Kas yra už Visatos? Visatos sandara. Kosmoso paslaptys

Visata... Koks baisus žodis. To, kas žymima šiuo žodžiu, mastas prieštarauja bet kokiam supratimui. Mums nuvažiuoti 1000 km jau yra atstumas, bet ką tai reiškia, palyginti su milžiniška figūra, kuri mokslininkų požiūriu rodo minimalų įmanomą mūsų Visatos skersmenį.


Ši figūra ne tik kolosali – ji nereali. 93 milijardai šviesmečių! Kilometrais tai išreiškiama 879 847 933 950 014 400 000 000.

Kas yra Visata?

Kas yra Visata? Kaip protu užčiuopti šią beribę, nes, kaip rašė Kozma Prutkovas, tai niekam neduota. Pasiremkime viskuo, kas mums pažįstama, paprastais dalykais, kurie per analogijas gali nuvesti prie norimo suvokimo.

Iš ko sudaryta mūsų Visata?

Norėdami suprasti šią problemą, dabar eikite į virtuvę ir paimkite putplasčio kempinę, kurią naudojate plaudami indus. Paėmė? Taigi, jūs laikote savo rankose Visatos modelį. Jei atidžiau pažvelgsite į kempinės struktūrą per padidinamąjį stiklą, pamatysite, kad ji susideda iš daugybės atvirų porų, kurias riboja net ne sienos, o tilteliai.

Visata yra kažkas panašaus, bet tik tiltams naudojama medžiaga yra ne putplastis, o... ... Ne planetos, ne žvaigždžių sistemos, o galaktikos! Kiekviena iš šių galaktikų susideda iš šimtų milijardų žvaigždžių, skriejančių aplink centrinę šerdį, ir kiekviena jų gali būti iki šimtų tūkstančių šviesmečių dydžio. Atstumas tarp galaktikų paprastai yra apie milijoną šviesmečių.

Visatos plėtimasis

Visata yra ne tik didelė, bet ir nuolat plečiasi. Šis faktas, nustatytas stebint raudonąją poslinkį, sudarė Didžiojo sprogimo teorijos pagrindą.


NASA duomenimis, nuo Didžiojo sprogimo pradžios Visatos amžius yra maždaug 13,7 mlrd.

Ką reiškia žodis „visata“?

Žodis „Visata“ turi senąsias slavų šaknis ir iš tikrųjų yra atsekamasis popierius iš graikiško žodžio oikomenta (οἰκουμένη), kilęs iš veiksmažodžio οἰκέω „Gyvenu, gyvenu“. Iš pradžių šis žodis reiškė visą apgyvendintą pasaulio dalį. Bažnytinėje kalboje panaši reikšmė išlieka iki šių dienų: pavyzdžiui, Konstantinopolio patriarcho pavadinime yra žodis „ekumeninis“.

Terminas kilęs iš žodžio „gyvenimas“ ir tik sutampa su žodžiu „viskas“.

Kas yra Visatos centre?

Visatos centro klausimas yra nepaprastai painus dalykas ir tikrai dar neišspręstas. Problema ta, kad neaišku, ar ji apskritai egzistuoja, ar ne. Logiška manyti, kad kadangi įvyko Didysis sprogimas, nuo kurio epicentro pradėjo skraidyti begalė galaktikų, tai reiškia, kad atsekus kiekvienos iš jų trajektoriją, sankirtoje galima rasti Visatos centrą. šių trajektorijų. Tačiau faktas yra tas, kad visos galaktikos tolsta viena nuo kitos maždaug tokiu pačiu greičiu ir praktiškai tas pats vaizdas stebimas iš kiekvieno Visatos taško.


Čia tiek daug teorijų, kad bet kuris akademikas išprotėtų. Netgi ketvirtoji dimensija buvo įtraukta į žaidimą daugiau nei vieną kartą, net jei ji buvo neteisinga, tačiau iki šios dienos klausimas nėra aiškus.

Jei nėra aiškaus Visatos centro apibrėžimo, kalbame apie tai, kas yra pačiame centre, yra tuščias pratimas.

Kas yra už Visatos?

O, tai labai įdomus klausimas, bet toks pat neaiškus kaip ir ankstesnis. Paprastai nežinoma, ar Visata turi ribas. Galbūt jų nėra. Galbūt jie egzistuoja. Galbūt, be mūsų Visatos, yra ir kitų, turinčių kitas materijos savybes, kurių gamtos dėsniai ir pasaulio konstantos skiriasi nuo mūsų. Niekas negali pateikti įrodyto atsakymo į tokį klausimą.

Problema ta, kad mes galime stebėti Visatą tik iš 13,3 milijardo šviesmečių atstumo. Kodėl? Tai labai paprasta: mes prisimename, kad Visatos amžius yra 13,7 milijardo metų. Atsižvelgiant į tai, kad mūsų stebėjimas įvyksta su vėlavimu, lygiu laiku, kurį šviesa praleidžia nukeliaudama atitinkamą atstumą, negalime stebėti Visatos anksčiau nei ji iš tikrųjų atsirado. Tokiu atstumu matome mažų vaikų visatą...

Ką dar žinome apie Visatą?

Daug ir nieko! Mes žinome apie reliktinį švytėjimą, apie kosmines stygas, apie kvazarus, juodąsias skyles ir daug, daug daugiau. Dalį šių žinių galima pagrįsti ir įrodyti; kai kurie dalykai yra tik teoriniai skaičiavimai, kurių negalima patvirtinti įrodymais, o kai kurie – tik turtingos pseudomokslininkų vaizduotės vaisius.


Tačiau vieną žinome tikrai: niekada neateis akimirka, kai su palengvėjimu šluostydami prakaitą nuo kaktos galime pasakyti: „Uh! Klausimas pagaliau buvo iki galo išnagrinėtas. Čia nėra ko daugiau sugauti!

Kiekvienas iš mūsų bent kartą pagalvojo, kokiame didžiuliame pasaulyje gyvename. Mūsų planeta – tai beprotiškai daug miestų, kaimų, kelių, miškų, upių. Daugelis žmonių per savo gyvenimą net nepamato pusės to. Sunku įsivaizduoti milžinišką planetos mastą, tačiau yra dar sunkesnė užduotis. Visatos dydis yra tai, ko, ko gero, neįsivaizduoja net labiausiai išsivysčiusi protas. Pabandykime išsiaiškinti, ką apie tai mano šiuolaikinis mokslas.

Pagrindinė koncepcija

Visata yra viskas, kas mus supa, apie ką žinome ir spėjame, kas buvo, yra ir bus. Jeigu sumažintume romantizmo intensyvumą, tai ši sąvoka moksle apibrėžia viską, kas egzistuoja fiziškai, atsižvelgiant į laiko aspektą ir dėsnius, reguliuojančius funkcionavimą, visų elementų tarpusavio ryšį ir pan.

Natūralu, kad gana sunku įsivaizduoti tikrąjį Visatos dydį. Moksle šis klausimas plačiai diskutuojamas ir kol kas nėra bendro sutarimo. Savo prielaidose astronomai remiasi egzistuojančiomis mums žinomo pasaulio formavimosi teorijomis, taip pat stebėjimo metu gautais duomenimis.

Metagalaktika

Įvairios hipotezės apibrėžia Visatą kaip bematę arba neapsakomai didelę erdvę, apie kurią daugumą mažai žinome. Siekiant aiškumo ir galimybės diskutuoti apie tiriamą sritį, buvo pristatyta metagalaktikos koncepcija. Šis terminas reiškia Visatos dalį, kurią galima stebėti astronominiais metodais. Tobulėjant technologijoms ir žinioms, jis nuolat didėja. Metagalaktika yra vadinamosios stebimosios Visatos dalis – erdvė, kurioje materija per savo egzistavimo laikotarpį sugebėjo pasiekti savo dabartinę padėtį. Kai reikia suprasti Visatos dydį, dauguma žmonių kalba apie metagalaktiką. Dabartinis technologijų išsivystymo lygis leidžia stebėti objektus, esančius iki 15 milijardų šviesmečių atstumu nuo Žemės. Laikas, kaip matyti, nustatant šį parametrą vaidina ne mažesnį vaidmenį nei erdvė.

Amžius ir dydis

Remiantis kai kuriais Visatos modeliais, ji niekada neatsirado, bet egzistuoja amžinai. Tačiau šiandien dominuojanti Didžiojo sprogimo teorija suteikia mūsų pasauliui „pradžios tašką“. Astronomų teigimu, Visatos amžius yra maždaug 13,7 milijardo metų. Jei grįšite laiku atgal, galite grįžti į Didįjį sprogimą. Nepriklausomai nuo to, ar Visatos dydis yra begalinis, stebima jos dalis turi ribas, nes šviesos greitis yra baigtinis. Tai apima visas tas vietas, kurios gali paveikti stebėtoją žemėje nuo Didžiojo sprogimo. Stebimos Visatos dydis didėja dėl nuolatinio jos plėtimosi. Remiantis naujausiais skaičiavimais, jis užima 93 milijardus šviesmečių erdvę.

Krūva

Pažiūrėkime, kokia yra Visata. Kosmoso matmenys, išreikšti sunkiais skaičiais, žinoma, yra nuostabūs, bet sunkiai suprantami. Daugeliui bus lengviau suprasti mus supančio pasaulio mastą, jei jie žinos, kiek sistemų, tokių kaip Saulės sistema, jame telpa.

Mūsų žvaigždė ir ją supančios planetos yra tik mažytė Paukščių Tako dalis. Astronomų teigimu, galaktikoje yra apie 100 milijardų žvaigždžių. Kai kurie iš jų jau atrado egzoplanetas. Stebina ne tik Visatos dydis, bet ir erdvė, kurią užima nereikšminga jos dalis, Paukščių Takas, kelia pagarbą. Šviesai per mūsų galaktiką keliauti reikia šimto tūkstančių metų!

Vietinė grupė

Ekstragalaktinė astronomija, pradėta vystytis po Edvino Hablo atradimų, aprašo daugybę struktūrų, panašių į Paukščių Taką. Artimiausi jo kaimynai yra Andromedos ūkas ir Didieji bei Mažieji Magelano debesys. Kartu su keliais kitais „palydovais“ jie sudaro vietinę galaktikų grupę. Jį nuo gretimo panašaus darinio skiria maždaug 3 milijonai šviesmečių. Net baisu įsivaizduoti, kiek laiko prireiktų šiuolaikiniam orlaiviui įveikti tokį atstumą!

Pastebėjus

Visas vietines grupes skiria platus plotas. Metagalaktikoje yra keli milijardai struktūrų, panašių į Paukščių Taką. Visatos dydis yra tikrai nuostabus. Šviesos pluoštui nukeliauti atstumą nuo Paukščių Tako iki Andromedos ūko prireikia 2 milijonų metų.

Kuo toliau nuo mūsų yra erdvės gabalas, tuo mažiau žinome apie jos dabartinę būklę. Kadangi šviesos greitis yra baigtinis, mokslininkai gali gauti informacijos tik apie tokių objektų praeitį. Dėl tų pačių priežasčių, kaip jau minėta, astronominiams tyrimams prieinamas Visatos plotas yra ribotas.

Kiti pasauliai

Tačiau tai dar ne visa nuostabi informacija, kuri apibūdina Visatą. Kosmoso matmenys, matyt, gerokai viršija metagalaktiką ir stebimą dalį. Infliacijos teorija pristato tokią sąvoką kaip Multivisata. Jį sudaro daugybė pasaulių, tikriausiai susiformavusių vienu metu, nesikertančių vienas su kitu ir besivystančių savarankiškai. Dabartinis technologijų išsivystymo lygis neteikia vilčių žinių apie tokias kaimynines Visatas. Viena iš priežasčių – tas pats šviesos greičio baigtinumas.

Sparti kosmoso mokslo pažanga keičia mūsų supratimą apie tai, kokia didelė yra Visata. Dabartinė astronomijos padėtis, ją sudarančios teorijos ir mokslininkų skaičiavimai yra sunkiai suprantami neišmanantiems žmonėms. Tačiau net ir paviršutiniškas šios problemos tyrimas parodo, koks didžiulis yra pasaulis, kurio dalis esame ir kiek mažai apie jį žinome.

Ką mes žinome apie visatą, kas yra erdvė? Visata yra beribis, žmogaus protu sunkiai suvokiamas pasaulis, kuris atrodo netikras ir neapčiuopiamas. Tiesą sakant, mus supa materija, beribė erdvėje ir laike, galinti įgauti įvairias formas. Norėdami suprasti tikrąjį kosmoso mastą, kaip veikia Visata, visatos sandarą ir evoliucijos procesus, turėsime peržengti savo pasaulėžiūros slenkstį, pažvelgti į mus supantį pasaulį kitu kampu. iš vidaus.

Visatos švietimas: pirmieji žingsniai

Erdvė, kurią stebime per teleskopus, yra tik dalis žvaigždžių Visatos, vadinamosios Megagalaktikos. Hablo kosmologinio horizonto parametrai kolosalūs – 15-20 milijardų šviesmečių. Šie duomenys yra apytiksliai, nes evoliucijos procese Visata nuolat plečiasi. Visatos plėtimasis vyksta plintant cheminiams elementams ir kosminei mikrobangų foninei spinduliuotei. Visatos struktūra nuolat kinta. Erdvėje atsiranda galaktikų, Visatos objektų ir kūnų spiečių – tai milijardai žvaigždžių, kurios sudaro artimosios erdvės elementus – žvaigždžių sistemas su planetomis ir palydovais.

Kur yra pradžia? Kaip atsirado Visata? Manoma, kad Visatos amžius yra 20 milijardų metų. Galbūt kosminės medžiagos šaltinis buvo karšta ir tanki pirmutinė medžiaga, kurios sankaupa tam tikru momentu sprogo. Mažiausios dalelės, susidariusios dėl sprogimo, išsibarstė į visas puses ir mūsų laikais toliau tolsta nuo epicentro. Šiuo metu mokslo sluoksniuose dominuojanti Didžiojo sprogimo teorija tiksliausiai apibūdina Visatos formavimąsi. Medžiaga, atsiradusi dėl kosminio kataklizmo, buvo nevienalytė masė, susidedanti iš mažyčių nestabilių dalelių, kurios, susidūrusios ir išsisklaidžiusios, pradėjo sąveikauti viena su kita.

Didysis sprogimas yra Visatos atsiradimo teorija, paaiškinanti jos susidarymą. Pagal šią teoriją iš pradžių egzistavo tam tikras kiekis materijos, kuri dėl tam tikrų procesų sprogo kolosalia jėga, išsklaidydama motinos masę į aplinkinę erdvę.

Po kurio laiko, pagal kosminius standartus – akimirksniu, pagal žemišką chronologiją – milijonus metų, prasidėjo erdvės materializacijos etapas. Iš ko sudaryta Visata? Išsklaidyta medžiaga ėmė telktis į didelius ir mažus gumulėlius, kurių vietoje vėliau ėmė dygti pirmieji Visatos elementai, didžiulės dujų masės – būsimų žvaigždžių darželiai. Daugeliu atvejų materialių objektų formavimosi procesas Visatoje paaiškinamas fizikos ir termodinamikos dėsniais, tačiau yra nemažai dalykų, kurių dar negalima paaiškinti. Pavyzdžiui, kodėl vienoje erdvės dalyje besiplečianti medžiaga yra labiau susitelkusi, o kitoje visatos dalyje medžiaga yra labai reta? Atsakymus į šiuos klausimus galima gauti tik tada, kai paaiškės didelių ir mažų kosminių objektų formavimosi mechanizmas.

Dabar Visatos formavimosi procesas paaiškinamas Visatos dėsnių veikimu. Gravitacinis nestabilumas ir energija skirtingose ​​srityse paskatino protožvaigždžių susidarymą, kurie savo ruožtu, veikiami išcentrinių jėgų ir gravitacijos, suformavo galaktikas. Kitaip tariant, kol materija tęsėsi ir toliau plečiasi, suspaudimo procesai prasidėjo veikiant gravitacinėms jėgoms. Dujų debesų dalelės pradėjo telktis aplink įsivaizduojamą centrą, galiausiai suformuodamos naują tankumą. Šio milžiniško statybos projekto statybinės medžiagos yra molekulinis vandenilis ir helis.

Cheminiai Visatos elementai yra pagrindinė statybinė medžiaga, iš kurios vėliau buvo suformuoti Visatos objektai

Tada pradeda veikti termodinamikos dėsnis, įsijungia irimo bei jonizacijos procesai. Vandenilio ir helio molekulės suyra į atomus, iš kurių, veikiant gravitacinėms jėgoms, susidaro protožvaigždės šerdis. Šie procesai yra Visatos dėsniai ir įgavo grandininės reakcijos formą, vykstančią visuose tolimuose Visatos kampeliuose, užpildydami visatą milijardais, šimtais milijardų žvaigždžių.

Visatos evoliucija: svarbiausi dalykai

Šiandien mokslo sluoksniuose yra hipotezė apie būsenų, iš kurių yra austa Visatos istorija, cikliškumą. Dujų spiečiai, atsiradę dėl promaterialo sprogimo, tapo žvaigždžių darželiais, kurie savo ruožtu sudarė daugybę galaktikų. Tačiau pasiekusi tam tikrą fazę materija Visatoje ima linkti į pirminę, koncentruotą būseną, t.y. po materijos sprogimo ir vėlesnio išsiplėtimo erdvėje seka suspaudimas ir grįžimas į supertankią būseną, į pradinį tašką. Vėliau viskas kartojasi, po gimimo seka finalas ir taip daug milijardų metų iki begalybės.

Visatos pradžia ir pabaiga pagal ciklinę Visatos evoliuciją

Tačiau praleidžiant temą apie Visatos susidarymą, kuri tebėra atviras klausimas, turėtume pereiti prie visatos sandaros. Dar XX amžiaus 30-aisiais tapo aišku, kad kosminė erdvė yra padalinta į regionus - galaktikas, kurios yra didžiulės formacijos, kurių kiekviena turi savo žvaigždžių populiaciją. Be to, galaktikos nėra statiški objektai. Galaktikų, tolstančių nuo įsivaizduojamo Visatos centro, greitis nuolat kinta, tai rodo vienų konvergencija, o kitų nutolimas viena nuo kitos.

Visi minėti procesai žemiškojo gyvenimo trukmės požiūriu vyksta labai lėtai. Mokslo ir šių hipotezių požiūriu visi evoliuciniai procesai vyksta greitai. Tradiciškai Visatos evoliuciją galima suskirstyti į keturis etapus – eras:

• hadronų era;
• leptono era;
• fotonų era;
• žvaigždžių era.

Kosminė laiko skalė ir Visatos evoliucija, pagal kurią galima paaiškinti kosminių objektų atsiradimą

Pirmajame etape visa medžiaga buvo sutelkta viename dideliame branduoliniame lašelyje, susidedančiame iš dalelių ir antidalelių, sujungtų į grupes - hadronus (protonus ir neutronus). Dalelių ir antidalelių santykis yra maždaug 1:1,1. Toliau seka dalelių ir antidalelių naikinimo procesas. Likę protonai ir neutronai yra statybiniai blokai, iš kurių susidaro Visata. Hadronų eros trukmė yra nereikšminga, tik 0,0001 sekundės - sprogstamosios reakcijos laikotarpis.

Tada po 100 sekundžių prasideda elementų sintezės procesas. Esant milijardo laipsnių temperatūrai, branduolių sintezės procese susidaro vandenilio ir helio molekulės. Visą šį laiką medžiaga toliau plečiasi erdvėje.

Nuo šio momento prasideda ilga, nuo 300 tūkstančių iki 700 tūkstančių metų, branduolių ir elektronų rekombinacijos stadija, formuojant vandenilio ir helio atomus. Tokiu atveju pastebimas medžiagos temperatūros sumažėjimas, o spinduliuotės intensyvumas mažėja. Visata tampa skaidri. Vandenilis ir helis, susidarę didžiuliais kiekiais veikiant gravitacinėms jėgoms, paverčia pirminę Visatą milžiniška statybų aikštele. Po milijonų metų prasideda žvaigždžių era – tai protožvaigždžių ir pirmųjų protogalaktikų formavimosi procesas.

Toks evoliucijos skirstymas į etapus dera į karštosios Visatos modelį, kuris paaiškina daugelį procesų. Tikrosios Didžiojo sprogimo priežastys ir medžiagos plėtimosi mechanizmas lieka nepaaiškintos.

Visatos sandara ir sandara

Visatos evoliucijos žvaigždžių era prasideda nuo vandenilio dujų susidarymo. Veikiamas gravitacijos vandenilis kaupiasi į didžiulius spiečius ir gumulėlius. Tokių spiečių masė ir tankis yra milžiniški, šimtus tūkstančių kartų didesni už pačios susidariusios galaktikos masę. Netolygus vandenilio pasiskirstymas, pastebėtas pradiniame Visatos formavimosi etape, paaiškina susidarančių galaktikų dydžių skirtumus. Megagalaktikos susidarė ten, kur turėtų būti didžiausias vandenilio dujų kaupimasis. Ten, kur vandenilio koncentracija buvo nereikšminga, atsirado mažesnės galaktikos, panašios į mūsų žvaigždžių namus – Paukščių Taką.

Versija, pagal kurią Visata yra pradžios ir pabaigos taškas, aplink kurį galaktikos sukasi skirtingais vystymosi etapais

Nuo šio momento Visata gauna pirmuosius darinius su aiškiomis ribomis ir fiziniais parametrais. Tai jau ne ūkai, žvaigždžių dujų ir kosminių dulkių sankaupos (sprogimo produktai), žvaigždžių materijos protospiečiai. Tai žvaigždžių šalys, kurių plotas žmogaus proto požiūriu yra didžiulis. Visata tampa pilna įdomių kosminių reiškinių.

Mokslinio pagrindimo ir šiuolaikinio Visatos modelio požiūriu galaktikos pirmiausia susiformavo veikiant gravitacinėms jėgoms. Įvyko materijos transformacija į kolosalų visuotinį sūkurį. Centripetaliniai procesai užtikrino vėlesnį dujų debesų suskaidymą į spiečius, kurie tapo pirmųjų žvaigždžių gimimo vieta. Protogalaktikos su greitu sukimosi periodu ilgainiui virto spiralinėmis galaktikomis. Ten, kur sukimasis buvo lėtas ir daugiausia buvo stebimas medžiagos suspaudimo procesas, susidarė netaisyklingos galaktikos, dažniausiai elipsės. Šiame fone Visatoje vyko grandiozesni procesai – susidarė galaktikų superspiečiai, kurių kraštai glaudžiai liečiasi vienas su kitu.

Superspiečiai yra daugybė galaktikų grupių ir galaktikų spiečių, esančių didelio masto Visatos struktūroje. Per 1 milijardą Šv. Jau daugelį metų yra apie 100 superspiečių

Nuo to momento tapo aišku, kad Visata yra didžiulis žemėlapis, kuriame žemynai – galaktikų sankaupos, o šalys – megagalaktikos ir galaktikos, susiformavusios prieš milijardus metų. Kiekvieną darinį sudaro žvaigždžių spiečius, ūkai, tarpžvaigždinių dujų ir dulkių sankaupos. Tačiau visa ši populiacija sudaro tik 1% viso universalių darinių tūrio. Didžiąją galaktikų masės ir tūrio dalį užima tamsioji medžiaga, kurios prigimties neįmanoma nustatyti.

Visatos įvairovė: galaktikų klasės

Amerikiečių astrofiziko Edvino Hablo pastangomis dabar turime Visatos ribas ir aiškią joje gyvenančių galaktikų klasifikaciją. Klasifikacija pagrįsta šių milžiniškų darinių struktūrinėmis ypatybėmis. Kodėl galaktikos turi skirtingas formas? Atsakymą į šį ir daugelį kitų klausimų pateikia Hablo klasifikacija, pagal kurią Visata susideda iš šių klasių galaktikų:

• spiralė;
• elipsės formos;
• netaisyklingos galaktikos.

Pirmieji apima dažniausiai pasitaikančius darinius, užpildančius visatą. Būdingi spiralinių galaktikų bruožai yra aiškiai apibrėžta spiralė, kuri sukasi aplink ryškią šerdį arba linkusi į galaktikos juostą. Spiralinės galaktikos su šerdimi žymimos S, o objektai su centrine juosta – SB. Šiai klasei priklauso ir mūsų Paukščių Tako galaktika, kurios centre šerdį skaido šviečiantis tiltelis.

Tipiška spiralinė galaktika. Centre gerai matoma šerdis su tilteliu, iš kurio galų kyla spiralinės rankos.

Panašūs dariniai yra išsibarstę visoje Visatoje. Artimiausia spiralinė galaktika Andromeda yra milžinas, kuris sparčiai artėja prie Paukščių Tako. Didžiausias mums žinomas šios klasės atstovas yra milžiniška galaktika NGC 6872. Šio monstro galaktikos disko skersmuo yra maždaug 522 tūkst. šviesmečių. Šis objektas yra 212 milijonų šviesmečių atstumu nuo mūsų galaktikos.

Kita bendra galaktikos formacijų klasė yra elipsinės galaktikos. Jų žymėjimas pagal Hablo klasifikaciją yra raidė E (elipsinė). Šios formacijos yra elipsoidinės formos. Nepaisant to, kad Visatoje yra gana daug panašių objektų, elipsinės galaktikos nėra itin išraiškingos. Jas daugiausia sudaro lygios elipsės, užpildytos žvaigždžių spiečiais. Skirtingai nuo galaktikos spiralių, elipsėse nėra tarpžvaigždinių dujų ir kosminių dulkių sankaupų, kurios yra pagrindiniai optiniai tokių objektų vizualizavimo efektai.

Tipiškas šiandien žinomas šios klasės atstovas yra elipsinis žiedinis ūkas Lyros žvaigždyne. Šis objektas yra 2100 šviesmečių atstumu nuo Žemės.

Elipsinės galaktikos Kentauro A vaizdas per CFHT teleskopą

Paskutinė Visatoje gyvenančių galaktikos objektų klasė yra netaisyklingos arba netaisyklingos galaktikos. Pavadinimas pagal Hablo klasifikaciją yra lotyniškas simbolis I. Pagrindinis bruožas yra netaisyklinga forma. Kitaip tariant, tokie objektai neturi aiškių simetriškų formų ir būdingų raštų. Savo forma tokia galaktika primena visuotinio chaoso paveikslą, kur žvaigždžių spiečiai kaitaliojasi su dujų ir kosminių dulkių debesimis. Visatos mastu netaisyklingos galaktikos yra įprastas reiškinys.

Savo ruožtu netaisyklingos galaktikos skirstomos į du potipius:

• I potipio netaisyklingos galaktikos turi sudėtingą netaisyklingą struktūrą, didelį tankų paviršių ir išsiskiria ryškumu. Dažnai ši chaotiška netaisyklingų galaktikų forma yra sugriuvusių spiralių pasekmė. Tipiškas tokios galaktikos pavyzdys yra Didysis ir Mažasis Magelano debesis;
• Netaisyklingos, netaisyklingos II potipio galaktikos turi žemą paviršių, chaotišką formą ir nėra labai ryškios. Dėl šviesumo sumažėjimo tokius darinius sunku aptikti Visatos platybėse.

Didysis Magelano debesis yra arčiausiai mūsų esanti netaisyklinga galaktika. Abu dariniai savo ruožtu yra Paukščių Tako palydovai ir netrukus (po 1–2 milijardų metų) gali būti absorbuojami didesnio objekto.

Netaisyklingoji galaktika Didysis Magelano debesis – mūsų Paukščių Tako galaktikos palydovas

Nepaisant to, kad Edvinas Hablas gana tiksliai suskirstė galaktikas į klases, ši klasifikacija nėra ideali. Galėtume pasiekti daugiau rezultatų, jei į Visatos supratimo procesą įtrauktume Einšteino reliatyvumo teoriją. Visatai atstovauja daugybė įvairių formų ir struktūrų, kurių kiekviena turi savo būdingų savybių ir bruožų. Neseniai astronomams pavyko atrasti naujų galaktikos formacijų, kurios apibūdinamos kaip tarpiniai objektai tarp spiralinių ir elipsinių galaktikų.

Paukščių Takas yra garsiausia Visatos dalis

Dvi spiralinės rankos, simetriškai išsidėsčiusios aplink centrą, sudaro pagrindinį galaktikos korpusą. Savo ruožtu spiralės susideda iš rankų, kurios sklandžiai teka viena į kitą. Šaulio ir Cygnus ginklų sandūroje mūsų Saulė yra 2,62·10¹⁷km atstumu nuo Paukščių Tako galaktikos centro. Spiralinių galaktikų spiralės ir rankos yra žvaigždžių sankaupos, kurių tankis didėja artėjant prie galaktikos centro. Likusią galaktikos spiralių masės ir tūrio dalį sudaro tamsioji medžiaga, o tik nedidelę dalį sudaro tarpžvaigždinės dujos ir kosminės dulkės.

Saulės padėtis Paukščių Tako glėbyje, mūsų galaktikos vieta Visatoje

Spiralių storis yra maždaug 2 tūkstančiai šviesmečių. Visas šis sluoksninis pyragas nuolat juda, sukasi milžinišku 200-300 km/s greičiu. Kuo arčiau galaktikos centro, tuo didesnis sukimosi greitis. Saulei ir mūsų Saulės sistemai prireiks 250 milijonų metų, kad užbaigtų revoliuciją aplink Paukščių Tako centrą.

Mūsų galaktiką sudaro trilijonas didelių ir mažų, itin sunkių ir vidutinio dydžio žvaigždžių. Tankiausias Paukščių Tako žvaigždžių spiečius yra Šaulio ranka. Būtent šiame regione stebimas didžiausias mūsų galaktikos ryškumas. Priešinga galaktikos apskritimo dalis, atvirkščiai, yra ne tokia ryški ir sunkiai atskiriama vizualiai stebint.

Centrinę Paukščių Tako dalį vaizduoja šerdis, kurios matmenys yra 1000-2000 parsekų. Šiame ryškiausiame galaktikos regione sutelktas maksimalus žvaigždžių skaičius, kurios turi skirtingas klases, savo vystymosi ir evoliucijos kelius. Tai daugiausia senos itin sunkios žvaigždės paskutinėse pagrindinės sekos stadijose. Paukščių Tako galaktikos senstančio centro buvimo patvirtinimas yra tai, kad šiame regione yra daug neutroninių žvaigždžių ir juodųjų skylių. Iš tiesų, bet kurios spiralinės galaktikos spiralinio disko centras yra supermasyvi juodoji skylė, kuri, kaip milžiniškas dulkių siurblys, siurbia dangaus objektus ir tikrąją materiją.

Supermasyvi juodoji skylė, esanti centrinėje Paukščių Tako dalyje, yra visų galaktikos objektų mirties vieta

Kalbant apie žvaigždžių spiečius, šiandien mokslininkams pavyko suskirstyti dviejų tipų spiečius: sferinius ir atvirus. Be žvaigždžių spiečių, Paukščių Tako spiralės ir rankos, kaip ir bet kuri kita spiralinė galaktika, susideda iš išsklaidytos medžiagos ir tamsiosios energijos. Dėl Didžiojo sprogimo materija yra labai išretėjusios būsenos, kuriai būdingos silpnos tarpžvaigždinės dujos ir dulkių dalelės. Matoma materijos dalis susideda iš ūkų, kurie savo ruožtu skirstomi į du tipus: planetinius ir difuzinius ūkus. Matomoji ūkų spektro dalis atsiranda dėl šviesos lūžio nuo žvaigždžių, kurios spiralės viduje skleidžia šviesą visomis kryptimis.

Mūsų saulės sistema egzistuoja šioje kosminėje sriuboje. Ne, mes nesame vieninteliai šiame didžiuliame pasaulyje. Kaip ir Saulė, daugelis žvaigždžių turi savo planetų sistemas. Visas klausimas yra, kaip aptikti tolimas planetas, jei atstumai net mūsų galaktikoje viršija bet kurios protingos civilizacijos egzistavimo trukmę. Laikas Visatoje matuojamas kitais kriterijais. Planetos su palydovais yra mažiausi objektai Visatoje. Tokių objektų skaičius nesuskaičiuojamas. Kiekviena iš tų žvaigždžių, kurios yra matomame diapazone, gali turėti savo žvaigždžių sistemas. Matome tik arčiausiai mūsų esančias planetas. Tai, kas vyksta kaimynystėje, kokie pasauliai egzistuoja kitose Paukščių Tako atšakose ir kokios planetos yra kitose galaktikose, lieka paslaptis.

Kepler-16 b yra egzoplaneta šalia dvigubos žvaigždės Kepler-16 Cygnus žvaigždyne.

Išvada

Turėdamas tik paviršutinišką supratimą apie tai, kaip Visata atsirado ir kaip ji vystosi, žmogus žengė tik mažą žingsnį visatos masto suvokimo ir suvokimo link. Didžiulis dydis ir apimtis, su kuriais šiandien susiduria mokslininkai, rodo, kad žmogaus civilizacija yra tik akimirka šiame materijos, erdvės ir laiko pluošte.

Visatos modelis pagal materijos buvimo erdvėje sampratą, atsižvelgiant į laiką

Visatos tyrinėjimas tęsiasi nuo Koperniko iki šių dienų. Iš pradžių mokslininkai pradėjo nuo heliocentrinio modelio. Tiesą sakant, paaiškėjo, kad erdvė neturi tikrojo centro ir visas sukimasis, judėjimas ir judėjimas vyksta pagal Visatos dėsnius. Nepaisant to, kad vykstantiems procesams yra mokslinis paaiškinimas, universalūs objektai skirstomi į klases, tipus ir tipus, nė vienas kūnas erdvėje nėra panašus į kitą. Dangaus kūnų dydžiai yra apytiksliai, kaip ir jų masė. Galaktikų, žvaigždžių ir planetų padėtis yra savavališka. Reikalas tas, kad Visatoje nėra koordinačių sistemos. Stebėdami erdvę darome projekciją į visą matomą horizontą, savo Žemę laikydami nuliniu atskaitos tašku. Tiesą sakant, mes esame tik mikroskopinė dalelė, pasiklydusi begalinėse Visatos platybėse.

Visata yra substancija, kurioje visi objektai egzistuoja glaudžiai susiję su erdve ir laiku

Panašiai kaip ryšys su dydžiu, laikas Visatoje turėtų būti laikomas pagrindiniu komponentu. Kosminių objektų kilmė ir amžius leidžia sukurti pasaulio gimimo paveikslą ir išryškinti visatos evoliucijos etapus. Sistema, su kuria susiduriame, yra glaudžiai susijusi su laiko rėmais. Visi erdvėje vykstantys procesai turi ciklus – pradžią, formavimąsi, virsmą ir pabaigą, lydimą materialaus objekto mirties ir materijos perėjimo į kitą būseną.

Sveiki visi! Šiandien noriu su jumis pasidalinti savo įspūdžiais apie Visatą. Įsivaizduokite, pabaigos nėra, visada buvo įdomu, bet ar taip gali atsitikti? Iš šio straipsnio galite sužinoti apie žvaigždes, jų rūšis ir gyvenimą, apie Didįjį sprogimą, apie juodąsias skyles, apie pulsarus ir kai kuriuos kitus svarbius dalykus.

- tai viskas, kas egzistuoja: erdvė, materija, laikas, energija. Tai apima visą planetą, žvaigždes ir kitus kosminius kūnus.

- tai visas egzistuojantis materialus pasaulis, jis yra beribis erdvėje ir laike bei įvairus materijos formų vystymosi procese.

Astronomijos tyrinėjama visata- tai materialaus pasaulio dalis, prieinama tyrimams astronominiais metodais, atitinkančiais pasiektą mokslo lygį (ši Visatos dalis kartais vadinama metagalaktika).

Metagalaktika yra Visatos dalis, prieinama šiuolaikiniams tyrimo metodams. Metagalaktikoje yra keli milijardai.

Visata yra tokia didžiulė, kad neįmanoma suvokti jos dydžio. Pakalbėkime apie Visatą: mums matoma jos dalis tęsiasi daugiau nei 1,6 milijono milijonų milijonų milijonų km – ir niekas nežino, kokio dydžio ji yra už regimos.

Daugelis teorijų bando paaiškinti, kaip visata įgijo dabartinę formą ir iš kur ji atsirado. Remiantis populiariausia teorija, prieš 13 milijardų metų jis gimė dėl milžiniško sprogimo. Laikas, erdvė, energija, materija – visa tai atsirado dėl šio fenomenalaus sprogimo. Beprasmiška pasakoti, kas vyko iki vadinamojo „didžiojo sprogimo“, prieš tai nieko nebuvo.

– pagal šiuolaikines sampratas tokia Visatos būsena praeityje (prieš maždaug 13 mlrd. metų), kai jos vidutinis tankis buvo daug kartų didesnis nei šiandien. Laikui bėgant Visatos tankis mažėja dėl jos plėtimosi.

Atitinkamai, gilinantis į praeitį, tankis didėja iki pat to momento, kai klasikinės idėjos apie laiką ir erdvę praranda savo galią. Šis momentas gali būti laikomas atgalinio skaičiavimo pradžia. Laiko intervalas nuo 0 iki kelių sekundžių sutartinai vadinamas Didžiojo sprogimo periodu.

Šio laikotarpio pradžioje Visatos materija įgavo milžiniškus santykinius greičius („sprogo“, taigi ir pavadinimas).

Mūsų laikais stebimas Didžiojo sprogimo įrodymas yra helio, vandenilio ir kai kurių kitų šviesos elementų koncentracija, reliktinė spinduliuotė ir nehomogeniškumo pasiskirstymas Visatoje (pavyzdžiui, galaktikose).

Astronomai mano, kad po Didžiojo sprogimo Visata buvo neįtikėtinai karšta ir pilna radiacijos.

Atominės dalelės – protonai, elektronai ir neutronai – susidarė maždaug per 10 sekundžių.

Patys atomai – helio ir vandenilio atomai – susiformavo tik po kelių šimtų tūkstančių metų, kai Visata atvėso ir gerokai išsiplėtė.

Didžiojo sprogimo aidai.

Jei Didysis sprogimas įvyko prieš 13 milijardų metų, dabar Visata būtų atvėsusi iki maždaug 3 laipsnių Kelvino laipsnių, tai yra, 3 laipsniais virš absoliutaus nulio.

Mokslininkai teleskopais užfiksavo foninį radijo triukšmą. Šie radijo triukšmai visame žvaigždėtame danguje atitinka šią temperatūrą ir yra laikomi didžiojo sprogimo aidais, kurie vis dar mus pasiekia.

Pasak vienos populiariausių mokslo legendų, Izaokas Niutonas pamatė ant žemės nukritusį obuolį ir suprato, kad tai įvyko veikiamas gravitacijos, sklindančios iš pačios Žemės. Šios jėgos dydis priklauso nuo kūno svorio.

Mažos masės obuolio gravitacija neturi įtakos mūsų planetos judėjimui, Žemė turi didelę masę ir ji pritraukia obuolį į save.

Kosminėse orbitose gravitacinės jėgos laiko visus dangaus kūnus. Mėnulis juda išilgai Žemės orbita ir nuo jos nenutolsta; žiedinėse orbitose Saulės gravitacinė jėga laiko planetas, o Saulė laikosi padėtyje kitų žvaigždžių atžvilgiu – jėga, kuri yra daug didesnė už gravitacinę jėgą.

Mūsų Saulė yra žvaigždė ir gana įprasta vidutinio dydžio. Saulė, kaip ir visos kitos žvaigždės, yra šviečiančių dujų rutulys ir yra tarsi didžiulė krosnis, gaminanti šilumą, šviesą ir kitokią energiją. Saulės sistemą sudaro Saulės orbitoje skriejančios planetos ir, žinoma, pati saulė.

Kitos žvaigždės, kadangi jos yra labai toli nuo mūsų, danguje atrodo mažytės, tačiau iš tikrųjų kai kurios jų yra šimtus kartų didesnio skersmens nei mūsų Saulė.

Žvaigždės ir galaktikos.

Astronomai nustato žvaigždžių vietą, padėdami jas žvaigždynuose arba jų atžvilgiu. Žvaigždynas – tai žvaigždžių grupė, matoma tam tikroje naktinio dangaus srityje, bet ne visada iš tikrųjų yra netoliese.

Žvaigždės didžiulėse erdvėse yra sugrupuotos į žvaigždžių archipelagus, vadinamus galaktikomis. Mūsų galaktika, vadinama Paukščių Taku, apima Saulę ir visas jos planetas. Mūsų galaktika toli gražu nėra pati didžiausia, bet pakankamai didžiulė, kad galėtum įsivaizduoti.

Atstumai Visatoje matuojami atsižvelgiant į šviesos greitį; žmonija nežino nieko greičiau už ją. Šviesos greitis yra 300 tūkstančių km/sek. Kaip šviesmetį astronomai naudoja tokį vienetą – tai atstumas, kurį šviesos spindulys nukeliautų per metus, tai yra 9,46 mln.

Proksima Kentauro žvaigždyne yra artimiausia mums žvaigždė. Jis yra 4,3 šviesmečio atstumu. Mes nematome jos taip, kaip žiūrėjome į ją daugiau nei prieš ketverius metus. O Saulės šviesa mus pasiekia per 8 minutes ir 20 sekundžių.

Paukščių takas su šimtais tūkstančių milijonų žvaigždžių turi milžiniško besisukančio rato formą su išsikišusia ašimi – stebule. Saulė yra 250 tūkstančių šviesmečių nuo savo ašies, arčiau šio rato krašto. Saulė savo orbitoje apsisuka aplink Galaktikos centrą kas 250 milijonų metų.

Mūsų galaktika yra viena iš daugelio, ir niekas nežino, kiek jų iš viso yra. Jau buvo atrasta daugiau nei milijardas galaktikų, o kiekvienoje iš jų – daugybė milijonų žvaigždžių. Šimtai milijonų šviesmečių nuo žemiečių yra labiausiai nutolusios iš jau žinomų galaktikų.

Tyrinėdami jas, žvelgiame į tolimiausią Visatos praeitį. Visos galaktikos tolsta nuo mūsų ir viena nuo kitos. Atrodo, kad Visata vis dar plečiasi, o jos kilmė buvo Didysis sprogimas.

Kokie yra žvaigždžių tipai?

Žvaigždės yra lengvi dujų (plazmos) rutuliukai, panašūs į Saulę. Dėl gravitacinio nestabilumo jie susidaro iš dulkėtų dujų aplinkos (daugiausia iš helio ir vandenilio).

Žvaigždės yra skirtingos, bet kai jos visos atsirado ir po milijonų metų išnyks. Mūsų Saulei yra beveik 5 milijardai metų ir, pasak astronomų, ji egzistuos tiek pat, o tada pradės mirti.

Saulė - tai viena žvaigždė, daugelis kitų žvaigždžių yra dvejetainės, tai yra, iš tikrųjų jos susideda iš dviejų žvaigždžių, kurios sukasi viena aplink kitą. Astronomai taip pat žino trigubas ir vadinamąsias daugybines žvaigždes, kurias sudaro daugybė žvaigždžių kūnų.

Supergiantai yra didžiausios žvaigždės.

Antares, kurio skersmuo 350 kartų didesnis už Saulės skersmenį, yra viena iš šių žvaigždžių. Tačiau visi supergiantai turi labai mažą tankį. Milžinai yra mažesnės žvaigždės, kurių skersmuo 10–100 kartų didesnis už Saulę.

Jų tankis taip pat mažas, bet didesnis nei supergigantų. Dauguma matomų žvaigždžių, įskaitant Saulę, yra klasifikuojamos kaip pagrindinės sekos žvaigždės arba tarpinės žvaigždės. Jų skersmuo gali būti dešimt kartų mažesnis arba dešimt kartų didesnis už Saulės skersmenį.

Raudonieji nykštukai vadinami mažiausios pagrindinės sekos žvaigždės ir baltieji nykštukai – vadinami dar mažesni kūnai, kurie nebepriklauso pagrindinės sekos žvaigždėms.

Baltosios nykštukės (maždaug mūsų planetos dydžio) yra itin tankios, bet labai blankios. Jų tankis yra daug milijonų kartų didesnis nei vandens tankis. Vien Paukščių Take gali būti iki 5 milijardų baltųjų nykštukų, nors mokslininkai kol kas atrado vos kelis šimtus tokių kūnų.

Kaip pavyzdį pažiūrėkime vaizdo įrašą, kuriame palyginami žvaigždžių dydžiai.

Žvaigždės gyvenimas.

Kiekviena žvaigždė, kaip minėta anksčiau, gimsta iš dulkių ir vandenilio debesies. Visata pilna tokių debesų.

Žvaigždės formavimasis prasideda tada, kai, veikiant kokiai nors kitai (niekas nesuprantamai) jėgai ir veikiant gravitacijai, kaip sako astronomai, įvyksta dangaus kūno griūtis arba „griūtis“: debesis pradeda suktis, jo centras įkaista. Galite stebėti žvaigždžių evoliuciją.

Branduolinės reakcijos prasideda, kai žvaigždžių debesies viduje temperatūra pasiekia milijoną laipsnių.

Šių reakcijų metu vandenilio atomų branduoliai susijungia ir sudaro helią. Reakcijų metu pagaminta energija išsiskiria šviesos ir šilumos pavidalu, užsidega nauja žvaigždė.

Aplink naujas žvaigždes stebimos žvaigždžių dulkės ir likutinės dujos. Iš šios medžiagos aplink Saulę susiformavo planetos. Be abejo, panašios planetos susiformavo aplink kitas žvaigždes, ir tikėtina, kad daugelyje planetų egzistuoja tam tikros gyvybės formos, kurių atradimo žmonija nežino.

Žvaigždžių sprogimai.

Žvaigždės likimas labai priklauso nuo jos masės. Kai tokia žvaigždė kaip mūsų Saulė naudoja savo vandenilio „kurą“, helio apvalkalas susitraukia ir išoriniai sluoksniai plečiasi.

Žvaigždė šiuo savo gyvenimo etapu tampa raudonuoju milžinu. Tada, laikui bėgant, jos išoriniai sluoksniai staigiai tolsta, palikdami tik mažą ryškią žvaigždės šerdį - baltasis nykštukas. Juodasis nykštukas(didžiulė anglies masė) žvaigždė tampa, palaipsniui vėsdama.

Dramatiškesnis likimas laukia žvaigždžių, kurių masė kelis kartus didesnė už Žemės masę.

Jie tampa supergigantais, daug didesniais už raudonuosius milžinus, nes jų branduolinis kuras išsenka ir jie plečiasi, kad taptų tokie didžiuliai.

Vėliau, veikiant gravitacijai, įvyksta staigus jų branduolių kolapsas. Žvaigždę į gabalus suplėšo neįsivaizduojamas išsilaisvinusios energijos sprogimas.

Astronomai tokį sprogimą vadina supernova. Milijonus kartų šviesesnė už Saulę supernova kurį laiką šviečia. Pirmą kartą per 383 metus, 1987 m. vasarį, plika akimi iš Žemės buvo matoma supernova iš kaimyninės galaktikos.

Priklausomai nuo pradinės žvaigždės masės, po supernovos gali likti mažas kūnas, vadinamas neutronine žvaigžde. Tokią žvaigždę, kurios skersmuo neviršija kelių dešimčių kilometrų, sudaro kietieji neutronai, todėl jos tankis daug kartų didesnis už didžiulį baltųjų nykštukų tankį.

Juodosios skylės.

Kai kurių supernovų šerdies griūties jėga yra tokia didelė, kad materijos suspaudimas praktiškai nesukelia jos išnykimo. Vietoj materijos lieka kosmoso dalis su neįtikėtinai didele gravitacija. Tokia sritis vadinama juodąja skyle, jos jėga tokia galinga, kad viską sutraukia į save.

Juodosios skylės negali būti matomos dėl jų prigimties. Tačiau astronomai mano, kad juos rado.

Astronomai ieško dvinarių žvaigždžių sistemų, turinčių galingą spinduliuotę, ir mano, kad ji kyla iš materijos, patekusios į juodąją skylę, lydinčios milijonų laipsnių įkaitimo temperatūrą.

Toks spinduliuotės šaltinis buvo aptiktas Cygnus žvaigždyne (vadinamoji juodoji skylė Cygnus X-1). Kai kurie mokslininkai mano, kad be juodųjų skylių egzistuoja ir baltosios. Šios baltosios skylės atsiranda toje vietoje, kur surinkta medžiaga ruošiasi pradėti formuotis naujiems žvaigždžių kūnams.

Visata taip pat kupina paslaptingų darinių, vadinamų kvazarais. Tai tikriausiai ryškiai švytintys tolimų galaktikų branduoliai, o už jų Visatoje nieko nematome.

Netrukus po Visatos susidarymo jų šviesa pradėjo judėti mūsų kryptimi. Mokslininkai mano, kad energija, lygi kvazarų energijai, gali kilti tik iš kosminių skylių.

Ne mažiau paslaptingi ir pulsarai. Pulsarai yra dariniai, kurie reguliariai skleidžia energijos pluoštus. Jie, anot mokslininkų, yra žvaigždės, kurios greitai sukasi, ir iš jų sklinda šviesos spinduliai, kaip kosminiai švyturiai.

Visatos ateitis.

Niekas nežino, koks yra mūsų visatos likimas. Atrodo, kad po pirminio sprogimo jis vis dar plečiasi. Labai tolimoje ateityje galimi du scenarijai.

Pagal pirmąjį iš jų, atviros erdvės teorija, Visata plėsis tol, kol visa energija bus išleista visoms žvaigždėms ir galaktikos nustos egzistuoti.

Antra - uždaros erdvės teorija, pagal kurią Visatos plėtimasis kada nors sustos, ji vėl pradės trauktis ir toliau trauksis, kol išnyks.

Mokslininkai šį procesą, analogiškai su Didžiuoju sprogimu, pavadino dideliu suspaudimu. Dėl to gali įvykti dar vienas didysis sprogimas, sukuriantis naują Visatą.

Taigi, viskas turėjo pradžią ir bus pabaiga, bet niekas nežino, kas tai bus...

Kas yra už Visatos? Šis klausimas yra per sudėtingas, kad žmogus suprastų. Taip yra dėl to, kad pirmiausia reikia nustatyti jo ribas, ir tai toli gražu nėra lengva.

Į visuotinai priimtą atsakymą atsižvelgiama tik į stebimą Visatą. Anot jo, matmenis lemia šviesos greitis, nes matyti tik tą šviesą, kurią skleidžia ar atspindi erdvėje esantys objektai. Neįmanoma žiūrėti toliau už tolimiausią šviesą, kuri keliauja per visą Visatos egzistavimą.

Erdvė ir toliau plečiasi, tačiau ji vis dar yra baigtinė. Jo dydis kartais vadinamas Hablo tūriu arba sfera. Žmogus Visatoje tikriausiai niekada negalės žinoti, kas yra už jos ribų. Taigi visiems tyrinėjimams tai yra vienintelė erdvė, su kuria kada nors reikės bendrauti. Bent jau artimiausiu metu.

Didybė

Visi žino, kad Visata yra didelė. Kiek milijonų šviesmečių jis tęsiasi?

Astronomai atidžiai tiria kosminę mikrobangų foninę spinduliuotę – Didžiojo sprogimo atspalvį. Jie ieško sąsajų tarp to, kas vyksta vienoje dangaus pusėje, ir to, kas vyksta kitoje. Ir kol kas nėra įrodymų, kad būtų kažkas bendro. Tai reiškia, kad 13,8 milijardo metų bet kuria kryptimi Visata nesikartoja. Tiek laiko reikia, kad šviesa pasiektų bent jau matomą šios erdvės kraštą.

Mums vis dar rūpi klausimas, kas yra už stebimos Visatos. Astronomai pripažįsta, kad erdvė yra begalinė. Jame esanti „medžiaga“ (energija, galaktikos ir kt.) pasiskirsto lygiai taip pat, kaip ir stebimoje Visatoje. Jei iš tiesų taip yra, tada atsiranda įvairių anomalijų to, kas yra ant ribos.

Už Hablo tūrio ribų yra ne tik daugiau skirtingų planetų. Ten galite rasti viską, kas tik gali egzistuoti. Jei nueisite pakankamai toli, galbūt netgi rasite kitą Saulės sistemą su visais atžvilgiais identiška Žemė, išskyrus tai, kad pusryčiams vietoj kiaušinienės valgėte košę. Arba pusryčių visai nebuvo. Arba tarkime, kad atsikėlėte anksti ir apiplėšėte banką.

Tiesą sakant, kosmologai mano, kad jei nueisite pakankamai toli, galite rasti kitą Hablo sferą, kuri yra visiškai identiška mūsų. Dauguma mokslininkų mano, kad mūsų žinoma visata turi ribas. Kas yra už jų, lieka didžiausia paslaptis.

Kosmologinis principas

Ši sąvoka reiškia, kad nepaisant stebėtojo vietos ir krypties, visi mato tą patį Visatos paveikslą. Žinoma, tai netaikoma mažesnės apimties studijoms. Tokį erdvės homogeniškumą lemia visų jos taškų lygybė. Šį reiškinį galima aptikti tik galaktikų spiečiaus mastu.

Kažką panašaus į šią koncepciją pirmą kartą pasiūlė seras Isaacas Newtonas 1687 m. Ir vėliau, XX amžiuje, tai patvirtino kitų mokslininkų pastebėjimai. Logiškai mąstant, jei viskas kiltų iš vieno Didžiojo sprogimo taško, o paskui išsiplėstų į Visatą, tai išliktų gana vienalytė.

Atstumas, per kurį galima stebėti kosmologinį principą, kad būtų galima rasti tokį akivaizdų tolygų medžiagos pasiskirstymą, yra maždaug 300 milijonų šviesmečių nuo Žemės.

Tačiau viskas pasikeitė 1973 m. Tada buvo aptikta anomalija, kuri pažeidė kosmologinį principą.

Puikus atraktorius

Didžiulė masės koncentracija buvo aptikta 250 milijonų šviesmečių atstumu, netoli Hidros ir Kentauro žvaigždynų. Jo svoris yra toks didelis, kad jį būtų galima palyginti su dešimtimis tūkstančių Paukščių Tako masių. Ši anomalija laikoma galaktikos superspiečiu.

Šis objektas buvo vadinamas Didžiuoju patraukliu. Jo gravitacinė jėga tokia stipri, kad keletą šimtų šviesmečių veikia kitas galaktikas ir jų spiečius. Ji ilgą laiką išliko viena didžiausių kosmoso paslapčių.

1990 metais buvo atrasta, kad didžiųjų galaktikų spiečių, vadinamų Didžiuoju patraukliu, judėjimas linkęs į kitą erdvės sritį – už Visatos krašto. Kol kas šį procesą galima stebėti, nors pati anomalija yra „vengimo zonoje“.

Tamsi energija

Pagal Hablo dėsnį, visos galaktikos turėtų tolygiai tolti viena nuo kitos, išsaugant kosmologinį principą. Tačiau 2008 metais atsirado naujas atradimas.

Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) aptiko didelę grupę klasterių, kurie judėjo ta pačia kryptimi iki 600 mylių per sekundę greičiu. Jie visi ėjo į nedidelę dangaus sritį tarp Kentauro ir Veluso žvaigždynų.

Tam nėra jokios akivaizdžios priežasties, o kadangi tai buvo nepaaiškinamas reiškinys, jis buvo vadinamas „tamsiąja energija“. Tai sukelia kažkas už stebimos visatos ribų. Šiuo metu apie jo prigimtį tik spėliojama.

Jei galaktikų spiečius traukia link kolosalios juodosios skylės, jų judėjimas turėtų paspartėti. Tamsioji energija rodo pastovų kosminių kūnų greitį per milijardus šviesmečių.

Viena iš galimų šio proceso priežasčių yra didžiulės struktūros, esančios už Visatos ribų. Jie turi didžiulę gravitacinę įtaką. Stebimoje Visatoje nėra milžiniškų struktūrų, turinčių pakankamai gravitacinio svorio, kad sukeltų šį reiškinį. Tačiau tai nereiškia, kad jie negalėjo egzistuoti už stebimo regiono ribų.

Tai reikštų, kad Visatos struktūra nėra vienalytė. Kalbant apie pačias struktūras, jos gali būti bet kokios – nuo ​​materijos agregatų iki vos įsivaizduojamo masto energijos. Netgi įmanoma, kad tai nukreipia kitų Visatų gravitacijos jėgas.

Begaliniai burbulai

Kalbėti apie ką nors už Hablo sferos ribų nėra visiškai teisinga, nes ji vis dar turi identišką struktūrą kaip metagalaktika. „Nežinomybė“ turi tuos pačius fizinius Visatos dėsnius ir konstantas. Yra versija, kad Didysis sprogimas sukėlė burbulų atsiradimą erdvės struktūroje.

Iškart po jo, prieš prasidedant Visatos infliacijai, iškilo savotiškos „kosminės putos“, egzistuojančios kaip „burbulų“ spiečius. Vienas iš šios medžiagos objektų staiga išsiplėtė ir galiausiai tapo šiandien žinoma Visata.

Bet kas išėjo iš kitų burbulų? NASA komandos, organizacijos, atradusios „tamsiąją energiją“, vadovas Aleksandras Kašlinskis sakė: „Jei nutolsite pakankamai toli, pamatysite struktūrą, esančią už burbulo, už Visatos ribų. Šios struktūros turi sukurti judėjimą“.

Taigi „tamsioji energija“ suvokiama kaip pirmasis kitos Visatos ar net „Multivisatos“ egzistavimo įrodymas.

Kiekvienas burbulas yra sritis, kuri nustojo tempti kartu su likusia erdve. Ji suformavo savo Visatą su savo specialiais dėsniais.

Pagal šį scenarijų erdvė yra begalinė ir kiekvienas burbulas taip pat neturi ribų. Net jei vieno iš jų ribą įmanoma peržengti, erdvė tarp jų vis tiek plečiasi. Laikui bėgant bus neįmanoma pasiekti kito burbulo. Šis reiškinys vis dar išlieka viena didžiausių kosmoso paslapčių.

Juodoji skylė

Fiziko Lee Smolino pasiūlyta teorija teigia, kad kiekvienas panašus kosminis objektas metagalaktikos struktūroje sukelia naujo susidarymą. Belieka tik įsivaizduoti, kiek juodųjų skylių yra Visatoje. Kiekvienas iš jų turi fizinius dėsnius, kurie skiriasi nuo jo pirmtakų. Panaši hipotezė pirmą kartą buvo išdėstyta 1992 m. knygoje „Kosmoso gyvenimas“.

Žvaigždės visame pasaulyje, patenkančios į juodąsias skyles, yra suspaustos iki neįtikėtinai didelio tankio. Tokiomis sąlygomis ši erdvė sprogsta ir išsiplečia į savo naują Visatą, skirtingą nuo pradinės. Taškas, kuriame laikas sustoja juodojoje skylėje, yra naujosios metagalaktikos Didžiojo sprogimo pradžia.

Ekstremalios sąlygos sugriuvusios juodosios skylės viduje lemia nedidelius atsitiktinius pagrindinių fizinių jėgų ir parametrų pokyčius dukterinėje visatoje. Kiekvienas iš jų turi savybių ir rodiklių, kurie skiriasi nuo jų tėvų.

Žvaigždžių egzistavimas yra būtina gyvybės formavimosi sąlyga. Taip yra dėl to, kad jose susidaro anglis ir kitos sudėtingos gyvybę palaikančios molekulės. Todėl būtybių ir Visatos susidarymui reikalingos tos pačios sąlygos.

Kosminės natūralios atrankos kaip mokslinės hipotezės kritika yra tiesioginių įrodymų trūkumas šiame etape. Tačiau reikia turėti omenyje, kad įsitikinimų požiūriu tai nėra prastesnė už siūlomas mokslines alternatyvas. Nėra įrodymų, kas slypi už Visatos, nesvarbu, ar tai būtų Multivisata, stygų teorija ar ciklinė erdvė.

Daug paralelinių visatų

Atrodo, kad ši idėja yra mažai aktuali šiuolaikinei teorinei fizikai. Tačiau Multivisatos egzistavimo idėja jau seniai buvo laikoma moksline galimybe, nors ji vis dar sukelia aktyvias diskusijas ir destruktyvias fizikų diskusijas. Ši parinktis visiškai sunaikina idėją, kiek visatų yra erdvėje.

Svarbu nepamiršti, kad Multivisata nėra teorija, o veikiau šiuolaikinio teorinės fizikos supratimo pasekmė. Šis skirtumas yra labai svarbus. Niekas nepamojavo ranka ir nesakė: „Tebūna multivisata! Ši idėja buvo kilusi iš dabartinių mokymų, tokių kaip kvantinė mechanika ir stygų teorija.

Multivisata ir kvantinė fizika

Daugelis žmonių yra susipažinę su minties eksperimentu „Šriodingerio katė“. Jos esmė slypi tame, kad Erwinas Schrödingeris, austrų fizikas teoretikas, atkreipė dėmesį į kvantinės mechanikos netobulumą.

Mokslininkas siūlo įsivaizduoti gyvūną, kuris buvo įdėtas į uždarą dėžę. Jei atidarysite, galite sužinoti vieną iš dviejų katės būsenų. Tačiau kol dėžė uždaryta, gyvūnas yra gyvas arba negyvas. Tai įrodo, kad nėra valstybės, kuri jungtų gyvenimą ir mirtį.

Visa tai atrodo neįmanoma vien todėl, kad žmogaus suvokimas negali to suvokti.

Bet tai visiškai įmanoma pagal keistas kvantinės mechanikos taisykles. Visų galimybių erdvė joje didžiulė. Matematiškai kvantinė mechaninė būsena yra visų galimų būsenų suma (arba superpozicija). Schrödingerio katės atveju eksperimentas yra „negyvos“ ir „gyvos“ pozicijų superpozicija.

Bet kaip tai galima interpretuoti, kad ji turėtų kokią nors praktinę prasmę? Populiarus būdas yra galvoti apie visas šias galimybes taip, kad vienintelė „objektyviai teisinga“ katės būsena būtų stebima. Tačiau taip pat galima sutikti, kad šios galimybės yra tikros ir visos jos egzistuoja skirtingose ​​Visatose.

Stygų teorija

Tai pati perspektyviausia galimybė sujungti kvantinę mechaniką ir gravitaciją. Tai sunku, nes gravitacija yra tokia pat neapsakoma mažose skalėse, kaip atomai ir subatominės dalelės kvantinėje mechanikoje.

Tačiau stygų teorija, teigianti, kad visos pagrindinės dalelės yra sudarytos iš monomerinių elementų, iš karto apibūdina visas žinomas gamtos jėgas. Tai apima gravitaciją, elektromagnetizmą ir branduolines jėgas.

Tačiau matematinė stygų teorija reikalauja bent dešimties fizinių matmenų. Galime stebėti tik keturis matmenis: aukštį, plotį, gylį ir laiką. Todėl papildomi matmenys nuo mūsų slepiami.

Kad būtų galima panaudoti teoriją fiziniams reiškiniams paaiškinti, šie papildomi tyrimai yra „tankūs“ ir per maži mažose skalėse.

Stygų teorijos problema arba ypatybė yra ta, kad yra daug būdų, kaip atlikti sutankinimą. Dėl kiekvieno iš jų susidaro visata su skirtingais fiziniais dėsniais, tokiais kaip skirtingos elektronų masės ir gravitacijos konstantos. Tačiau yra ir rimtų prieštaravimų tankinimo metodikai. Todėl problema nėra visiškai išspręsta.

Tačiau kyla akivaizdus klausimas: kurioje iš šių galimybių mes gyvename? Stygų teorija nepateikia mechanizmo, kaip tai nustatyti. Dėl to jis nenaudingas, nes neįmanoma jo nuodugniai išbandyti. Tačiau visatos krašto tyrinėjimas šią klaidą pavertė savybe.

Didžiojo sprogimo pasekmės

Ankstyviausios Visatos struktūros metu buvo pagreitinto plėtimosi laikotarpis, vadinamas infliacija. Iš pradžių buvo paaiškinta, kodėl Hablo sferos temperatūra yra beveik vienoda. Tačiau infliacija taip pat numatė temperatūros svyravimų spektrą aplink šią pusiausvyrą, kurią vėliau patvirtino keli erdvėlaiviai.

Nors dėl tikslių teorijos detalių vis dar karštai diskutuojama, infliacija yra plačiai priimta fizikų. Tačiau šios teorijos pasekmė yra ta, kad visatoje turi būti kitų objektų, kurie vis dar įsibėgėja. Dėl kvantinių erdvėlaikio svyravimų kai kurios jo dalys niekada nepasieks galutinės būsenos. Tai reiškia, kad erdvė plėsis amžinai.

Šis mechanizmas sukuria begalinį skaičių visatų. Sujungus šį scenarijų su stygų teorija, yra galimybė, kad kiekvienas turi skirtingą papildomų matmenų sutankinimą ir todėl turi skirtingus fizinius visatos dėsnius.

Pagal Multivisatos doktriną, numatytą stygų teorijos ir infliacijos, visos Visatos gyvena toje pačioje fizinėje erdvėje ir gali susikirsti. Jie neišvengiamai turi susidurti, palikdami pėdsakus kosminiame danguje. Jų charakteris svyruoja nuo šaltų ar karštų taškų kosminiame mikrobangų fone iki anomalių galaktikų pasiskirstymo tuštumų.

Kadangi susidūrimai su kitomis Visatomis turi įvykti tam tikra kryptimi, bet kokie trukdžiai turėtų sutrikdyti homogeniškumą.

Kai kurie mokslininkai jų ieško per anomalijas kosminiame mikrobangų fone, Didžiojo sprogimo atotrūkyje. Kiti yra gravitacinėse bangose, kurios raibuliuoja erdvėlaikiu, kai pro šalį eina didžiuliai objektai. Šios bangos gali tiesiogiai įrodyti, kad egzistuoja infliacija, kuri galiausiai sustiprina multivisatos teorijos palaikymą.