы наблюдаем закат.
Вокруг Солнца движутся все планеты и их спутники, астероиды, метеориты, кометы и космическая пыль. В сущности получается все объекты нашей системы.
Между прочим, по спектральной классификации звёзд Солнце относится к типу «желтый карлик».
Причем это четвёртая по величине звезда нашей галактики. Её возраст более 4,5 миллиардов лет. Сейчас она проходит середину своего жизненного цикла.
Из чего состоит Солнце
Наукой доказано, что в состав солнца входит водород, гелий и газы. В его центре расположено ядро радиусом около 150 000 — 170 000 км, что является 1/4 общего размера. Ядро обращается вокруг своей оси с огромной скоростью.
Именно здесь происходит образование гелия из четырёх протонов, рождающее большой объем энергии. А она, в свою очередь, проходит через все слои и излучается с фотосферы в виде кинетической энергии и света.
Над ядром расположена зона лучистого переноса. Здесь температура варьируется от 2 до 7 миллионов К.
Выше этой зоны есть конвективная зона размером 200 000 км. В данной области энергия перемешивается с плазмой. На ее поверхности температура достигает 5800 К.
Атмосфера солнца состоит из фотосферы и хромосферы. Внешнюю оболочку звезды называют короной. Её температура колеблется от 1 000 000 до 2 000 000 Кельвина. В ней происходит выход ионизированных частиц. Его называют солнечным ветром.
Сравнение рамеров Солнца и планет
Существует предположение, что в возрасте около 8 миллионов лет Солнце расширит свои внешние оболочки и они достигнут орбиты Земли. Тем самым отодвинут планету от себя подальше. Впрочем, это всего лишь догадка.
Большое влияние Солнца на Землю и другие объекты неоспоримо. Что говорить, каждый человек ощущает эту силу. Во всяком случае, вспышки на нём отражаются на здоровье людей. Мы же, в свою очередь, повлиять на Солнце не в силах.
Такая связь отражает чудесную природу звезды по имени Солнце. А также лишний раз напоминает нам про тайны Вселенной, её законы, согласно кторым всё вокруг нас происходит.
Зонды
Все знают, что марсоход «Кьюриосити» в данный момент занимается важной исследовательской работой на Марсе. Но люди забыли о многих других зондах, которые мы рассылали на протяжении многих лет
Марсоход «Оппортьюнити» приземлился на Марсе в 2003 году с целью провести миссию в течение 90 дней. Спустя 10 лет он все еще работает. Многие люди думают, что мы никогда не отправляли зонды на планеты кроме Марса. Да, мы отправили множество спутников на орбиту, но посадить что-то на другую планету? Между 1970 и 1984 годами СССР успешно посадил восемь зондов на поверхности Венеры. Правда, все они сгорели, благодаря недружелюбной атмосфере планеты. Самый стойкий венероход прожил около двух часов, гораздо дольше, чем ожидалось.
Если мы отправимся чуть дальше в космос, мы достигнем Юпитера. Для роверов Юпитер — это еще более сложная цель, чем Марс или Венера, поскольку состоит почти целиком из газа, на котором ездить нельзя. Но это не остановило ученых и они отправили туда зонд. В 1989 году космический аппарат «Галилео» отправился изучать Юпитер и его спутники, чем и прозанимался следующие 14 лет. Он также сбросил зонд на Юпитер, а тот отправил информацию о составе планеты. Хотя на пути к Юпитеру находится и другой корабль, та, самая первая информация, имеет неоценимое значение, поскольку на тот момент зонд «Галилео» был единственным зондом, погрузившимся в атмосферу Юпитера.
Долгосрочные прогнозы будущего Вселенной
Гипотеза о том, что у Вселенной была начальная точка, естественно, вызывает вопросы о возможной конечной точке. Если Вселенная началась с крошечной области бесконечной плотности, которая начала расширяться, означает ли это, что она будет продолжать расширяться всегда? Или однажды расширение сойдёт на нет и запустится обратный процесс, пока вся материя не сожмется обратно в сингулярность?
Точные прогнозы сегодня составить невозможно, т.к. многого мы ещё не знаем, например, насколько велика роль так называемой «тёмной материи» и насколько эволюция Вселенной зависит от неё.
Тезисно выделим такие наиболее вероятные сценарии:
Тепловая смерть. Теория говорит о том, что Вселенная будет вечно расширяться, но спустя миллиарды лет все звёзды погибнут, а новые уже не будут образовываться — останутся только остывающие белые карлики, нейтронные звёзды и чёрные дыры. Десятки триллионов лет спустя в космосе ещё может быть свет от редких остатков звёзд и горизонта событий чёрных дыр. Через гугол лет (10100) и чёрные дыры перестанут существовать — они просто испарятся.
Рекомендуем залипательный таймлапс, который описывает сценарий тепловой смерти:
- Большой разрыв. Есть и мнение, что примерно через 22 миллиарда расширение разорвёт всю материю с галактиками, звёздами, планетами, атомами и частицами. Это случится за наносекунду.
- Большое сжатие. По закону Хаббла, процесс расширения определяется плотностью Вселенной. Пока она ниже критической отметки — расширение продолжается, но если критическая отметка выше — гравитация постепенно замедлит и остановит процесс расширения, а Вселенная начнёт обратный процесс — сжатие.
Расширение Вселенной
В 1848-м году фрунцзский физик Ипполит Физо обнаружил некий сдвиг спектральных линий в исследуемых им спектрах небесных тел, данное явление было названо красным смещением. Красное смещение наблюдается как нехарактерное для изучаемого космического тела свечение, спектр которого смещен в менее энергетическую красную сторону. Последовавшее объяснение основывалось на эффекте Доплера, согласно которому длина волны, а значит и цвет, излучения удаляющегося объекта увеличивается, а его энергия — уменьшается.
Пример космологического красного смещения
В это же время развивалась теория, согласно которой на длину волны света также влияет и гравитационное поле. С приходом общей теории относительности Эйнштейна, гравитационное красное смещение стало общепринятой теорией. Иными словами, электромагнитное излучение, испускаемое источником в области сильного гравитационного поля (массивной звезды или черной дыры) испытывает красное смещение. Существует и обратный эффект — «синее смещение» для источников излучения, расположенных в слабом гравитационном поле.
В 1922-1924-м годах, основываясь на расчетах Альберта Эйнштейна, российский и советский физик и математик Александр Фридман, создал модель, известную как нестационарная Вселенная, согласно которой Вселенная расширяется, а значит окружающие нас объекты постоянно удаляются. Исходя из упомянутых ранее работ, из-за продолжительного удаления от Земли окружающих ее различных источников электромагнитного излучения (даже целых галактик), это излучение теряет свою интенсивность в результате эффекта Доплера. Это также дополняется влиянием гравитационного красного смещения. Стоит отметить, что красное смещение вносит небольшой вклад в потерю яркости излучения дальних объектов, и темное небо объясняется.
Схема расширения Вселенной
Известно, что небосвод будет становиться со временем все темнее, что вытекает из ускоренного расширения Вселенной. Представим объект, который расположен на краю наблюдаемой Вселенной, который, как нам кажется, расположен в 13,81 миллиардах световых лет от нас, в момент своего зарождения выпустил свои первые фотоны света. Как упоминалось ранее – этому излучению потребуется минимум 13,81 миллиард лет, чтобы достичь Земли. Однако, за это время данное тело переместилось от нас далее, в силу ускоренного расширения Вселенной. В момент, когда «на краю Вселенной» расширение достигнет скорости света, возникнет некий горизонт событий, который уже не пропустит к нам излучение от этих объектов, и оно будет бесконечно к нам идти. Постепенно этот горизонт будет приближаться, по мере ускорения расширения Вселенной.
Последствия Большого взрыва
Во время самого раннего устройства Вселенной был период ускоренного расширения, называемый инфляцией. Первоначально она объясняла, почему сфера Хаббла почти однородна по температуре. Однако инфляция также предсказала спектр флуктуаций температуры вокруг этого равновесия, который позднее был подтвержден несколькими космическими аппаратами.
Хотя точные детали теории все еще горячо обсуждаются, инфляция широко принимается физиками. Однако следствие этой теории состоит в том, что должны быть другие объекты во Вселенной, которые все еще ускоряются. Из-за квантовых флуктуаций пространства-времени некоторые ее части никогда не достигнут конечного состояния. Это означает, что пространство будет вечно расширяться.
Этот механизм генерирует бесконечное количество Вселенных. Комбинируя этот сценарий с теорией струн, есть вероятность, что каждая из них обладает другой компактификацией дополнительных размеров и, следовательно, имеет разные физические законы Вселенной.
Согласно учению Мультиверс, предсказанному теорией струн и инфляцией, все Вселенные живут в одном и том же физическом пространстве и могут пересекаться. Они неизбежно должны сталкиваться, оставляя следы в космическом небе. Их характер имеет широкий спектр — от холодных или горячих точек на космическом микроволновом фоне до аномальных пустот в распределение галактик.
Поскольку столкновение с другими Вселенными должно происходить в определенном направлении, ожидается, что любые вмешательства нарушают однородность.
Некоторые ученые ищут их через аномалии в космическом микроволновом фоне, послесвечении Большого Взрыва. Другие в гравитационных волнах, которые рябят в пространстве-времени по мере прохождения массивных объектов. Эти волны могут непосредственно доказывать существование инфляции, которая в конечном итоге усиливает поддержку теории Мультивселенной.
Почему темное небо — это парадокс?
Возможно, вы думаете: “А что тут обсуждать? Ночью небо становится темным, потому что Солнце садится!”. Но подумайте о звездах.
Наша галактика, Млечный Путь, содержит от 100 до 400 миллиардов звезд. А галактик в наблюдаемой Вселенной — от 100 до 200 миллиардов. То есть число звезд в космическом пространстве, мягко говоря, огромно! Прибавьте к этому гипотезу о том, что наша Вселенная бесконечна. При таких условиях любой крохотный участок неба должен быть заполнен мириадами звезд, и небо должно быть ослепительно ярким.
Однако в реальности мы ничего подобного не наблюдаем. Это противоречие называется парадоксом Ольберса, и мы разрешим его в течение пары минут.
Современная космология
Космологией называется раздел астрономии, который занимается изучением происхождения и развития Вселенной в целом. С научной точки зрения, Вселенная является системой, обладающей особыми свойствами.
Еще в древности человечество задавалось вопросами о происхождении Вселенной. Но тогда весь процесс мироздания объяснялся деятельностью богов. Со временем, когда влияние церкви на человека уменьшилось, ученые постарались объяснить эволюцию Вселенной с помощью физических и химических законов. Существенный прорыв в изучении космического пространства произошел после изобретения телескопа. Тогда астрономы узнали, что численность звезд на небе исчисляется многочисленными миллионами. В середине XIX века с помощью прибора определили расстояние до ближайших звезд.
Немного позже создали шкалу измерений расстояний до более отдаленных космических объектов. В ее основу легли наблюдения за особым типом переменных звезд – цефеид и измерения красного смещения спектров астрономических тел. Благодаря анализу спектральных смещений было установлено, что Вселенная расширяется, то есть промежутки между скоплениями галактик постоянно увеличиваются.
Активное развитие современная космология получила в ХХ веке. В это время Эйнштейн выдвигает несколько теорий относительно Вселенной, которые в дальнейшем он смог доказать на примере уравнения гравитационного поля. Все исследования ученого, так или иначе, были связаны с общей теорией относительности. Эйнштейн рассматривал Вселенную как однородное, стационарное и изотропное пространство. Другими словами она имела определенные границы и положительную кривизну. На этом развитие основ современной космологии не закончилось.
Александр Фридман в 1922 г выдвинул мнение, что расширение Вселенной происходит из начальной сингулярности.
Предположение Фридмана было подтверждено после открытия Эдвином Хабблом космологического красного смещения. Это привело к возникновению теории Большого Взрыва, актуальность которой сохраняется и сегодня. Все вышеперечисленные открытия и представления составляют основу современной космологии.
Кроме этого современной научной космологии удалось установить приблизительный возраст Вселенной. По мнению специалистов, он составляет 13,8 миллиардов лет.
