Apa yang ada di luar Alam Semesta? Struktur Alam Semesta. Rahasia luar angkasa

Alam semesta... Sungguh kata yang buruk. Skala dari apa yang dilambangkan dengan kata ini tidak dapat dipahami. Bagi kami, berkendara 1000 km sudah merupakan sebuah jarak, tapi apa artinya dibandingkan dengan angka raksasa yang menunjukkan diameter minimum yang mungkin, dari sudut pandang para ilmuwan, Alam Semesta kita.


Angka ini tidak hanya sangat besar - tetapi juga tidak nyata. 93 miliar tahun cahaya! Dalam kilometer dinyatakan sebagai 879.847.933.950.014.400.000.000.

Apa itu Alam Semesta?

Apa itu Alam Semesta? Bagaimana memahami besarnya ini dengan pikiran Anda, karena, seperti yang ditulis Kozma Prutkov, hal ini tidak diberikan kepada siapa pun. Mari kita andalkan segala sesuatu yang kita kenal, hal-hal sederhana yang, melalui analogi, dapat membawa kita pada pemahaman yang diinginkan.

Terbuat dari apakah alam semesta kita?

Untuk memahami masalah ini, pergilah ke dapur sekarang dan ambil spons busa yang Anda gunakan untuk mencuci piring. Telah diambil? Jadi, Anda sedang memegang model Alam Semesta di tangan Anda. Jika Anda melihat lebih dekat struktur spons melalui kaca pembesar, Anda akan melihat bahwa spons terdiri dari banyak pori-pori terbuka, bahkan tidak dibatasi oleh dinding, melainkan oleh jembatan.

Alam semesta agak mirip, tapi hanya bahan yang digunakan untuk jembatan bukanlah karet busa, tapi... ... Bukan planet, bukan sistem bintang, tapi galaksi! Masing-masing galaksi ini terdiri dari ratusan miliar bintang yang mengorbit pada inti pusatnya, dan masing-masing galaksi dapat berukuran hingga ratusan ribu tahun cahaya. Jarak antar galaksi biasanya sekitar satu juta tahun cahaya.

Perluasan Alam Semesta

Alam semesta tidak hanya besar, tetapi juga terus berkembang. Fakta ini, yang dibuktikan dengan mengamati pergeseran merah, menjadi dasar teori Big Bang.


Menurut NASA, usia Alam Semesta sejak terjadinya Big Bang adalah sekitar 13,7 miliar tahun.

Apa arti kata "Alam Semesta"?

Kata "Alam Semesta" berasal dari bahasa Slavonik Kuno dan sebenarnya merupakan kertas kalkir dari kata Yunani oikomenta (οἰκουμένη), berasal dari kata kerja οἰκέω “Aku mendiami, aku tinggal”. Awalnya, kata ini mengacu pada seluruh belahan dunia yang berpenghuni. Dalam bahasa gereja, makna serupa masih ada hingga saat ini: misalnya, Patriark Konstantinopel memiliki kata “Ekumenis” dalam gelarnya.

Istilah tersebut berasal dari kata “hunian” dan hanya konsonan dengan kata “segalanya”.

Apa yang menjadi pusat alam semesta?

Pertanyaan tentang pusat alam semesta merupakan hal yang sangat membingungkan dan belum terpecahkan secara pasti. Masalahnya adalah tidak jelas apakah itu ada atau tidak. Masuk akal untuk berasumsi bahwa sejak terjadinya Big Bang, yang dari pusatnya galaksi-galaksi yang tak terhitung jumlahnya mulai berhamburan, itu berarti bahwa dengan menelusuri lintasan masing-masing galaksi, kita dapat menemukan pusat Alam Semesta di persimpangan tersebut. dari lintasan ini. Namun faktanya adalah semua galaksi bergerak menjauhi satu sama lain dengan kecepatan yang kira-kira sama dan gambaran yang hampir sama diamati dari setiap titik di Alam Semesta.


Ada begitu banyak teori di sini sehingga akademisi mana pun akan menjadi gila. Bahkan dimensi keempat telah digunakan lebih dari satu kali, meskipun itu salah, namun hingga saat ini belum ada kejelasan khusus mengenai pertanyaan tersebut.

Jika tidak ada definisi yang jelas tentang pusat Alam Semesta, maka kami menganggap pembicaraan tentang apa yang ada di pusat ini hanyalah latihan kosong.

Apa yang ada di luar Alam Semesta?

Oh, ini pertanyaan yang sangat menarik, tapi sama samarnya dengan pertanyaan sebelumnya. Secara umum tidak diketahui apakah alam semesta mempunyai batas. Mungkin tidak ada. Mungkin mereka ada. Mungkin, selain Alam Semesta kita, ada alam semesta lain yang memiliki sifat materi lain, dengan hukum alam dan konstanta dunia yang berbeda dengan alam semesta kita. Tidak ada yang bisa memberikan jawaban yang terbukti terhadap pertanyaan seperti itu.

Masalahnya kita hanya bisa mengamati alam semesta dari jarak 13,3 miliar tahun cahaya. Mengapa? Sederhana saja: kita ingat bahwa umur alam semesta adalah 13,7 miliar tahun. Mengingat bahwa pengamatan kita terjadi dengan penundaan yang sama dengan waktu yang dihabiskan cahaya untuk menempuh jarak yang sama, kita tidak dapat mengamati Alam Semesta sebelum alam semesta benar-benar terbentuk. Pada jarak ini kita melihat alam semesta balita...

Apa lagi yang kita ketahui tentang Alam Semesta?

Banyak dan tidak ada apa-apa! Kita tahu tentang cahaya peninggalan, tentang string kosmik, tentang quasar, lubang hitam, dan masih banyak lagi. Beberapa dari pengetahuan ini dapat dibuktikan dan dibuktikan; beberapa hal hanyalah kalkulasi teoretis yang tidak dapat dibuktikan, dan beberapa lainnya hanyalah buah imajinasi kaya para ilmuwan semu.


Tapi kita tahu satu hal yang pasti: tidak akan pernah ada saatnya kita bisa, sambil menyeka keringat di dahi kita dengan lega, berkata: “Ugh! Masalah ini akhirnya telah dipelajari sepenuhnya. Tidak ada lagi yang bisa ditangkap di sini!”

Masing-masing dari kita setidaknya pernah berpikir tentang betapa besarnya dunia yang kita tinggali. Planet kita adalah kota, desa, jalan, hutan, sungai yang jumlahnya sangat banyak. Kebanyakan orang bahkan tidak bisa melihat setengahnya seumur hidup mereka. Sulit membayangkan betapa besarnya skala planet ini, namun ada tugas yang lebih sulit lagi. Ukuran Alam Semesta adalah sesuatu yang, mungkin, bahkan tidak dapat dibayangkan oleh pikiran paling maju sekalipun. Mari kita coba mencari tahu apa pendapat ilmu pengetahuan modern tentang hal ini.

Konsep dasar

Alam Semesta adalah segala sesuatu yang mengelilingi kita, apa yang kita ketahui dan tebak, apa yang dulu, sekarang, dan akan terjadi. Jika kita mengurangi intensitas romantisme, maka konsep ini mendefinisikan dalam ilmu pengetahuan segala sesuatu yang ada secara fisik, dengan memperhatikan aspek waktu dan hukum yang mengatur fungsi, keterhubungan seluruh unsur, dan sebagainya.

Tentu saja, cukup sulit membayangkan ukuran alam semesta yang sebenarnya. Dalam sains, masalah ini banyak dibicarakan dan belum ada konsensus. Dalam asumsinya, para astronom mengandalkan teori pembentukan dunia yang kita kenal saat ini, serta data yang diperoleh dari hasil observasi.

Metagalaksi

Berbagai hipotesis mendefinisikan Alam Semesta sebagai ruang yang tak berdimensi atau sangat luas, yang sebagian besarnya hanya sedikit kita ketahui. Untuk memberikan kejelasan dan kemungkinan diskusi tentang bidang yang tersedia untuk dipelajari, konsep Metagalaxy diperkenalkan. Istilah ini mengacu pada bagian alam semesta yang dapat diamati dengan metode astronomi. Berkat kemajuan teknologi dan pengetahuan, hal ini terus meningkat. Metagalaxy adalah bagian dari apa yang disebut Alam Semesta yang dapat diamati - sebuah ruang di mana materi, selama keberadaannya, berhasil mencapai posisinya saat ini. Ketika memahami ukuran Alam Semesta, kebanyakan orang berbicara tentang Metagalaxy. Tingkat perkembangan teknologi saat ini memungkinkan untuk mengamati objek yang terletak pada jarak hingga 15 miliar tahun cahaya dari Bumi. Waktu, seperti terlihat, memainkan peran yang tidak kalah pentingnya dalam menentukan parameter ini dibandingkan ruang.

Usia dan ukuran

Menurut beberapa model Alam Semesta, alam semesta tidak pernah muncul, namun ada selamanya. Namun, teori Big Bang yang mendominasi saat ini memberikan “titik awal” bagi dunia kita. Menurut para astronom, usia alam semesta kira-kira 13,7 miliar tahun. Jika Anda kembali ke masa lalu, Anda dapat kembali ke Big Bang. Terlepas dari apakah alam semesta berukuran tak terhingga, bagian alam semesta yang dapat diamati mempunyai batas, karena kecepatan cahaya terbatas. Ini mencakup semua lokasi yang dapat mempengaruhi pengamat di bumi sejak Big Bang. Ukuran Alam Semesta teramati bertambah karena perluasannya yang konstan. Menurut perkiraan terbaru, ia menempati ruang seluas 93 miliar tahun cahaya.

Sekelompok

Mari kita lihat seperti apa alam semesta itu. Dimensi luar angkasa, yang dinyatakan dalam angka pasti, tentu saja menakjubkan, namun sulit untuk dipahami. Bagi banyak orang, akan lebih mudah untuk memahami skala dunia di sekitar kita jika mereka mengetahui berapa banyak sistem seperti tata surya yang bisa masuk ke dalamnya.

Bintang kita dan planet-planet di sekitarnya hanyalah sebagian kecil dari Bima Sakti. Menurut para astronom, Galaksi berisi sekitar 100 miliar bintang. Beberapa diantaranya sudah menemukan exoplanet. Bukan hanya ukuran Alam Semesta yang menakjubkan, namun ruang yang ditempati oleh bagian penting darinya, Bima Sakti, menginspirasi rasa hormat. Cahaya membutuhkan waktu seratus ribu tahun untuk melintasi galaksi kita!

Grup lokal

Astronomi ekstragalaktik, yang mulai berkembang setelah penemuan Edwin Hubble, menggambarkan banyak struktur yang mirip dengan Bima Sakti. Tetangga terdekatnya adalah Nebula Andromeda dan Awan Magellan Besar dan Kecil. Bersama dengan beberapa “satelit” lainnya, mereka membentuk kelompok galaksi lokal. Ia terpisah dari formasi serupa di dekatnya sekitar 3 juta tahun cahaya. Bahkan menakutkan untuk membayangkan berapa lama waktu yang dibutuhkan pesawat modern untuk menempuh jarak sejauh itu!

Diamati

Semua kelompok lokal dipisahkan oleh wilayah yang luas. Metagalaxy mencakup beberapa miliar struktur yang mirip dengan Bima Sakti. Ukuran alam semesta sungguh menakjubkan. Dibutuhkan waktu 2 juta tahun bagi seberkas cahaya untuk menempuh jarak dari Bima Sakti ke Nebula Andromeda.

Semakin jauh jarak suatu ruang dari kita, semakin sedikit yang kita ketahui tentang keadaannya saat ini. Karena kecepatan cahaya terbatas, para ilmuwan hanya dapat memperoleh informasi tentang masa lalu benda-benda tersebut. Untuk alasan yang sama, sebagaimana telah disebutkan, wilayah Alam Semesta yang dapat diakses untuk penelitian astronomi terbatas.

Dunia lain

Namun, ini bukanlah semua informasi menakjubkan yang menjadi ciri Alam Semesta. Dimensi luar angkasa tampaknya jauh melebihi Metagalaxy dan bagian yang dapat diamati. Teori inflasi memperkenalkan konsep Multiverse. Terdiri dari banyak dunia, mungkin terbentuk secara bersamaan, tidak saling bersinggungan dan berkembang secara mandiri. Tingkat perkembangan teknologi saat ini tidak memberikan harapan bagi pengetahuan tentang alam semesta tetangganya. Salah satu alasannya adalah keterbatasan kecepatan cahaya yang sama.

Kemajuan pesat dalam ilmu luar angkasa mengubah pemahaman kita tentang seberapa besar alam semesta. Keadaan astronomi saat ini, teori-teori penyusunnya, dan perhitungan para ilmuwan sulit dipahami oleh orang yang belum tahu. Namun, bahkan studi dangkal mengenai masalah ini menunjukkan betapa besarnya dunia ini, dimana kita merupakan bagiannya, dan betapa sedikitnya yang kita ketahui tentangnya.

Apa yang kita ketahui tentang alam semesta, seperti apa ruang angkasa? Alam Semesta adalah dunia tanpa batas yang sulit dipahami oleh pikiran manusia, yang terkesan tidak nyata dan tidak berwujud. Faktanya, kita dikelilingi oleh materi, tidak terbatas dalam ruang dan waktu, dan mampu mengambil berbagai bentuk. Untuk mencoba memahami skala sebenarnya dari luar angkasa, cara kerja Alam Semesta, struktur alam semesta, dan proses evolusi, kita perlu melewati ambang pandangan dunia kita sendiri, melihat dunia di sekitar kita dari sudut yang berbeda, dari dalam.

Pendidikan Alam Semesta: langkah pertama

Ruang angkasa yang kita amati melalui teleskop hanyalah sebagian dari alam semesta bintang, yang disebut Megagalaxy. Parameter cakrawala kosmologis Hubble sangat besar - 15-20 miliar tahun cahaya. Data ini merupakan perkiraan, karena dalam proses evolusi, Alam Semesta terus berkembang. Perluasan Alam Semesta terjadi melalui penyebaran unsur-unsur kimia dan radiasi latar gelombang mikro kosmik. Struktur Alam Semesta terus berubah. Gugusan galaksi, objek, dan benda-benda alam semesta muncul di luar angkasa - ini adalah miliaran bintang yang membentuk elemen sistem bintang ruang dekat dengan planet dan satelit.

Dimana awalnya? Bagaimana Alam Semesta terbentuk? Diduga umur alam semesta adalah 20 miliar tahun. Mungkin sumber materi kosmik adalah protomateri yang panas dan padat, yang akumulasinya meledak pada saat tertentu. Partikel terkecil yang terbentuk akibat ledakan tersebar ke segala arah, dan terus menjauh dari pusat gempa di zaman kita. Teori Big Bang, yang kini mendominasi kalangan ilmiah, paling akurat menggambarkan pembentukan alam semesta. Zat yang muncul akibat bencana kosmik adalah massa heterogen yang terdiri dari partikel-partikel kecil yang tidak stabil yang bertabrakan dan berhamburan, mulai berinteraksi satu sama lain.

Big Bang adalah teori asal usul alam semesta yang menjelaskan pembentukannya. Menurut teori ini, pada mulanya terdapat sejumlah materi, yang sebagai akibat dari proses tertentu, meledak dengan kekuatan yang sangat besar, menghamburkan massa induknya ke ruang sekitarnya.

Setelah beberapa waktu, menurut standar kosmik - sesaat, menurut kronologi duniawi - jutaan tahun, tahap materialisasi ruang dimulai. Terbuat dari apakah alam semesta? Materi yang tersebar mulai terkonsentrasi menjadi gumpalan, besar dan kecil, di mana unsur-unsur pertama Alam Semesta, massa gas yang sangat besar—pembibitan bintang-bintang masa depan—mulai muncul. Dalam kebanyakan kasus, proses pembentukan benda-benda material di Alam Semesta dijelaskan oleh hukum fisika dan termodinamika, namun ada beberapa hal yang belum dapat dijelaskan. Misalnya, mengapa materi yang mengembang lebih terkonsentrasi di satu bagian ruang angkasa, sedangkan di bagian lain alam semesta materi sangat langka? Jawaban atas pertanyaan-pertanyaan tersebut hanya dapat diperoleh jika mekanisme terbentuknya benda-benda luar angkasa, baik besar maupun kecil, menjadi jelas.

Sekarang proses pembentukan Alam Semesta dijelaskan oleh tindakan hukum-hukum Alam Semesta. Ketidakstabilan gravitasi dan energi di berbagai wilayah memicu pembentukan protobintang, yang kemudian, di bawah pengaruh gaya sentrifugal dan gravitasi, membentuk galaksi. Dengan kata lain, ketika materi terus berkembang dan terus berkembang, proses kompresi dimulai di bawah pengaruh gaya gravitasi. Partikel awan gas mulai terkonsentrasi di sekitar pusat imajiner, akhirnya membentuk pemadatan baru. Bahan bangunan dalam proyek konstruksi raksasa ini adalah molekul hidrogen dan helium.

Unsur-unsur kimia Alam Semesta adalah bahan bangunan utama yang kemudian membentuk benda-benda Alam Semesta

Kemudian hukum termodinamika mulai berlaku, dan proses peluruhan dan ionisasi diaktifkan. Molekul hidrogen dan helium terurai menjadi atom, dari mana inti protobintang terbentuk di bawah pengaruh gaya gravitasi. Proses-proses ini adalah hukum Alam Semesta dan berbentuk reaksi berantai, terjadi di seluruh penjuru Alam Semesta, mengisi alam semesta dengan miliaran, ratusan miliar bintang.

Evolusi Alam Semesta: sorotan

Saat ini, di kalangan ilmiah terdapat hipotesis tentang sifat siklus keadaan yang menjadi asal muasal sejarah Alam Semesta. Timbul akibat ledakan promaterial, gugus gas menjadi tempat berkembang biaknya bintang-bintang, yang kemudian membentuk banyak galaksi. Namun, setelah mencapai fase tertentu, materi di Alam Semesta mulai cenderung ke keadaan semula yang terkonsentrasi, yaitu. ledakan dan perluasan materi di ruang angkasa diikuti dengan kompresi dan kembalinya keadaan superpadat, ke titik awal. Selanjutnya, segala sesuatu terulang kembali, kelahiran diikuti oleh akhir, dan seterusnya selama milyaran tahun, ad infinitum.

Awal dan akhir alam semesta sesuai dengan siklus evolusi Alam Semesta

Namun, dengan mengabaikan topik pembentukan Alam Semesta, yang masih menjadi pertanyaan terbuka, kita harus beralih ke struktur alam semesta. Pada tahun 30-an abad ke-20, menjadi jelas bahwa luar angkasa terbagi menjadi beberapa wilayah - galaksi, yang merupakan formasi besar, yang masing-masing memiliki populasi bintangnya sendiri. Terlebih lagi, galaksi bukanlah benda statis. Kecepatan galaksi yang menjauh dari pusat imajiner Alam Semesta terus berubah, sebagaimana dibuktikan dengan konvergensi beberapa galaksi dan menjauhnya galaksi lain satu sama lain.

Semua proses di atas, dilihat dari lamanya kehidupan di bumi, berlangsung sangat lambat. Dari sudut pandang sains dan hipotesis ini, semua proses evolusi terjadi dengan cepat. Secara konvensional, evolusi Alam Semesta dapat dibagi menjadi empat tahap – era:

• zaman hadron;
• era lepton;
• era foton;
• zaman bintang.

Skala waktu kosmik dan evolusi Alam Semesta, yang dengannya kemunculan benda-benda kosmik dapat dijelaskan

Pada tahap pertama, semua materi terkonsentrasi dalam satu tetesan nuklir besar, yang terdiri dari partikel dan antipartikel, digabungkan menjadi beberapa kelompok - hadron (proton dan neutron). Rasio partikel terhadap antipartikel kira-kira 1:1.1. Berikutnya adalah proses pemusnahan partikel dan antipartikel. Proton dan neutron yang tersisa adalah bahan penyusun alam semesta. Durasi era hadron dapat diabaikan, hanya 0,0001 detik yang merupakan periode reaksi eksplosif.

Kemudian, setelah 100 detik, proses sintesis unsur dimulai. Pada suhu satu miliar derajat, proses fusi nuklir menghasilkan molekul hidrogen dan helium. Selama ini materi terus mengembang di ruang angkasa.

Mulai saat ini, tahap rekombinasi inti dan elektron yang panjang, dari 300 ribu hingga 700 ribu tahun, dimulai, membentuk atom hidrogen dan helium. Dalam hal ini, terjadi penurunan suhu zat, dan intensitas radiasi menurun. Alam semesta menjadi transparan. Hidrogen dan helium yang terbentuk dalam jumlah besar di bawah pengaruh gaya gravitasi mengubah Alam Semesta primer menjadi lokasi konstruksi raksasa. Jutaan tahun kemudian, era bintang dimulai - yaitu proses pembentukan protobintang dan protogalaksi pertama.

Pembagian evolusi menjadi beberapa tahap sesuai dengan model Alam Semesta yang panas, yang menjelaskan banyak proses. Penyebab sebenarnya dari Big Bang dan mekanisme pemuaian materi masih belum dapat dijelaskan.

Struktur dan struktur Alam Semesta

Era bintang evolusi Alam Semesta dimulai dengan terbentuknya gas hidrogen. Di bawah pengaruh gravitasi, hidrogen terakumulasi menjadi kelompok dan gumpalan besar. Massa dan kepadatan gugus tersebut sangat besar, ratusan ribu kali lebih besar dari massa galaksi yang terbentuk itu sendiri. Distribusi hidrogen yang tidak merata, yang diamati pada tahap awal pembentukan alam semesta, menjelaskan perbedaan ukuran galaksi yang dihasilkan. Megagalaksi terbentuk di tempat yang seharusnya terdapat akumulasi maksimum gas hidrogen. Ketika konsentrasi hidrogen tidak signifikan, galaksi-galaksi yang lebih kecil muncul, mirip dengan rumah bintang kita - Bima Sakti.

Versi yang menyatakan bahwa Alam Semesta adalah titik awal-akhir di mana galaksi-galaksi berputar pada berbagai tahap perkembangan

Mulai saat ini, Alam Semesta menerima formasi pertamanya dengan batas dan parameter fisik yang jelas. Ini bukan lagi nebula, akumulasi gas bintang dan debu kosmik (produk ledakan), protocluster materi bintang. Ini adalah negara-negara bintang, yang wilayahnya sangat luas dari sudut pandang pikiran manusia. Alam semesta kini penuh dengan fenomena kosmik yang menarik.

Dari sudut pandang pembenaran ilmiah dan model alam semesta modern, galaksi pertama kali terbentuk sebagai akibat dari aksi gaya gravitasi. Terjadi transformasi materi menjadi pusaran air universal yang sangat besar. Proses sentripetal memastikan fragmentasi awan gas menjadi kelompok-kelompok, yang menjadi tempat kelahiran bintang-bintang pertama. Protogalaksi dengan periode rotasi cepat berubah menjadi galaksi spiral seiring berjalannya waktu. Di mana rotasinya lambat dan proses kompresi materi terutama diamati, galaksi tak beraturan terbentuk, paling sering berbentuk elips. Dengan latar belakang ini, proses yang lebih besar terjadi di Alam Semesta - pembentukan superkluster galaksi, yang ujung-ujungnya bersentuhan erat satu sama lain.

Supergugus adalah sejumlah kelompok galaksi dan gugusan galaksi dalam struktur alam semesta berskala besar. Dalam 1 miliar St. Ada sekitar 100 superkluster selama bertahun-tahun

Sejak saat itu, menjadi jelas bahwa Alam Semesta adalah sebuah peta yang sangat besar, dengan benua-benua adalah gugusan galaksi, dan negara-negara adalah megagalaksi dan galaksi yang terbentuk miliaran tahun yang lalu. Masing-masing formasi terdiri dari gugusan bintang, nebula, akumulasi gas dan debu antarbintang. Namun, seluruh populasi ini hanya menyumbang 1% dari total volume formasi alam semesta. Sebagian besar massa dan volume galaksi ditempati oleh materi gelap, yang sifatnya tidak mungkin ditentukan.

Keanekaragaman Alam Semesta: kelas galaksi

Berkat upaya astrofisikawan Amerika Edwin Hubble, kita kini memiliki batas-batas Alam Semesta dan klasifikasi yang jelas tentang galaksi-galaksi yang menghuninya. Klasifikasi ini didasarkan pada ciri-ciri struktural formasi raksasa tersebut. Mengapa galaksi memiliki bentuk yang berbeda-beda? Jawaban atas pertanyaan ini dan banyak pertanyaan lainnya diberikan oleh klasifikasi Hubble, yang menyatakan bahwa Alam Semesta terdiri dari galaksi-galaksi dengan kelas-kelas berikut:

• spiral;
• berbentuk bulat panjang;
• galaksi tak beraturan.

Yang pertama mencakup formasi paling umum yang mengisi alam semesta. Ciri khas galaksi spiral adalah adanya spiral berbatas jelas yang berputar mengelilingi inti terang atau cenderung ke batang galaksi. Galaksi spiral yang memiliki inti diberi nama S, sedangkan objek yang memiliki batang di pusat diberi nama SB. Galaksi Bima Sakti kita juga termasuk dalam kelas ini, yang bagian tengahnya dipisahkan oleh jembatan bercahaya.

Galaksi spiral yang khas. Di tengahnya, sebuah inti dengan jembatan yang ujung-ujungnya memancar dari lengan spiral terlihat jelas.

Formasi serupa tersebar di seluruh Alam Semesta. Galaksi spiral terdekat, Andromeda, adalah galaksi raksasa yang dengan cepat mendekati Bima Sakti. Perwakilan terbesar dari kelas ini yang kita kenal adalah galaksi raksasa NGC 6872. Diameter piringan galaksi monster ini kira-kira 522 ribu tahun cahaya. Objek ini terletak pada jarak 212 juta tahun cahaya dari galaksi kita.

Kelas umum formasi galaksi berikutnya adalah galaksi elips. Sebutannya menurut klasifikasi Hubble adalah huruf E (elips). Formasi ini berbentuk ellipsoidal. Meskipun terdapat banyak objek serupa di Alam Semesta, galaksi elips tidak terlalu ekspresif. Mereka sebagian besar terdiri dari elips halus yang diisi dengan gugus bintang. Berbeda dengan spiral galaksi, elips tidak mengandung akumulasi gas antarbintang dan debu kosmik, yang merupakan efek optik utama dalam memvisualisasikan objek tersebut.

Perwakilan khas kelas yang dikenal saat ini adalah nebula cincin elips di konstelasi Lyra. Objek ini terletak pada jarak 2.100 tahun cahaya dari Bumi.

Pemandangan galaksi elips Centaurus A melalui teleskop CFHT

Golongan objek galaksi terakhir yang menghuni Alam Semesta adalah galaksi tak beraturan atau tak beraturan. Sebutan menurut klasifikasi Hubble adalah simbol latin I. Ciri utamanya adalah bentuknya yang tidak beraturan. Dengan kata lain, benda-benda tersebut tidak mempunyai bentuk simetris dan pola ciri yang jelas. Bentuk galaksi seperti itu menyerupai gambaran kekacauan universal, di mana gugus bintang bergantian dengan awan gas dan debu kosmik. Dalam skala alam semesta, galaksi tak beraturan merupakan fenomena umum.

Pada gilirannya, galaksi tak beraturan dibagi menjadi dua subtipe:

• Galaksi tak beraturan subtipe I memiliki struktur kompleks tak beraturan, permukaan padat tinggi, dan dibedakan berdasarkan kecerahan. Seringkali bentuk galaksi tak beraturan yang kacau ini merupakan akibat dari keruntuhan spiral. Contoh khas dari galaksi semacam itu adalah Awan Magellan Besar dan Kecil;
• Galaksi subtipe II yang tidak beraturan dan tidak beraturan memiliki permukaan yang rendah, bentuk yang kacau, dan tidak terlalu terang. Karena penurunan kecerahan, formasi seperti itu sulit dideteksi di alam semesta yang luas.

Awan Magellan Besar adalah galaksi tak beraturan terdekat dengan kita. Kedua formasi tersebut, pada gilirannya, merupakan satelit Bima Sakti dan mungkin akan segera diserap oleh objek yang lebih besar (dalam 1-2 miliar tahun).

Galaksi tidak beraturan Awan Magellan Besar adalah satelit galaksi Bima Sakti kita

Meskipun Edwin Hubble mengklasifikasikan galaksi ke dalam kelas dengan cukup akurat, klasifikasi ini tidak ideal. Kita bisa mencapai hasil lebih banyak jika kita memasukkan teori relativitas Einstein dalam proses memahami Alam Semesta. Alam Semesta diwakili oleh kekayaan berbagai bentuk dan struktur, yang masing-masing memiliki sifat dan ciri khasnya sendiri. Baru-baru ini, para astronom dapat menemukan formasi galaksi baru yang digambarkan sebagai objek perantara antara galaksi spiral dan elips.

Bimasakti adalah bagian paling terkenal di alam semesta

Dua lengan spiral, terletak secara simetris di sekitar pusat, membentuk bagian utama galaksi. Spiral, pada gilirannya, terdiri dari lengan-lengan yang mengalir dengan lancar satu sama lain. Di persimpangan lengan Sagitarius dan Cygnus, Matahari kita berada pada jarak 2,62·10¹⁷km dari pusat galaksi Bima Sakti. Spiral dan lengan galaksi spiral adalah gugusan bintang yang kepadatannya meningkat seiring mendekati pusat galaksi. Sisa massa dan volume spiral galaksi merupakan materi gelap, dan hanya sebagian kecil yang merupakan gas antarbintang dan debu kosmik.

Posisi Matahari di lengan Bima Sakti, tempat galaksi kita berada di Alam Semesta

Ketebalan spiral kira-kira 2 ribu tahun cahaya. Seluruh kue lapis ini terus bergerak, berputar dengan kecepatan luar biasa 200-300 km/s. Semakin dekat ke pusat galaksi, semakin tinggi kecepatan rotasinya. Matahari dan Tata Surya kita memerlukan waktu 250 juta tahun untuk menyelesaikan revolusi mengelilingi pusat Bima Sakti.

Galaksi kita terdiri dari satu triliun bintang, besar dan kecil, super berat dan berukuran sedang. Gugusan bintang terpadat di Bima Sakti adalah Lengan Sagitarius. Di wilayah inilah kecerahan maksimum galaksi kita diamati. Sebaliknya, bagian berlawanan dari lingkaran galaksi kurang terang dan sulit dibedakan dengan pengamatan visual.

Bagian tengah Bima Sakti diwakili oleh sebuah inti, yang ukurannya diperkirakan 1000-2000 parsec. Di wilayah galaksi paling terang ini, jumlah maksimum bintang terkonsentrasi, yang memiliki kelas berbeda, jalur perkembangan dan evolusinya sendiri. Ini sebagian besar adalah bintang-bintang tua super-berat di tahap akhir Deret Utama. Konfirmasi keberadaan pusat penuaan galaksi Bima Sakti adalah adanya sejumlah besar bintang neutron dan lubang hitam di wilayah tersebut. Memang benar, pusat piringan spiral galaksi spiral mana pun adalah lubang hitam supermasif, yang seperti penyedot debu raksasa, menyedot benda-benda langit dan materi nyata.

Lubang hitam supermasif yang terletak di bagian tengah Bima Sakti menjadi tempat matinya seluruh objek galaksi

Mengenai gugus bintang, para ilmuwan saat ini telah berhasil mengklasifikasikan dua jenis gugus: bulat dan terbuka. Selain gugus bintang, spiral dan lengan Bima Sakti, seperti galaksi spiral lainnya, terdiri dari materi tersebar dan energi gelap. Sebagai akibat dari Big Bang, materi berada dalam keadaan yang sangat langka, yang diwakili oleh partikel gas dan debu antarbintang yang lemah. Bagian materi yang terlihat terdiri dari nebula, yang terbagi menjadi dua jenis: nebula planet dan nebula difus. Bagian spektrum nebula yang terlihat disebabkan oleh pembiasan cahaya dari bintang, yang memancarkan cahaya di dalam spiral ke segala arah.

Tata surya kita ada dalam sup kosmik ini. Tidak, kita bukan satu-satunya di dunia yang luas ini. Seperti Matahari, banyak bintang memiliki sistem planetnya sendiri. Pertanyaannya adalah bagaimana mendeteksi planet-planet yang jauh, bahkan jika jarak di dalam galaksi kita melebihi durasi keberadaan peradaban cerdas mana pun. Waktu di Alam Semesta diukur dengan kriteria lain. Planet dengan satelitnya merupakan objek terkecil di Alam Semesta. Jumlah objek seperti itu tidak terhitung banyaknya. Masing-masing bintang yang berada dalam jangkauan penglihatan dapat memiliki sistem bintangnya sendiri. Kita hanya dapat melihat planet-planet yang paling dekat dengan kita. Apa yang terjadi di lingkungan sekitar, dunia apa saja yang ada di lengan lain Bima Sakti, dan planet apa saja yang ada di galaksi lain masih menjadi misteri.

Kepler-16 b adalah sebuah planet ekstrasurya dekat bintang ganda Kepler-16 di konstelasi Cygnus

Kesimpulan

Karena hanya memiliki pemahaman yang dangkal tentang bagaimana Alam Semesta muncul dan berkembang, manusia hanya mengambil satu langkah kecil untuk memahami dan memahami skala alam semesta. Besarnya ukuran dan cakupan yang harus dihadapi para ilmuwan saat ini menunjukkan bahwa peradaban manusia hanyalah sebuah momen dalam kumpulan materi, ruang, dan waktu.

Model Alam Semesta sesuai dengan konsep keberadaan materi di ruang angkasa, dengan memperhatikan waktu

Studi tentang Alam Semesta dimulai dari Copernicus hingga saat ini. Pada awalnya para ilmuwan memulai dari model heliosentris. Faktanya, ruang angkasa ternyata tidak memiliki pusat yang nyata dan semua rotasi, pergerakan dan pergerakan terjadi sesuai dengan hukum Alam Semesta. Terlepas dari kenyataan bahwa ada penjelasan ilmiah untuk proses yang terjadi, benda-benda universal dibagi menjadi kelas, tipe dan tipe, tidak ada satu benda pun di ruang angkasa yang serupa dengan benda lain. Ukuran benda langit merupakan perkiraan, begitu pula massanya. Lokasi galaksi, bintang, dan planet berubah-ubah. Masalahnya adalah tidak ada sistem koordinat di alam semesta. Mengamati luar angkasa, kita membuat proyeksi ke seluruh cakrawala yang terlihat, dengan menganggap Bumi kita sebagai titik acuan nol. Faktanya, kita hanyalah sebuah partikel mikroskopis, tersesat di hamparan alam semesta yang tak berujung.

Alam Semesta adalah suatu substansi di mana semua benda berada dalam hubungan yang erat dengan ruang dan waktu

Mirip dengan hubungannya dengan ukuran, waktu di Alam Semesta harus dianggap sebagai komponen utama. Asal usul dan usia benda luar angkasa memungkinkan kita membuat gambaran kelahiran dunia dan menyoroti tahapan evolusi alam semesta. Sistem yang kita hadapi berkaitan erat dengan kerangka waktu. Semua proses yang terjadi di ruang angkasa mempunyai siklus – awal, pembentukan, transformasi dan akhir, disertai dengan matinya suatu benda material dan peralihan materi ke keadaan lain.

Halo semua! Hari ini saya ingin berbagi dengan Anda kesan saya tentang Alam Semesta. Bayangkan saja, tidak ada habisnya, selalu menarik, tapi bisakah ini terjadi? Dari artikel ini Anda bisa belajar tentang bintang, jenis dan kehidupannya, tentang big bang, tentang lubang hitam, tentang pulsar dan tentang beberapa hal penting lainnya.

- ini adalah segala sesuatu yang ada: ruang, materi, waktu, energi. Ini mencakup semua planet, bintang, dan benda kosmik lainnya.

- ini adalah seluruh dunia material yang ada, tidak terbatas dalam ruang dan waktu dan beragam dalam bentuk materi dalam proses perkembangannya.

Alam semesta dipelajari oleh astronomi- ini adalah bagian dari dunia material yang dapat diakses untuk penelitian dengan metode astronomi yang sesuai dengan tingkat ilmu pengetahuan yang dicapai (bagian Alam Semesta ini kadang-kadang disebut Metagalaxy).

Metagalaxy adalah bagian dari Alam Semesta yang dapat diakses oleh metode penelitian modern. Metagalaxy berisi beberapa miliar.

Alam semesta begitu besar sehingga mustahil untuk memahami ukurannya. Mari kita bicara tentang Alam Semesta: bagian alam semesta yang terlihat oleh kita terbentang lebih dari 1,6 juta juta juta juta km - dan tidak ada yang tahu seberapa luasnya di luar alam semesta yang terlihat.

Banyak teori yang mencoba menjelaskan bagaimana alam semesta memperoleh bentuknya saat ini dan dari mana asalnya. Menurut teori paling populer, 13 miliar tahun yang lalu ia lahir akibat ledakan raksasa. Waktu, ruang, energi, materi - semua ini muncul sebagai akibat dari ledakan fenomenal ini. Tidak ada gunanya mengatakan apa yang terjadi sebelum apa yang disebut “big bang”; tidak ada yang terjadi sebelum itu.

– menurut konsep modern, ini adalah keadaan alam semesta di masa lalu (sekitar 13 miliar tahun yang lalu), ketika kepadatan rata-ratanya berkali-kali lipat lebih tinggi dibandingkan saat ini. Seiring waktu, kepadatan alam semesta berkurang karena perluasannya.

Oleh karena itu, ketika kita menggali lebih dalam ke masa lalu, kepadatannya meningkat, hingga gagasan klasik tentang ruang dan waktu kehilangan validitasnya. Momen ini bisa dijadikan awal hitung mundur. Interval waktu dari 0 hingga beberapa detik secara kondisional disebut periode Big Bang.

Materi Alam Semesta, pada awal periode ini, menerima kecepatan relatif yang sangat besar (“meledak” dan itulah namanya).

Bukti Big Bang yang diamati di zaman kita adalah konsentrasi helium, hidrogen, dan beberapa elemen ringan lainnya, radiasi peninggalan, dan distribusi ketidakhomogenan di Alam Semesta (misalnya galaksi).

Para astronom yakin alam semesta sangat panas dan penuh radiasi setelah big bang.

Partikel atom - proton, elektron, dan neutron - terbentuk dalam waktu sekitar 10 detik.

Atom-atom itu sendiri—atom helium dan hidrogen—terbentuk hanya beberapa ratus ribu tahun kemudian, ketika alam semesta mendingin dan ukurannya mengembang secara signifikan.

Gema Big Bang.

Jika Big Bang terjadi 13 miliar tahun yang lalu, saat ini Alam Semesta sudah mendingin hingga suhu sekitar 3 derajat Kelvin, yaitu 3 derajat di atas nol mutlak.

Para ilmuwan merekam kebisingan radio latar belakang menggunakan teleskop. Suara-suara radio di seluruh langit berbintang sesuai dengan suhu ini dan dianggap sebagai gema Big Bang yang masih mencapai kita.

Menurut salah satu legenda ilmiah paling populer, Isaac Newton melihat sebuah apel jatuh ke tanah dan menyadari bahwa itu terjadi karena pengaruh gravitasi yang berasal dari bumi itu sendiri. Besarnya gaya ini bergantung pada berat badan.

Gravitasi sebuah apel yang bermassa kecil tidak mempengaruhi pergerakan planet kita; Bumi bermassa besar dan menarik apel ke arahnya.

Dalam orbit kosmik, gaya gravitasi menahan seluruh benda langit. Bulan bergerak sepanjang orbit Bumi dan tidak menjauh darinya; dalam orbit sirkumsolar, gaya gravitasi Matahari menahan planet-planet, dan Matahari berada pada posisinya dalam hubungannya dengan bintang-bintang lain, suatu gaya yang jauh lebih besar daripada gaya gravitasi. memaksa.

Matahari kita adalah sebuah bintang, dan merupakan bintang biasa yang berukuran sedang. Matahari, seperti semua bintang lainnya, adalah bola gas bercahaya, dan seperti tungku raksasa, yang menghasilkan panas, cahaya, dan bentuk energi lainnya. Tata surya terdiri dari planet-planet yang mengorbit matahari dan, tentu saja, matahari itu sendiri.

Bintang-bintang lain, karena jaraknya yang sangat jauh dari kita, tampak kecil di langit, namun kenyataannya, beberapa di antaranya berdiameter ratusan kali lebih besar daripada Matahari kita.

Bintang dan galaksi.

Para astronom menentukan lokasi bintang dengan menempatkannya di dalam atau berhubungan dengan konstelasi. Konstelasi – ini adalah sekelompok bintang yang terlihat di area tertentu di langit malam, tetapi kenyataannya tidak selalu terletak di dekatnya.

Bintang-bintang di ruang angkasa yang sangat luas dikelompokkan menjadi kepulauan bintang yang disebut galaksi. Galaksi kita, yang disebut Bima Sakti, mencakup Matahari beserta seluruh planetnya. Galaksi kita memang bukan yang terbesar, namun cukup besar untuk dibayangkan.

Jarak di Alam Semesta diukur dalam kaitannya dengan kecepatan cahaya; umat manusia tidak mengetahui apa pun yang lebih cepat daripada kecepatan cahaya. Kecepatan cahaya adalah 300 ribu km/detik. Sebagai tahun cahaya, para astronom menggunakan satuan seperti itu - ini adalah jarak yang ditempuh seberkas cahaya dalam setahun, yaitu 9,46 juta juta km.

Proxima di konstelasi Centaur adalah bintang terdekat dengan kita. Letaknya 4,3 tahun cahaya. Kami tidak melihatnya seperti kami memandangnya lebih dari empat tahun lalu. Dan cahaya Matahari mencapai kita dalam waktu 8 menit 20 detik.

Bima Sakti dengan ratusan ribu juta bintang berbentuk roda berputar raksasa dengan poros yang menonjol – hubnya. Matahari terletak 250 ribu tahun cahaya dari porosnya, lebih dekat ke tepi roda ini. Matahari berputar mengelilingi pusat Galaksi pada orbitnya setiap 250 juta tahun.

Galaksi kita adalah salah satu dari sekian banyak galaksi, dan tidak ada yang tahu berapa jumlah totalnya. Lebih dari satu miliar galaksi telah ditemukan, dan jutaan bintang di setiap galaksi telah ditemukan. Ratusan juta tahun cahaya dari penduduk bumi adalah galaksi terjauh yang diketahui.

Kita mengintip masa lalu terjauh alam semesta dengan mempelajarinya. Semua Galaksi menjauh dari kita dan satu sama lain. Tampaknya Alam Semesta masih terus mengembang dan Big Bang adalah asal mulanya.

Jenis bintang apa saja yang ada?

Bintang adalah bola gas ringan (plasma) yang mirip dengan Matahari. Mereka terbentuk dari lingkungan gas berdebu (kebanyakan dari helium dan hidrogen), karena ketidakstabilan gravitasi.

Bintang-bintang itu berbeda-beda, tetapi begitu semuanya muncul dan setelah jutaan tahun, bintang-bintang itu akan menghilang. Matahari kita hampir berumur 5 miliar tahun dan, menurut para astronom, ia akan tetap ada selama itu, dan kemudian ia akan mulai mati.

Matahari - ini adalah bintang tunggal, banyak bintang lainnya yang biner, yaitu terdiri dari dua bintang yang berputar mengelilingi satu sama lain. Para astronom juga mengetahui bintang rangkap tiga dan disebut bintang ganda, yang terdiri dari banyak benda bintang.

Supergiant adalah bintang terbesar.

Antares, dengan diameter 350 kali diameter Matahari, adalah salah satu bintang tersebut. Namun, semua raksasa super mempunyai kepadatan yang sangat rendah. Raksasa adalah bintang yang lebih kecil dengan diameter 10 hingga 100 kali lebih besar dari Matahari.

Kepadatan mereka juga rendah, tetapi lebih besar dari pada raksasa super. Sebagian besar bintang yang terlihat, termasuk Matahari, diklasifikasikan sebagai bintang deret utama, atau bintang perantara. Diameternya bisa sepuluh kali lebih kecil atau sepuluh kali lebih besar dari diameter Matahari.

Katai merah disebut bintang deret utama terkecil dan katai putih - Disebut benda-benda yang lebih kecil lagi yang tidak lagi termasuk dalam bintang deret utama.

Katai putih (seukuran planet kita) sangat padat namun sangat redup. Massa jenisnya jutaan kali lebih besar daripada massa jenis air. Mungkin terdapat hingga 5 miliar katai putih di Bima Sakti saja, meskipun para ilmuwan sejauh ini hanya menemukan beberapa ratus katai putih.

Mari kita tonton video yang membandingkan ukuran bintang sebagai contoh.

Kehidupan seorang bintang.

Setiap bintang, seperti disebutkan sebelumnya, lahir dari awan debu dan hidrogen. Alam semesta penuh dengan awan seperti itu.

Pembentukan bintang dimulai ketika, di bawah pengaruh gaya lain (tidak ada yang mengerti) dan di bawah pengaruh gravitasi, seperti yang dikatakan para astronom, terjadi keruntuhan atau “runtuhnya” suatu benda langit: awan mulai berputar, dan pusatnya memanas. Anda dapat menyaksikan evolusi bintang.

Reaksi nuklir dimulai ketika suhu di dalam awan bintang mencapai satu juta derajat.

Selama reaksi ini, inti atom hidrogen bergabung membentuk helium. Energi yang dihasilkan oleh reaksi dilepaskan dalam bentuk cahaya dan panas, dan bintang baru pun menyala.

Debu bintang dan gas sisa diamati di sekitar bintang baru. Planet-planet terbentuk mengelilingi Matahari kita dari materi ini. Tentu saja, planet-planet serupa terbentuk di sekitar bintang-bintang lain, dan kemungkinan besar terdapat beberapa bentuk kehidupan di banyak planet, yang penemuannya tidak diketahui oleh umat manusia.

Ledakan bintang.

Nasib sebuah bintang sangat bergantung pada massanya. Ketika bintang seperti Matahari kita menggunakan “bahan bakar” hidrogennya, cangkang heliumnya berkontraksi dan lapisan luarnya mengembang.

Bintang menjadi raksasa merah pada tahap kehidupannya. Kemudian, seiring waktu, lapisan luarnya menjauh dengan tajam, hanya menyisakan inti kecil yang terang dari bintang - katai putih. Katai hitam(massa karbon yang sangat besar) yang menjadi bintang, perlahan-lahan mendingin.

Nasib yang lebih dramatis menanti bintang-bintang dengan massa beberapa kali massa Bumi.

Mereka menjadi raksasa super, jauh lebih besar daripada raksasa merah, seiring dengan berkurangnya bahan bakar nuklir mereka dan mereka berkembang menjadi sangat besar.

Setelah itu, di bawah pengaruh gravitasi, terjadi keruntuhan inti yang tajam. Bintang itu terkoyak oleh ledakan energi yang dilepaskan tak terbayangkan.

Para astronom menyebut ledakan semacam itu sebagai supernova. Jutaan kali lebih terang dari Matahari, sebuah supernova bersinar selama beberapa waktu. Untuk pertama kalinya dalam 383 tahun, pada bulan Februari 1987, supernova dari galaksi tetangga terlihat dengan mata telanjang dari Bumi.

Bergantung pada massa awal bintang, benda kecil yang disebut bintang neutron mungkin tertinggal setelah supernova. Dengan diameter tidak lebih dari beberapa puluh kilometer, bintang semacam itu terdiri dari neutron padat, sehingga kepadatannya berkali-kali lipat lebih besar daripada kepadatan katai putih yang sangat besar.

Lubang hitam.

Kekuatan keruntuhan inti pada beberapa supernova begitu besar sehingga kompresi materi praktis tidak menyebabkan hilangnya materi. Bagian luar angkasa dengan gravitasi yang sangat tinggi tetap ada, bukan materi. Daerah seperti itu disebut lubang hitam; kekuatannya begitu kuat sehingga menarik segala sesuatu ke dalam dirinya.

Lubang hitam tidak dapat terlihat karena sifatnya. Namun, para astronom yakin mereka telah menemukannya.

Para astronom sedang mencari sistem bintang biner dengan radiasi yang kuat dan percaya bahwa itu muncul dari materi yang keluar ke lubang hitam, disertai dengan pemanasan suhu jutaan derajat.

Sumber radiasi semacam itu ditemukan di konstelasi Cygnus (yang disebut lubang hitam Cygnus X-1). Beberapa ilmuwan percaya bahwa selain lubang hitam, lubang putih juga ada. Lubang putih ini muncul di tempat materi yang terkumpul bersiap untuk memulai pembentukan benda bintang baru.

Alam semesta juga penuh dengan formasi misterius yang disebut quasar. Ini mungkin adalah inti galaksi jauh yang bersinar terang, dan di luarnya kita tidak melihat apa pun di Alam Semesta.

Segera setelah terbentuknya Alam Semesta, cahayanya mulai bergerak ke arah kita. Para ilmuwan percaya bahwa energi yang setara dengan quasar hanya dapat berasal dari lubang kosmik.

Pulsar pun tak kalah misteriusnya. Pulsar adalah formasi yang secara teratur memancarkan pancaran energi. Menurut para ilmuwan, mereka adalah bintang yang berotasi dengan cepat, dan sinar cahaya memancar darinya, seperti suar kosmik.

Masa depan Alam Semesta.

Tidak ada yang tahu apa nasib alam semesta kita. Tampaknya setelah ledakan awal, masih terus meluas. Ada dua kemungkinan skenario di masa depan yang sangat jauh.

Menurut yang pertama dari mereka, teori ruang terbuka, Alam Semesta akan mengembang hingga seluruh energi dihabiskan untuk semua bintang dan galaksi tidak ada lagi.

Kedua - teori ruang tertutup, yang menyatakan bahwa perluasan Alam Semesta suatu saat akan berhenti, akan mulai berkontraksi kembali dan akan terus menyusut hingga menghilang dalam prosesnya.

Para ilmuwan menyebut proses ini, dengan analogi dengan big bang, kompresi besar. Akibatnya, big bang lain bisa saja terjadi dan menciptakan alam semesta baru.

Jadi, segala sesuatu mempunyai awal dan akan ada akhir, tetapi tidak ada yang tahu apa yang akan terjadi...

Apa yang ada di luar Alam Semesta? Masalah ini terlalu rumit untuk dipahami manusia. Hal ini disebabkan oleh kenyataan bahwa pertama-tama perlu ditentukan batas-batasnya, dan ini jauh dari mudah.

Jawaban yang diterima secara umum hanya memperhitungkan Alam Semesta yang dapat diamati. Menurutnya, dimensi ditentukan oleh kecepatan cahaya, karena yang terlihat hanya cahaya yang dipancarkan atau dipantulkan benda di luar angkasa. Mustahil untuk melihat lebih jauh dari cahaya terjauh yang merambat ke seluruh keberadaan Alam Semesta.

Ruang terus berkembang, namun masih terbatas. Ukurannya terkadang disebut sebagai volume atau bola Hubble. Manusia di Alam Semesta mungkin tidak akan pernah bisa mengetahui apa yang ada di luar batasnya. Jadi untuk semua eksplorasi, inilah satu-satunya ruang yang perlu berinteraksi. Setidaknya dalam waktu dekat.

Kebesaran

Semua orang tahu bahwa alam semesta itu besar. Berapa juta tahun cahaya yang terbentang?

Para astronom dengan cermat mempelajari radiasi latar gelombang mikro kosmik - sisa-sisa Big Bang. Mereka mencari hubungan antara apa yang terjadi di satu sisi langit dan apa yang terjadi di sisi lain. Dan sejauh ini belum ada bukti adanya kesamaan. Artinya, selama 13,8 miliar tahun ke segala arah, Alam Semesta tidak terulang kembali. Ini adalah berapa banyak waktu yang dibutuhkan cahaya untuk mencapai setidaknya tepi ruang yang terlihat.

Kita masih prihatin dengan pertanyaan tentang apa yang ada di luar alam semesta teramati. Para astronom mengakui bahwa ruang angkasa tidak terbatas. “Materi” di dalamnya (energi, galaksi, dll.) didistribusikan dengan cara yang persis sama seperti di Alam Semesta yang dapat diamati. Jika memang demikian, maka muncullah berbagai keganjilan dari apa yang ada di pinggirnya.

Tidak hanya ada lebih banyak planet lain di luar volume Hubble. Di sana Anda dapat menemukan segala sesuatu yang mungkin ada. Jika Anda melangkah cukup jauh, Anda bahkan mungkin menemukan tata surya lain dengan Bumi yang identik dalam segala hal kecuali Anda sarapan dengan bubur, bukan telur dadar. Atau tidak ada sarapan sama sekali. Atau katakanlah Anda bangun pagi dan merampok bank.

Faktanya, para kosmolog percaya bahwa jika kita melangkah cukup jauh, kita akan menemukan bola Hubble lain yang benar-benar identik dengan bola Hubble kita. Kebanyakan ilmuwan percaya bahwa alam semesta yang kita kenal mempunyai batas-batas. Apa yang ada di baliknya masih menjadi misteri terbesar.

Prinsip kosmologis

Konsep ini berarti bahwa terlepas dari lokasi dan arah pengamat, setiap orang melihat gambaran alam semesta yang sama. Tentu saja hal ini tidak berlaku untuk penelitian skala kecil. Homogenitas ruang ini disebabkan oleh persamaan semua titiknya. Fenomena ini hanya bisa dideteksi pada skala gugus galaksi.

Sesuatu yang mirip dengan konsep ini pertama kali dikemukakan oleh Sir Isaac Newton pada tahun 1687. Dan selanjutnya, pada abad ke-20, hal ini dibenarkan oleh pengamatan ilmuwan lain. Logikanya, jika segala sesuatu muncul dari satu titik dalam Big Bang dan kemudian meluas hingga ke Alam Semesta, maka segala sesuatunya akan tetap homogen.

Jarak di mana seseorang dapat mengamati prinsip kosmologis untuk menemukan distribusi materi yang seragam adalah sekitar 300 juta tahun cahaya dari Bumi.

Namun semuanya berubah pada tahun 1973. Kemudian ditemukan anomali yang melanggar prinsip kosmologis.

Penarik Hebat

Konsentrasi massa yang sangat besar ditemukan pada jarak 250 juta tahun cahaya, dekat konstelasi Hydra dan Centaurus. Bobotnya begitu besar sehingga bisa dibandingkan dengan puluhan ribu massa Bima Sakti. Anomali ini dianggap sebagai superkluster galaksi.

Objek ini disebut Penarik Besar. Gaya gravitasinya begitu kuat sehingga mempengaruhi galaksi lain dan gugusnya selama beberapa ratus tahun cahaya. Ini telah lama menjadi salah satu misteri terbesar di luar angkasa.

Pada tahun 1990, ditemukan bahwa pergerakan gugusan galaksi kolosal, yang disebut Penarik Besar, cenderung ke wilayah ruang lain - di luar tepi Alam Semesta. Sejauh ini proses tersebut masih bisa diamati, meski anomalinya sendiri berada pada “zona penghindaran”.

Energi gelap

Menurut Hukum Hubble, semua galaksi harus bergerak menjauhi satu sama lain secara merata, dengan tetap menjaga prinsip kosmologis. Namun, pada tahun 2008 muncul penemuan baru.

Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) mendeteksi sekelompok besar cluster yang bergerak ke arah yang sama dengan kecepatan hingga 600 mil per detik. Mereka semua menuju ke area kecil di langit antara konstelasi Centaurus dan Velus.

Tidak ada alasan yang jelas untuk hal ini, dan karena ini adalah fenomena yang tidak dapat dijelaskan, maka disebut "energi gelap". Hal ini disebabkan oleh sesuatu di luar alam semesta yang dapat diamati. Saat ini hanya ada dugaan tentang sifatnya.

Jika gugusan galaksi ditarik menuju lubang hitam kolosal, maka pergerakannya akan semakin cepat. Energi gelap menunjukkan kecepatan konstan benda-benda kosmik selama miliaran tahun cahaya.

Salah satu kemungkinan penyebab proses ini adalah struktur masif yang terletak di luar alam semesta. Mereka mempunyai pengaruh gravitasi yang sangat besar. Tidak ada struktur raksasa di alam semesta teramati yang memiliki bobot gravitasi cukup untuk menyebabkan fenomena ini. Namun hal ini tidak berarti bahwa mereka tidak bisa berada di luar wilayah yang dapat diamati.

Artinya struktur alam semesta tidak homogen. Adapun strukturnya sendiri, secara harfiah bisa berupa apa saja, mulai dari kumpulan materi hingga energi dalam skala yang hampir tidak dapat dibayangkan. Bahkan ada kemungkinan bahwa ini adalah pemandu gaya gravitasi dari alam semesta lain.

Gelembung tak berujung

Tidak sepenuhnya benar membicarakan sesuatu di luar lingkup Hubble, karena ia masih memiliki struktur yang identik dengan Metagalaxy. “Yang tidak diketahui” memiliki hukum fisika alam semesta dan konstanta yang sama. Ada versi Big Bang yang menyebabkan munculnya gelembung-gelembung pada struktur ruang.

Segera setelahnya, sebelum inflasi Alam Semesta dimulai, semacam “busa kosmik” muncul, yang berbentuk sekelompok “gelembung”. Salah satu objek zat ini tiba-tiba mengembang, akhirnya menjadi Alam Semesta yang dikenal saat ini.

Tapi apa yang keluar dari gelembung lainnya? Alexander Kashlinsky, kepala tim NASA, organisasi yang menemukan “energi gelap”, mengatakan: “Jika Anda bergerak cukup jauh, Anda dapat melihat struktur yang berada di luar gelembung, di luar Alam Semesta. Struktur ini harus menciptakan gerakan."

Dengan demikian, "energi gelap" dianggap sebagai bukti pertama keberadaan Alam Semesta lain, atau bahkan "Multiverse".

Setiap gelembung adalah area yang berhenti meregang bersama ruang lainnya. Dia membentuk Alam Semestanya sendiri dengan hukum khususnya sendiri.

Dalam skenario ini, ruang tidak terbatas dan setiap gelembung juga tidak memiliki batas. Sekalipun dimungkinkan untuk mendobrak batas salah satu dari mereka, jarak di antara mereka masih terus meluas. Seiring waktu, mustahil mencapai gelembung berikutnya. Fenomena ini masih menjadi salah satu misteri terbesar kosmos.

Lubang hitam

Teori yang diajukan oleh fisikawan Lee Smolin menyatakan bahwa setiap objek kosmik serupa dalam struktur Metagalaxy menyebabkan terbentuknya objek baru. Kita hanya perlu membayangkan berapa banyak lubang hitam yang ada di alam semesta. Masing-masing mempunyai hukum fisika yang berbeda dengan pendahulunya. Hipotesis serupa pertama kali diuraikan pada tahun 1992 dalam buku “Life of the Cosmos.”

Bintang-bintang di seluruh dunia yang jatuh ke dalam lubang hitam dikompresi hingga kepadatan yang sangat ekstrim. Dalam kondisi seperti itu, ruang ini meledak dan mengembang menjadi alam semesta barunya sendiri, berbeda dari alam semesta aslinya. Titik berhentinya waktu di dalam lubang hitam adalah awal dari Big Bang Metagalaxy baru.

Kondisi ekstrem di dalam lubang hitam yang runtuh menyebabkan perubahan kecil dan acak pada kekuatan fisik dan parameter yang mendasari alam semesta anak. Masing-masing mempunyai ciri dan indikator yang berbeda dengan induknya.

Keberadaan bintang merupakan prasyarat terbentuknya kehidupan. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa karbon dan molekul kompleks lainnya yang mendukung kehidupan tercipta di dalamnya. Oleh karena itu, pembentukan makhluk dan Alam Semesta memerlukan kondisi yang sama.

Kritik terhadap seleksi alam kosmik sebagai hipotesis ilmiah adalah kurangnya bukti langsung pada tahap ini. Namun perlu diingat bahwa dari sudut pandang keyakinan, hal ini tidak lebih buruk dari alternatif ilmiah yang diusulkan. Tidak ada bukti mengenai apa yang ada di luar Alam Semesta, baik itu Multiverse, teori string, atau ruang siklik.

Banyak alam semesta paralel

Ide ini sepertinya tidak ada relevansinya dengan teori fisika modern. Namun gagasan tentang keberadaan Multiverse telah lama dianggap sebagai kemungkinan ilmiah, meskipun masih menimbulkan perdebatan aktif dan perdebatan destruktif di kalangan fisikawan. Pilihan ini benar-benar menghancurkan gagasan tentang berapa banyak Alam Semesta yang ada di luar angkasa.

Penting untuk diingat bahwa Multiverse bukanlah sebuah teori, melainkan konsekuensi dari pemahaman modern tentang fisika teoretis. Perbedaan ini sangat penting. Tidak ada yang melambaikan tangannya dan berkata: “Jadilah Multiverse!” Ide ini berasal dari ajaran terkini seperti mekanika kuantum dan teori string.

Fisika multiverse dan kuantum

Banyak orang yang akrab dengan eksperimen pemikiran “Kucing Schrödinger”. Esensinya terletak pada kenyataan bahwa Erwin Schrödinger, seorang fisikawan teoretis Austria, menunjukkan ketidaksempurnaan mekanika kuantum.

Ilmuwan menyarankan untuk membayangkan seekor binatang yang ditempatkan di dalam kotak tertutup. Jika Anda membukanya, Anda dapat mengetahui salah satu dari dua keadaan kucing tersebut. Namun selama kotaknya tertutup, hewan tersebut masih hidup atau mati. Hal ini membuktikan bahwa tidak ada negara yang memadukan hidup dan mati.

Semua ini tampak mustahil hanya karena persepsi manusia tidak mampu memahaminya.

Namun hal ini sangat mungkin terjadi menurut aturan aneh mekanika kuantum. Ruang segala kemungkinan di dalamnya sangat besar. Secara matematis, keadaan mekanika kuantum adalah jumlah (atau superposisi) dari semua keadaan yang mungkin terjadi. Dalam kasus Kucing Schrödinger, eksperimennya merupakan superposisi posisi "mati" dan "hidup".

Namun bagaimana hal ini dapat ditafsirkan sehingga mempunyai arti praktis? Cara yang populer adalah dengan memikirkan semua kemungkinan ini sedemikian rupa sehingga satu-satunya keadaan kucing yang "benar secara obyektif" adalah keadaan yang dapat diamati. Namun, kita juga bisa sepakat bahwa kemungkinan-kemungkinan ini benar dan semuanya ada di alam semesta yang berbeda.

Teori string

Ini adalah peluang paling menjanjikan untuk menggabungkan mekanika kuantum dan gravitasi. Hal ini sulit dilakukan karena gravitasi tidak dapat dijelaskan dalam skala kecil seperti halnya atom dan partikel subatom dalam mekanika kuantum.

Namun teori string, yang mengatakan bahwa semua partikel fundamental terbuat dari unsur-unsur monomer, menjelaskan semua kekuatan alam yang diketahui sekaligus. Ini termasuk gravitasi, elektromagnetisme, dan gaya nuklir.

Namun, teori string matematika memerlukan setidaknya sepuluh dimensi fisik. Kita hanya dapat mengamati empat dimensi: tinggi, lebar, kedalaman, dan waktu. Oleh karena itu, dimensi tambahan disembunyikan dari kami.

Untuk dapat menggunakan teori dalam menjelaskan fenomena fisik, studi tambahan ini bersifat “padat” dan terlalu kecil dalam skala kecil.

Masalah atau ciri teori string adalah ada banyak cara untuk melakukan pemadatan. Masing-masing menghasilkan alam semesta dengan hukum fisika yang berbeda, seperti massa elektron dan konstanta gravitasi yang berbeda. Namun, terdapat juga keberatan serius terhadap metodologi pemadatan. Oleh karena itu permasalahannya belum terselesaikan sepenuhnya.

Namun pertanyaan yang jelas adalah: kemungkinan manakah yang kita alami? Teori string tidak menyediakan mekanisme untuk menentukan hal ini. Hal ini membuatnya tidak berguna karena tidak mungkin untuk mengujinya secara menyeluruh. Namun penjelajahan tepi alam semesta telah mengubah kesalahan ini menjadi sebuah fitur.

Konsekuensi dari Big Bang

Selama struktur awal alam semesta, terdapat periode percepatan ekspansi yang disebut inflasi. Awalnya, hal ini menjelaskan mengapa suhu bola Hubble hampir seragam. Namun, inflasi juga memperkirakan spektrum fluktuasi suhu di sekitar keseimbangan ini, yang kemudian dikonfirmasi oleh beberapa pesawat ruang angkasa.

Meskipun rincian pasti dari teori ini masih diperdebatkan dengan hangat, inflasi diterima secara luas oleh para fisikawan. Namun, akibat wajar dari teori ini adalah pasti ada objek lain di alam semesta yang masih mengalami percepatan. Karena fluktuasi kuantum dalam ruang-waktu, beberapa bagiannya tidak akan pernah mencapai keadaan akhir. Artinya, ruang angkasa akan terus meluas.

Mekanisme ini menghasilkan alam semesta dalam jumlah tak terhingga. Menggabungkan skenario ini dengan teori string, ada kemungkinan bahwa masing-masing memiliki pemadatan dimensi tambahan yang berbeda dan karenanya memiliki hukum fisika alam semesta yang berbeda.

Menurut doktrin Multiverse, yang diprediksi oleh teori string dan inflasi, semua alam semesta hidup dalam ruang fisik yang sama dan dapat berpotongan. Mereka mau tidak mau harus bertabrakan, meninggalkan jejak di langit kosmik. Karakternya berkisar dari titik dingin atau panas di latar belakang gelombang mikro kosmik hingga kekosongan anomali dalam sebaran galaksi.

Karena tabrakan dengan alam semesta lain harus terjadi pada arah tertentu, gangguan apa pun diperkirakan akan mengganggu homogenitas.

Beberapa ilmuwan mencarinya melalui anomali pada latar belakang gelombang mikro kosmik, sisa-sisa Big Bang. Yang lainnya berada dalam gelombang gravitasi, yang beriak melalui ruang-waktu ketika benda-benda besar lewat. Gelombang-gelombang ini secara langsung dapat membuktikan adanya inflasi, yang pada akhirnya memperkuat dukungan terhadap teori multiverse.