Što je Svemir i od čega se sastoji? Što je izvan Svemira? Građa Svemira. Misterije svemira Vidljivi svemir

Doktor pedagoških znanosti E. LEVITAN.

Zavirite u dosad nedostižne dubine Svemira.

Radoznali hodočasnik stigao je do “kraja svijeta” i pokušava vidjeti: što je tamo, iza ruba?

Ilustracija za hipotezu o rađanju metagalaksija iz raspadajućeg divovskog mjehura. Mjehurić je narastao do ogromnih veličina u fazi brzog "napuhavanja" Svemira. (Crtež iz časopisa "Zemlja i svemir".)

Nije li čudan naslov za članak? Zar ne postoji samo jedan Svemir? Krajem dvadesetog stoljeća postalo je jasno da je slika svemira nemjerljivo složenija od one koja se prije stotinjak godina činila potpuno očitom. Pokazalo se da ni Zemlja, ni Sunce, ni naša Galaksija nisu središte Svemira. Geocentrični, heliocentrični i galaktocentrični sustavi svijeta zamijenjeni su idejom da živimo u Metagalaksiji koja se širi (našem Svemiru). U njemu se nalaze bezbrojne galaksije. Svaka se, poput naše, sastoji od desetaka ili čak stotina milijardi zvijezda-sunaca. A centra nema. Samo se stanovnicima svake galaksije čini da se drugi zvjezdani otoci raspršuju od njih na sve strane. Prije nekoliko desetljeća astronomi su mogli samo pretpostaviti da negdje postoje planetarni sustavi slični našem Sunčevom sustavu. Sada s velikom sigurnošću imenuju niz zvijezda u kojima su otkriveni “protoplanetarni diskovi” (iz njih će jednog dana nastati planeti) i samouvjereno govore o otkriću nekoliko planetarnih sustava.

Proces učenja o Svemiru je beskonačan. I što dalje idemo, istraživači si postavljaju sve smjelije, ponekad naizgled potpuno fantastične zadatke. Pa zašto ne pretpostaviti da će astronomi jednog dana otkriti druge svemire? Uostalom, vrlo je vjerojatno da naša Metagalaksija nije cijeli Svemir, već samo neki njegov dio...

Malo je vjerojatno da će moderni astronomi, pa čak i astronomi vrlo daleke budućnosti, ikada moći vidjeti druge svemire vlastitim očima. Pa ipak, znanost već ima neke dokaze da bi se naša Metagalaksija mogla pokazati kao jedan od mnogih mini-svemira.

Teško da itko sumnja da život i inteligencija mogu nastati, postojati i razviti se samo u određenoj fazi evolucije Svemira. Teško je zamisliti da su se bilo kakvi oblici života pojavili ranije od zvijezda i planeta koji se kreću oko njih. I nije svaki planet, kao što znamo, pogodan za život. Potrebni su određeni uvjeti: prilično uzak raspon temperatura, sastav zraka pogodan za disanje, voda... U Sunčevom sustavu Zemlja se našla u takvom “pojasu života”. A naše se Sunce vjerojatno nalazi u “pojasu života” Galaksije (na određenoj udaljenosti od njezina središta).

Mnoge izuzetno slabe (po svjetlini) i daleke galaksije su fotografirane na ovaj način. Najupečatljiviji od njih mogli su ispitati neke detalje: strukturu, strukturne značajke. Sjaj najslabije galaksije na slici je 27,5 m, a točkasti objekti (zvijezde) su još slabiji (do 28,1 m)! Podsjetimo, ljudi s dobrim vidom i u najpovoljnijim uvjetima promatranja golim okom vide zvijezde veličine otprilike 6 m (to su 250 milijuna puta svjetliji objekti od onih magnitude 27 m).
Slični zemaljski teleskopi koji se trenutno stvaraju već su usporedivi u svojim mogućnostima s mogućnostima svemirskog teleskopa Hubble, a na neki način ih čak i nadmašuju.
Koji su uvjeti potrebni za nastanak zvijezda i planeta? Prije svega, to je zbog takvih temeljnih fizičkih konstanti kao što su gravitacijska konstanta i konstante drugih fizičkih interakcija (slabe, elektromagnetske i jake). Numeričke vrijednosti ovih konstanti dobro su poznate fizičarima. Čak se i školarci, proučavajući zakon univerzalne gravitacije, upoznaju s konstantom gravitacije. Studenti iz kolegija opće fizike također će učiti o konstantama tri druge vrste fizikalnih interakcija.

Nedavno su astrofizičari i stručnjaci u području kozmologije shvatili da su upravo postojeće vrijednosti konstanti fizičkih međudjelovanja neophodne da bi Svemir bio ono što jest. S drugim fizičkim konstantama, Svemir bi bio potpuno drugačiji. Na primjer, životni vijek Sunca mogao bi biti samo 50 milijuna godina (to je prekratko za nastanak i razvoj života na planetima). Ili, recimo, da se Svemir sastoji samo od vodika ili samo od helija, to bi ga također učinilo potpuno beživotnim. Varijante Svemira s drugim masama protona, neutrona i elektrona ni na koji način nisu prikladne za život u obliku u kojem ga poznajemo. Proračuni nas uvjeravaju: potrebne su nam elementarne čestice upravo takve kakve jesu! A dimenzija prostora je od temeljne važnosti za postojanje i planetarnih sustava i pojedinačnih atoma (s elektronima koji se kreću oko jezgri). Živimo u trodimenzionalnom svijetu i ne bismo mogli živjeti u svijetu s više ili manje dimenzija.

Ispostavilo se da je sve u Svemiru "podešeno" tako da se život u njemu može pojaviti i razvijati! Mi smo, naravno, naslikali vrlo pojednostavljenu sliku, jer ne samo fizika, već i kemija i biologija igraju veliku ulogu u nastanku i razvoju života. No, s drugačijom fizikom, i kemija i biologija mogle bi postati drugačije...

Svi ovi argumenti vode do onoga što se u filozofiji naziva antropičkim principom. Ovo je pokušaj sagledavanja Svemira u “ljudsko-dimenzionalnoj” dimenziji, odnosno sa stajališta njegovog postojanja. Sam antropički princip ne može objasniti zašto je Svemir onakav kakvog ga promatramo. Ali donekle pomaže istraživačima da formuliraju nove probleme. Na primjer, nevjerojatna "prilagodba" temeljnih svojstava našeg Svemira može se smatrati okolnošću koja ukazuje na jedinstvenost našeg Svemira. A odavde je, čini se, jedan korak do hipoteze o postojanju potpuno različitih svemira, svjetova potpuno različitih od našeg. A njihov broj, u načelu, može biti neograničen.

Pokušajmo sada problemu postojanja drugih svemira pristupiti sa stajališta moderne kozmologije, znanosti koja proučava Svemir kao cjelinu (za razliku od kozmogonije koja proučava podrijetlo planeta, zvijezda i galaksija).

Zapamtite, otkriće da se Metagalaksija širi gotovo je odmah dovelo do hipoteze o Velikom prasku (vidi "Znanost i život" br. 2, 1998.). Vjeruje se da se to dogodilo prije otprilike 15 milijardi godina. Vrlo gusta i vruća materija prolazila je jednu za drugom kroz faze "vrućeg svemira". Tako su 1 milijardu godina nakon Velikog praska iz oblaka vodika i helija koji su se do tada formirali počele izlaziti “protogalaksije” u kojima su se pojavile prve zvijezde. Hipoteza o "vrućem svemiru" temelji se na izračunima koji nam omogućuju da pratimo povijest ranog svemira počevši doslovno od prve sekunde.

Evo što je o tome napisao naš slavni fizičar akademik Ya. B. Zeldovich: "Teorija Velikog praska trenutno nema nikakvih primjetnih nedostataka. Čak bih rekao da je pouzdano utvrđena i istinita kao što je istina da je Zemlja okreće se oko Sunca. Obje su teorije zauzimale središnje mjesto u slici svemira svog vremena i obje su imale mnogo protivnika koji su tvrdili da su nove ideje sadržane u njima apsurdne i protivne zdravom razumu. Ali takve izjave ne mogu spriječiti uspjeh novih teorija."

Rečeno je to početkom 80-ih, kada su već bili prvi pokušaji da se hipoteza o “vrućem svemiru” značajnije dopuni važnom idejom o tome što se dogodilo u prvoj sekundi “stvaranja”, kada je temperatura bila iznad 10 28 K. Učiniti još jedan korak prema " "od samog početka" bilo je moguće zahvaljujući najnovijim dostignućima u fizici čestica. Upravo na raskrižju fizike i astrofizike počela se razvijati hipoteza o "napuhavajućem svemiru" (vidi "Znanost i život" br. 8, 1985.). Zbog svoje neobične prirode, hipoteza o “napuhavajućem svemiru” može se smatrati jednom od “najluđih”. No, iz povijesti znanosti poznato je da upravo takve hipoteze i teorije često postaju važne prekretnice u razvoju znanosti.

Bit hipoteze o “napuhavajućem svemiru” je da se na “samo početku” svemir čudovišno brzo širio. U samo 10 -32 s, veličina novonastalog Svemira narasla je ne 10 puta, kao što bi bio slučaj s “normalnim” širenjem, već 10 50 ili čak 10 100 000 puta. Širenje se dogodilo ubrzanom brzinom, ali je energija po jedinici volumena ostala nepromijenjena. Znanstvenici dokazuju da su se početni trenuci širenja dogodili u "vakuumu". Ova riječ je ovdje stavljena pod navodnike, budući da vakuum nije bio običan, već lažan, jer teško je “vakuum” gustoće 10 77 kg/m 3 nazvati običnim! Iz takvog lažnog (ili fizičkog) vakuuma, koji je imao nevjerojatna svojstva (na primjer, negativan tlak), mogla bi nastati ne jedna, nego mnoge metagalaksije (uključujući, naravno, i našu). I svaki od njih je mini-svemir sa svojim vlastitim skupom fizičkih konstanti, vlastitom strukturom i drugim inherentnim značajkama (za više informacija o tome, pogledajte "Zemlja i svemir" br. 1, 1989.).

Ali gdje su ti "rođaci" naše Metagalaksije? Po svoj prilici, oni su, kao i naš Svemir, nastali kao rezultat "inflacije" domene ("domene" od francuskog domaine - područje, sfera), na koju se vrlo rani Svemir odmah raspao. Budući da je svaka takva regija narasla do veličina koje premašuju trenutnu veličinu Metagalaksije, njihove su granice međusobno odvojene golemim udaljenostima. Možda se najbliži mini-svemir nalazi na udaljenosti od oko 10 35 svjetlosnih godina od nas. Podsjetimo, veličina Metagalaksije je “samo” 10 10 svjetlosnih godina! Ispostavilo se da ne pored nas, nego negdje jako, jako daleko jedni od drugih, postoje i drugi, vjerojatno potpuno čudni, prema našim pojmovima, svjetovi...

Dakle, moguće je da je svijet u kojem živimo mnogo složeniji nego što se dosad pretpostavljalo. Vjerojatno je da se sastoji od bezbrojnih svemira u svemiru. Još uvijek ne znamo praktički ništa o ovom Velikom svemiru, složenom i nevjerojatno raznolikom. Ali čini se da jedno ipak znamo. Koliko god drugi mini-svjetovi bili udaljeni od nas, svaki od njih je stvaran. Oni nisu izmišljeni, poput nekih sada modernih "paralelnih" svjetova, o kojima sada često govore ljudi daleko od znanosti.

Pa, što se događa na kraju? Zvijezde, planeti, galaksije, metagalaksije sve skupa zauzimaju samo najsitnije mjesto u beskrajnim prostranstvima izuzetno rijetke materije... I nema ničeg drugog u Svemiru? Prejednostavno je... Nekako je čak i teško povjerovati.

A astrofizičari već dugo traže nešto u Svemiru. Promatranja ukazuju na postojanje "skrivene mase", neke vrste nevidljive "tamne" materije. Ne može se vidjeti ni najjačim teleskopom, ali se očituje svojim gravitacijskim djelovanjem na običnu materiju. Sve do nedavno, astrofizičari su pretpostavljali da u galaksijama iu prostoru između njih postoji približno ista količina takve skrivene materije kao i vidljive materije. Međutim, nedavno su mnogi istraživači došli do još senzacionalnijeg zaključka: u našem svemiru nema više od pet posto "normalne" materije, ostatak je "nevidljiv".

Pretpostavlja se da su 70 posto njih kvantno-mehaničke, vakuumske strukture ravnomjerno raspoređene u prostoru (upravo one određuju širenje Metagalaksije), a 25 posto su različiti egzotični objekti. Na primjer, crne rupe male mase, gotovo točkaste; vrlo prošireni objekti - “nizovi”; domenski zidovi, koje smo već spomenuli. Ali osim takvih objekata, čitave klase hipotetskih elementarnih čestica, na primjer "zrcalnih čestica", mogu činiti "skrivenu" masu. Poznati ruski astrofizičar, akademik Ruske akademije znanosti N. S. Kardašev (nekada davno, obojica smo bili aktivni članovi astronomskog kružoka u Moskovskom planetariju), sugerira da je nama nevidljivi “zrcalni svijet” sa svojim planetima i zvijezde se mogu sastojati od “zrcalnih čestica”. A tvari u "svijetu u zrcalu" ima otprilike pet puta više nego u našem. Ispostavilo se da znanstvenici imaju nekog razloga vjerovati da "svijet u zrcalu" prožima naš. Samo što ga još nismo uspjeli pronaći.

Ideja je gotovo bajna, fantastična. Ali tko zna, možda baš netko od vas, sadašnjih zaljubljenika u astronomiju, u nadolazećem 21. stoljeću postane istraživač i uspije otkriti tajnu “zrcalnog svemira”.

Publikacije na temu u "Znanosti i životu"

Shulga V. Kozmičke leće i potraga za tamnom tvari u svemiru. - 1994, br. 2.

Roizen I. Svemir između trenutka i vječnosti. - 1996, br. 11, 12.

Sazhin M., Shulga V. Misterije kozmičkih struna. - 1998, br. 4.

Bok svima! Danas želim s vama podijeliti svoje dojmove o Svemiru. Zamislite, nema kraja, uvijek je bilo zanimljivo, ali može li se ovo dogoditi? Iz ovog članka možete saznati nešto o zvijezdama, njihovim vrstama i životu, o velikom prasku, crnim rupama, pulsarima i još nekim važnim stvarima.

- ovo je sve što postoji: prostor, materija, vrijeme, energija. Uključuje sve planete, zvijezde i druga kozmička tijela.

- to je cjelokupni postojeći materijalni svijet, neograničen je u prostoru i vremenu i raznolik u oblicima koje materija poprima u procesu svog razvoja.

Svemir koji proučava astronomija- ovo je dio materijalnog svijeta koji je dostupan istraživanju astronomskim metodama koje odgovaraju dostignutom stupnju znanosti (ovaj dio Svemira ponekad se naziva i Metagalaksija).

Metagalaksija je dio svemira koji je dostupan suvremenim metodama istraživanja. Metagalaksija sadrži nekoliko milijardi.

Svemir je toliko velik da je nemoguće pojmiti njegovu veličinu. Razgovarajmo o Svemiru: onaj njegov dio koji je nama vidljiv proteže se preko 1,6 milijuna milijuna milijuna milijuna km - i nitko ne zna koliko je velik izvan vidljivog.

Mnoge teorije pokušavaju objasniti kako je svemir dobio svoj sadašnji oblik i odakle je došao. Prema najpopularnijoj teoriji, prije 13 milijardi godina rođen je kao rezultat ogromne eksplozije. Vrijeme, prostor, energija, materija - sve je to nastalo kao rezultat ove fenomenalne eksplozije. Bespredmetno je govoriti što se dogodilo prije takozvanog “velikog praska”, prije njega nije bilo ničega.

– prema suvremenim pojmovima, to je stanje Svemira u prošlosti (prije oko 13 milijardi godina), kada je njegova prosječna gustoća bila višestruko veća od današnje. S vremenom se gustoća Svemira smanjuje zbog njegovog širenja.

Sukladno tome, kako dublje kopamo u prošlost, gustoća se povećava, sve do trenutka kada klasične ideje o vremenu i prostoru gube svoju valjanost. Ovaj se trenutak može uzeti kao početak odbrojavanja. Vremenski interval od 0 do nekoliko sekundi konvencionalno se naziva razdobljem Velikog praska.

Materija Svemira je na početku ovog razdoblja dobila kolosalne relativne brzine („eksplodirala“ i otuda naziv).

Promatrano u naše vrijeme, dokaz Velikog praska je koncentracija helija, vodika i nekih drugih lakih elemenata, reliktno zračenje i raspodjela nehomogenosti u Svemiru (primjerice, galaksija).

Astronomi vjeruju da je svemir nakon velikog praska bio nevjerojatno vruć i pun zračenja.

Atomske čestice - protoni, elektroni i neutroni - nastale su u otprilike 10 sekundi.

Sami atomi - atomi helija i vodika - formirani su tek nekoliko stotina tisuća godina kasnije, kada se Svemir ohladio i značajno proširio.

Odjeci Velikog praska.

Da se Veliki prasak dogodio prije 13 milijardi godina, do sada bi se Svemir ohladio na temperaturu od oko 3 stupnja Kelvina, odnosno 3 stupnja iznad apsolutne nule.

Znanstvenici su snimili pozadinsku radio buku pomoću teleskopa. Ovi radio šumovi po zvjezdanom nebu odgovaraju ovoj temperaturi i smatraju se odjecima Velikog praska koji još dopiru do nas.

Prema jednoj od najpopularnijih znanstvenih legendi, Isaac Newton je vidio kako jabuka pada na tlo i shvatio da se to dogodilo pod utjecajem gravitacije koja izvire iz same Zemlje. Veličina te sile ovisi o težini tijela.

Gravitacija jabuke, koja ima malu masu, ne utječe na kretanje našeg planeta, Zemlja ima veliku masu i ona privlači jabuku prema sebi.

U kozmičkim orbitama sva nebeska tijela drže gravitacijske sile. Mjesec se kreće duž Zemljine orbite i ne udaljava se od nje; u cirkumsolarnim orbitama gravitacijska sila Sunca drži planete, a Sunce se drži u položaju u odnosu na druge zvijezde, sila koja je puno veća od gravitacijske sila.

Naše Sunce je zvijezda, i to prilično obična, srednje veličine. Sunce je, kao i sve druge zvijezde, kugla blistavog plina i poput kolosalne peći koja proizvodi toplinu, svjetlost i druge oblike energije. Sunčev sustav čine planeti u sunčevoj orbiti i, naravno, samo sunce.

Druge zvijezde, budući da su jako daleko od nas, izgledaju sićušne na nebu, ali zapravo, neke od njih imaju stotine puta veći promjer od našeg Sunca.

Zvijezde i galaksije.

Astronomi određuju položaj zvijezda stavljajući ih u zviježđa ili u odnosu na njih. Zviježđe – ovo je skupina zvijezda vidljivih u određenom području noćnog neba, ali ne uvijek, u stvarnosti, smještenih u blizini.

Zvijezde u golemim svemirskim prostranstvima grupirane su u zvjezdane arhipelage koji se nazivaju galaksije. Naša galaksija, koja se naziva Mliječni put, uključuje Sunce sa svim svojim planetima. Naša galaksija je daleko od najveće, ali je dovoljno ogromna da je možete zamisliti.

Udaljenosti u svemiru mjere se u odnosu na brzinu svjetlosti; čovječanstvo ne zna ništa brže od nje. Brzina svjetlosti je 300 tisuća km/s. Astronomi koriste takvu jedinicu kao svjetlosnu godinu - to je udaljenost koju bi zraka svjetlosti prešla za godinu dana, odnosno 9,46 milijuna milijuna km.

Proksima u zviježđu Kentaura nama je najbliža zvijezda. Nalazi se 4,3 svjetlosne godine od nas. Ne vidimo je onako kako smo je gledali prije više od četiri godine. A svjetlost Sunca do nas stiže za 8 minuta i 20 sekundi.

Mliječna staza sa stotinama tisuća milijuna zvijezda ima oblik golemog rotirajućeg kotača s izbočenom osovinom - glavčinom. Sunce se nalazi 250 tisuća svjetlosnih godina od svoje osi, bliže rubu ovog kotača. Sunce se okrene oko središta galaksije u svojoj orbiti svakih 250 milijuna godina.

Naša Galaksija jedna je od mnogih, a nitko ne zna koliko ih ukupno ima. Već je otkriveno više od milijardu galaksija i mnogo milijuna zvijezda u svakoj od njih. Stotine milijuna svjetlosnih godina od Zemljana su najudaljenije od već poznatih galaksija.

Proučavajući ih, zavirujemo u najdalju prošlost Svemira. Sve galaksije se udaljavaju od nas i jedna od druge. Čini se da se Svemir još uvijek širi, a Veliki prasak je njegovo porijeklo.

Koje vrste zvijezda postoje?

Zvijezde su lagane plinske (plazma) kugle slične Suncu. Nastaju iz prašinasto-plinovitog okoliša (uglavnom od helija i vodika), zbog gravitacijske nestabilnosti.

Zvijezde su različite, ali sve su jednom nastale i nakon milijuna godina nestat će. Naše Sunce staro je gotovo 5 milijardi godina i, prema predviđanjima astronoma, postojat će još toliko, a onda će početi umirati.

Sunce - ovo je jedna zvijezda, mnoge druge zvijezde su binarne, to jest, zapravo se sastoje od dvije zvijezde koje se okreću jedna oko druge. Astronomi također poznaju trostruke i takozvane višestruke zvijezde, koje se sastoje od mnogo zvjezdanih tijela.

Superdivovi su najveće zvijezde.

Antares, s promjerom 350 puta većim od promjera Sunca, jedna je od tih zvijezda. Međutim, svi superdivovi imaju vrlo niske gustoće. Divovi su manje zvijezde promjera 10 do 100 puta većeg od Sunca.

Njihova je gustoća također niska, ali je veća od gustoće superdivova. Većina vidljivih zvijezda, uključujući Sunce, klasificirane su kao zvijezde glavnog niza ili zvijezde srednjeg niza. Njihov promjer može biti ili deset puta manji ili deset puta veći od promjera Sunca.

Crveni patuljci se zovu najmanje zvijezde glavnog niza i bijeli patuljci - nazivaju se i manja tijela koja više ne pripadaju zvijezdama glavnog niza.

Bijeli patuljci (otprilike veličine našeg planeta) iznimno su gusti, ali vrlo mutni. Njihova gustoća je mnogo milijuna puta veća od gustoće vode. Samo u Mliječnoj stazi moglo bi postojati do 5 milijardi bijelih patuljaka, iako su znanstvenici do sada otkrili samo nekoliko stotina takvih tijela.

Pogledajmo kao primjer video usporedbu veličina zvijezda.

Život zvijezde.

Svaka zvijezda, kao što je ranije spomenuto, rođena je iz oblaka prašine i vodika. Svemir je pun takvih oblaka.

Formiranje zvijezde počinje kada pod utjecajem neke druge (nikome nerazumljive) sile i pod utjecajem gravitacije, kako kažu astronomi, dođe do kolapsa ili “kolapsa” nebeskog tijela: oblak se počne okretati, a središte mu se zagrijava. Možete promatrati evoluciju zvijezda.

Nuklearne reakcije počinju kada temperatura unutar zvjezdanog oblaka dosegne milijun stupnjeva.

Tijekom tih reakcija, jezgre vodikovih atoma spajaju se u helij. Energija proizvedena reakcijama oslobađa se u obliku svjetlosti i topline, a nova zvijezda svijetli.

Oko novih zvijezda opažaju se zvjezdana prašina i zaostali plinovi. Od ove materije formirani su planeti oko našeg Sunca. Zasigurno su se slični planeti formirali oko drugih zvijezda i vjerojatno na mnogim planetima postoje neki oblici života za čije otkriće čovječanstvo ne zna.

Eksplozije zvijezda.

Sudbina zvijezde uvelike ovisi o njezinoj masi. Kada zvijezda poput našeg Sunca koristi svoje vodikovo "gorivo", helijska ljuska se steže, a vanjski slojevi se šire.

Zvijezda postaje crveni div u ovoj fazi svog života. Zatim se s vremenom njezini vanjski slojevi naglo odmiču, ostavljajući za sobom samo malu svijetlu jezgru zvijezde - bijeli patuljak. Crni patuljak(ogromna ugljična masa) zvijezda postaje, postupno se hladeći.

Dramatičnija sudbina čeka zvijezde čija je masa nekoliko puta veća od mase Zemlje.

Postaju superdivovi, puno veći od crvenih divova, kako se njihovo nuklearno gorivo iscrpljuje i šire se da postanu tako ogromni.

Nakon toga, pod utjecajem gravitacije, dolazi do oštrog kolapsa njihovih jezgri. Zvijezda je raskomadana nezamislivom eksplozijom oslobođene energije.

Astronomi takvu eksploziju nazivaju supernova. Milijuni puta svjetlija od Sunca, supernova sjaji neko vrijeme. Prvi put nakon 383 godine, u veljači 1987., supernova iz susjedne galaksije bila je vidljiva golim okom sa Zemlje.

Ovisno o početnoj masi zvijezde, nakon supernove može ostati malo tijelo koje se naziva neutronska zvijezda. S promjerom ne većim od nekoliko desetaka kilometara, takva se zvijezda sastoji od čvrstih neutrona, zbog čega je njezina gustoća mnogo puta veća od enormne gustoće bijelih patuljaka.

Crne rupe.

Sila kolapsa jezgre u nekim supernovama je tolika da kompresija materije praktički ne dovodi do njenog nestanka. Umjesto materije ostaje dio svemira s nevjerojatno visokom gravitacijom. Takvo područje se zove crna rupa, njegova je sila toliko snažna da sve povlači u sebe.

Crne rupe ne mogu biti vidljive zbog svoje prirode. Međutim, astronomi vjeruju da su ih locirali.

Astronomi traže binarne zvjezdane sustave sa snažnim zračenjem i vjeruju da ono nastaje bijegom materije u crnu rupu, praćeno temperaturama zagrijavanja od milijuna stupnjeva.

Takav izvor zračenja otkriven je u zviježđu Cygnus (tzv. crna rupa Cygnus X-1). Neki znanstvenici smatraju da osim crnih rupa postoje i bijele. Ove bijele rupe pojavljuju se na mjestu gdje se skupljena materija priprema za početak formiranja novih zvjezdanih tijela.

Svemir je također prepun misterioznih formacija zvanih kvazari. To su vjerojatno jezgre dalekih galaksija koje jako svijetle, a iza njih ne vidimo ništa u Svemiru.

Ubrzo nakon nastanka Svemira njihova se svjetlost počela kretati u našem smjeru. Znanstvenici vjeruju da energija jednaka onoj kvazara može doći samo iz kozmičkih rupa.

Pulsari nisu ništa manje misteriozni. Pulsari su formacije koje redovito emitiraju snopove energije. Oni su, prema znanstvenicima, zvijezde koje se brzo okreću, a svjetlosne zrake izlaze iz njih, poput kozmičkih svjetionika.

Budućnost Svemira.

Nitko ne zna kakva je sudbina našeg svemira. Čini se da se nakon početne eksplozije još uvijek širi. Dva su moguća scenarija u vrlo dalekoj budućnosti.

Prema prvom od njih, teorije otvorenog svemira, Svemir će se širiti sve dok se sva energija ne potroši na sve zvijezde i dok galaksije ne prestanu postojati.

Drugi - teorija zatvorenog prostora, prema kojoj će širenje Svemira jednog dana prestati, on će se ponovno početi skupljati i nastavit će se smanjivati ​​dok pritom ne nestane.

Znanstvenici su ovaj proces, po analogiji s velikim praskom, nazvali velikom kompresijom. Kao rezultat toga, mogao bi se dogoditi još jedan veliki prasak, stvarajući novi Svemir.

Dakle, sve je imalo početak i bit će kraj, ali nitko ne zna što će biti...

Obično, kada govore o veličini svemira, misle lokalni fragment svemira (svemira), koji je dostupan našem promatranju.

To je takozvani vidljivi svemir - područje svemira koje nam je vidljivo sa Zemlje.

A budući da je Svemir star oko 13.800.000.000 godina, bez obzira u kojem smjeru gledamo, vidimo svjetlost kojoj je trebalo 13,8 milijardi godina da dođe do nas.

Dakle, na temelju ovoga, logično je misliti da bi vidljivi svemir trebao biti 13,8 x 2 = 27 600 000 000 svjetlosnih godina u promjeru.

Ali to nije istina! Jer s vremenom se prostor širi. A ti udaljeni objekti koji su emitirali svjetlost prije 13,8 milijardi godina tijekom tog su vremena odletjeli čak i dalje. Danas su već više od 46,5 milijardi svjetlosnih godina udaljeni od nas. Udvostručenje ovoga daje nam 93 milijarde svjetlosnih godina.

Dakle, stvarni promjer vidljivog svemira je 93 milijarde svjetlosnih godina. godine.

Vizualni (u obliku sfere) prikaz trodimenzionalne strukture vidljivog svemira, vidljiv s naše pozicije (središte kruga).

Bijele linije naznačene su granice vidljivog Svemira.
Mrlje svjetla– To su jata jata galaksija – superjata – najveće poznate strukture u svemiru.
Traka mjerila: jedan odjeljak iznad je 1 milijarda svjetlosnih godina, ispod - 1 milijarda parseka.
Naša kuća (u centru) ovdje označen kao Virgo Supercluster, to je sustav koji uključuje desetke tisuća galaksija, uključujući našu vlastitu, Mliječnu stazu.

Vizualnija ideja o mjerilu vidljivog svemira daje se sljedećom slikom:

Karta položaja Zemlje u vidljivom svemiru - serija od osam karata

s lijeva na desno Gornji red: Zemlja – Sunčev sustav – Najbliže zvijezde – Galaksija Mliječni put, donji red: Lokalna skupina galaksija – Jato Djevice – Lokalno superjato – Uočljiv svemir.

Da bismo bolje osjetili i razumjeli o kakvim kolosalnim razmjerima je riječ, neusporedivim s našim zemaljskim predodžbama, vrijedi pogledati uvećana slika ovog dijagrama V preglednik medija .

Što možete reći o cijelom Svemiru? Veličina cijelog Svemira (Svemira, Metasvemira), vjerojatno je mnogo veća!

Ali kakav je cijeli ovaj Svemir i kako je ustrojen ostaje nam tajna...

Što je sa središtem svemira? Opažljivi Svemir ima središte - to smo mi! Mi smo u središtu vidljivog svemira jer je promatrani svemir jednostavno područje svemira koje nam je vidljivo sa Zemlje.

I baš kao što s visokog tornja vidimo kružno područje sa središtem u samom tornju, također vidimo područje prostora sa središtem udaljenim od promatrača. Zapravo, točnije, svatko od nas je središte vlastitog promatranog svemira.

Ali to ne znači da smo u središtu cijelog Svemira, kao što toranj nipošto nije centar svijeta, već samo središte onog komadića svijeta koji se s njega vidi - do horizonta. .

Isto je i sa vidljivim svemirom.

Kad pogledamo u nebo, vidimo svjetlost koja je do nas putovala 13,8 milijardi godina s mjesta koja su već udaljena 46,5 milijardi svjetlosnih godina.

Ne vidimo ono što je iza ovog horizonta.

Portal je informativni izvor na kojem možete dobiti mnogo korisnih i zanimljivih saznanja vezanih uz Svemir. Prije svega, govorit ćemo o našem i drugim Svemirima, o nebeskim tijelima, crnim rupama i pojavama u dubinama svemira.

Ukupnost svega što postoji, materija, pojedinačne čestice i prostor između tih čestica naziva se Svemir. Prema znanstvenicima i astrolozima, starost Svemira je otprilike 14 milijardi godina. Veličina vidljivog dijela Svemira zauzima oko 14 milijardi svjetlosnih godina. A neki tvrde da se Svemir proteže preko 90 milijardi svjetlosnih godina. Za veću pogodnost, uobičajeno je koristiti vrijednost parseka u izračunavanju takvih udaljenosti. Jedan parsek jednak je 3,2616 svjetlosnih godina, odnosno parsek je udaljenost s koje se prosječni radijus Zemljine orbite promatra pod kutom od jedne lučne sekunde.

Naoružani ovim pokazateljima, možete izračunati kozmičku udaljenost od jednog objekta do drugog. Na primjer, udaljenost našeg planeta od Mjeseca je 300 000 km, odnosno 1 svjetlosna sekunda. Posljedično, ova udaljenost do Sunca povećava se na 8,31 svjetlosnu minutu.

Kroz povijest ljudi su pokušavali riješiti misterije vezane uz svemir i svemir. U člancima na portalu možete naučiti ne samo o Svemiru, već io modernim znanstvenim pristupima njegovom proučavanju. Sav materijal se temelji na najnaprednijim teorijama i činjenicama.

Treba napomenuti da Svemir uključuje veliki broj različitih objekata poznatih ljudima. Najpoznatiji među njima su planeti, zvijezde, sateliti, crne rupe, asteroidi i kometi. Trenutno se najviše razumije o planetima, budući da živimo na jednom od njih. Neki planeti imaju svoje satelite. Dakle, Zemlja ima svoj satelit - Mjesec. Osim našeg planeta, oko Sunca se okreće još 8.

Mnogo je zvijezda u svemiru, ali svaka se razlikuje jedna od druge. Imaju različite temperature, veličine i svjetlinu. Budući da su sve zvijezde različite, klasificirane su na sljedeći način:

Bijeli patuljci;

Divovi;

Superdivovi;

Neutronske zvijezde;

kvazari;

Pulsari.

Najgušća tvar koju poznajemo je olovo. Kod nekih planeta gustoća njihove tvari može biti tisućama puta veća od gustoće olova, što znanstvenicima postavlja brojna pitanja.

Svi planeti kruže oko Sunca, ali ono također ne miruje. Zvijezde se mogu skupiti u klastere, koji se također okreću oko nama još nepoznatog centra. Ta se jata nazivaju galaksije. Naša galaksija se zove Mliječni put. Sve dosad provedene studije pokazuju da je većina materije koju galaksije stvaraju za sada nevidljiva ljudima. Zbog toga je nazvan tamna tvar.

Najzanimljivijima se smatraju središta galaksija. Neki astronomi vjeruju da je moguće središte galaksije crna rupa. Ovo je jedinstveni fenomen nastao kao rezultat evolucije zvijezde. Ali za sada su to sve samo teorije. Provođenje eksperimenata ili proučavanje takvih pojava još nije moguće.

Osim galaksija, u Svemiru se nalaze i maglice (međuzvjezdani oblaci koji se sastoje od plina, prašine i plazme), kozmičko mikrovalno pozadinsko zračenje koje prožima cijeli prostor Svemira te mnogi drugi malo poznati, pa i potpuno nepoznati objekti.

Kruženje etera svemira

Simetrija i ravnoteža materijalnih pojava glavno je načelo strukturne organizacije i međudjelovanja u prirodi. Štoviše, u svim oblicima: zvjezdane plazme i materije, svijeta i oslobođenih etera. Cijela bit takvih pojava leži u njihovim međudjelovanjima i transformacijama, od kojih većinu predstavlja nevidljivi eter. Naziva se i reliktno zračenje. To je mikrovalno kozmičko pozadinsko zračenje s temperaturom od 2,7 K. Postoji mišljenje da je upravo ovaj vibrirajući eter temeljna osnova svega što ispunjava Svemir. Anizotropija raspodjele etera povezana je sa smjerovima i intenzitetom njegovog kretanja u različitim područjima nevidljivog i vidljivog prostora. Cijela poteškoća proučavanja i istraživanja sasvim je usporediva s poteškoćama proučavanja turbulentnih procesa u plinovima, plazmi i tekućinama materije.

Zašto mnogi znanstvenici vjeruju da je Svemir višedimenzionalan?

Nakon provedenih pokusa u laboratorijima iu samom Svemiru, dobiveni su podaci iz kojih se može pretpostaviti da živimo u Svemiru u kojem se položaj bilo kojeg objekta može karakterizirati vremenom i trima prostornim koordinatama. Zbog toga se nameće pretpostavka da je Svemir četverodimenzionalan. Međutim, neki znanstvenici, razvijajući teorije elementarnih čestica i kvantne gravitacije, mogu doći do zaključka da je postojanje velikog broja dimenzija jednostavno neophodno. Neki modeli svemira ne isključuju čak 11 dimenzija.

Treba uzeti u obzir da je postojanje višedimenzionalnog Svemira moguće uz visokoenergetske pojave – crne rupe, veliki prasak, burstere. Barem je to jedna od ideja vodećih kozmologa.

Model svemira koji se širi temelji se na općoj teoriji relativnosti. Predloženo je da se adekvatno objasni struktura crvenog pomaka. Širenje je počelo u isto vrijeme kad i Veliki prasak. Njegovo stanje ilustrira površina napuhane gumene lopte na koju su nanesene točkice – izvangalaktički objekti. Kada se takva lopta napuhne, svi njeni vrhovi se udaljavaju jedan od drugog, bez obzira na položaj. Prema teoriji, Svemir se može beskonačno širiti ili skupljati.

Barionska asimetrija svemira

Značajno povećanje broja elementarnih čestica u odnosu na cjelokupni broj antičestica opaženih u svemiru naziva se barionska asimetrija. U barione spadaju neutroni, protoni i neke druge kratkotrajne elementarne čestice. Taj se nesrazmjer dogodio tijekom ere anihilacije, točnije tri sekunde nakon Velikog praska. Do ove točke, broj bariona i antibariona odgovarao je jedan drugome. Tijekom masovne anihilacije elementarnih antičestica i čestica, većina njih se spojila u parove i nestala, generirajući tako elektromagnetsko zračenje.

Age of the Universe na web stranici portala

Moderni znanstvenici vjeruju da je naš Svemir star otprilike 16 milijardi godina. Prema procjenama, minimalna starost može biti 12-15 milijardi godina. Minimum se odbija od najstarijih zvijezda u našoj Galaksiji. Njegova stvarna starost može se odrediti samo korištenjem Hubbleovog zakona, ali stvarna ne znači točna.

Horizont vidljivosti

Kugla čiji je radijus jednak udaljenosti koju svjetlost prijeđe tijekom čitavog postojanja Svemira naziva se njegovim horizontom vidljivosti. Postojanje horizonta izravno je proporcionalno širenju i skupljanju Svemira. Prema Friedmanovom kozmološkom modelu, Svemir se počeo širiti s singularne udaljenosti prije otprilike 15-20 milijardi godina. Tijekom cijelog vremena svjetlost prijeđe preostalu udaljenost u svemiru koji se širi, točnije 109 svjetlosnih godina. Zbog toga svaki promatrač u trenutku t0 nakon početka procesa širenja može promatrati samo mali dio, ograničen sferom, koji u tom trenutku ima radijus I. Ona tijela i objekti koji su u ovom trenutku izvan te granice su, u principu nije vidljiv. Svjetlost koja se reflektira od njih jednostavno nema vremena doći do promatrača. To nije moguće čak i ako se svjetlo ugasilo kad je započeo proces širenja.

Zbog apsorpcije i raspršenja u ranom Svemiru, s obzirom na veliku gustoću, fotoni se nisu mogli širiti u slobodnom smjeru. Stoga je promatrač u stanju detektirati samo ono zračenje koje se pojavilo u eri svemira prozirnog za zračenje. Ta je epoha određena vremenom t»300 000 godina, gustoćom tvari r»10-20 g/cm3 i trenutkom rekombinacije vodika. Iz svega navedenog proizlazi da što je izvor bliže galaksiji, to će njegova vrijednost crvenog pomaka biti veća.

Veliki prasak

Trenutak nastanka Svemira naziva se Veliki prasak. Ovaj koncept se temelji na činjenici da je u početku postojala točka (točka singularnosti) u kojoj je bila prisutna sva energija i sva materija. Osnovom karakteristike smatra se velika gustoća materije. Što se dogodilo prije ove singularnosti nije poznato.

Ne postoje točni podaci o događajima i stanjima koja su se dogodila u vremenu od 5*10-44 sekunde (trenutak završetka 1. kvantuma vremena). U fizičkom smislu te ere, može se samo pretpostaviti da je tada temperatura bila približno 1,3 * 1032 stupnja s gustoćom materije od približno 1096 kg/m 3. Ove vrijednosti su granice za primjenu postojećih ideja. Pojavljuju se zbog odnosa između gravitacijske konstante, brzine svjetlosti, Boltzmannove i Planckove konstante i nazivaju se “Planckove konstante”.

Oni događaji koji su povezani s 5*10-44 do 10-36 sekundi odražavaju model "inflacijskog svemira". Trenutak od 10-36 sekundi naziva se modelom "vrućeg svemira".

U razdoblju od 1-3 do 100-120 sekundi nastale su jezgre helija i manji broj jezgri drugih lakih kemijskih elemenata. Od tog trenutka u plinu se počeo uspostavljati omjer: vodik 78%, helij 22%. Prije milijun godina temperatura u svemiru počela je padati na 3000-45000 K i započela je era rekombinacije. Prethodno slobodni elektroni počeli su se spajati s lakim protonima i atomskim jezgrama. Počeli su se pojavljivati ​​atomi helija i vodika te mali broj atoma litija. Supstanca je postala prozirna, a iz nje je isključeno zračenje koje se i danas opaža.

Sljedećih milijardu godina postojanja Svemira obilježilo je smanjenje temperature s 3000-45000 K na 300 K. Znanstvenici su ovo razdoblje za Svemir nazvali "mračnim dobom" zbog činjenice da još nije bilo izvora elektromagnetskog zračenja pojavio se. U istom razdoblju heterogenost smjese početnih plinova postala je gušća zbog utjecaja gravitacijskih sila. Nakon simulacije tih procesa na računalu, astronomi su vidjeli da je to nepovratno dovelo do pojave divovskih zvijezda koje su milijunima puta premašivale masu Sunca. Budući da su bile tako masivne, te su se zvijezde zagrijale do nevjerojatno visokih temperatura i razvijale su se tijekom razdoblja od desetaka milijuna godina, nakon čega su eksplodirale kao supernove. Zagrijavajući se na visoke temperature, površine takvih zvijezda stvarale su jake struje ultraljubičastog zračenja. Tako je započelo razdoblje reionizacije. Plazma koja je nastala kao posljedica takvih pojava počela je snažno raspršivati ​​elektromagnetsko zračenje u svojim spektralnim kratkovalnim područjima. Na neki način, Svemir je počeo tonuti u gustu maglu.

Ove ogromne zvijezde postale su prvi izvori u svemiru kemijskih elemenata koji su puno teži od litija. Počeli su se formirati svemirski objekti 2. generacije koji su sadržavali jezgre ovih atoma. Te su zvijezde počele nastajati iz mješavina teških atoma. Došlo je do ponavljane vrste rekombinacije većine atoma međugalaktičkih i međuzvjezdanih plinova, što je zauzvrat dovelo do nove prozirnosti prostora za elektromagnetsko zračenje. Svemir je postao upravo ono što sada možemo promatrati.

Uočljiva struktura svemira na web portalu

Promatrani dio je prostorno nehomogen. Većina klastera galaksija i pojedinačnih galaksija čine njegovu ćelijsku ili saćastu strukturu. Oni grade stanične stijenke koje su debele nekoliko megaparseka. Te se stanice nazivaju "praznine". Karakterizira ih velika veličina, desetke megaparseka, a pritom ne sadrže tvari s elektromagnetskim zračenjem. Praznina čini oko 50% ukupnog volumena Svemira.

Jeste li znali da svemir koji promatramo ima prilično jasne granice? Svemir smo navikli povezivati ​​s nečim beskonačnim i neshvatljivim. No, moderna znanost, na pitanje o “beskonačnosti” Svemira, nudi potpuno drugačiji odgovor na takvo “očito” pitanje.

Prema suvremenim konceptima, veličina promatranog svemira je otprilike 45,7 milijardi svjetlosnih godina (ili 14,6 gigaparseka). Ali što znače ove brojke?

Prvo pitanje koje običnom čovjeku pada na pamet je kako svemir nije beskonačan? Čini se da je nedvojbeno da spremnik svega što postoji oko nas ne bi trebao imati granica. Ako te granice postoje, koje su one točno?

Recimo da neki astronaut dosegne granice Svemira. Što će vidjeti pred sobom? Čvrsti zid? Protupožarna barijera? A što je iza toga – praznina? Drugi svemir? No može li praznina ili drugi Svemir značiti da smo na granici svemira? Uostalom, to ne znači da tu nema “ničega”. Praznina i drugi Svemir također su "nešto". Ali Svemir je nešto što sadrži apsolutno sve "nešto".

Dolazimo do apsolutne kontradikcije. Ispada da granica Svemira mora skrivati ​​od nas nešto što ne bi trebalo postojati. Ili bi granica Svemira trebala ograditi "sve" od "nečega", ali to "nešto" također treba biti dio "svega". Općenito, potpuni apsurd. Kako onda znanstvenici mogu proglasiti graničnu veličinu, masu, pa čak i starost našeg Svemira? Te su vrijednosti, iako nezamislivo velike, ipak konačne. Prepire li se znanost s očiglednim? Da bismo ovo razumjeli, prvo pratimo kako su ljudi došli do našeg modernog razumijevanja Svemira.

Širenje granica

Od pamtivijeka ljude je zanimalo kakav je svijet oko njih. Nema potrebe navoditi primjere tri stupa i druge pokušaje starih da objasne svemir. U pravilu se na kraju sve svodi na to da je temelj svega zemljina površina. Čak iu doba antike i srednjeg vijeka, kada su astronomi imali opširna znanja o zakonima kretanja planeta po "fiksnoj" nebeskoj sferi, Zemlja je ostala središte Svemira.

Naravno, čak iu staroj Grčkoj bilo je onih koji su vjerovali da se Zemlja okreće oko Sunca. Bilo je onih koji su govorili o mnoštvu svjetova i beskonačnosti Svemira. Ali konstruktivna opravdanja za te teorije pojavila su se tek na prijelazu znanstvene revolucije.

U 16. stoljeću poljski astronom Nikola Kopernik napravio je prvi veliki napredak u poznavanju svemira. Čvrsto je dokazao da je Zemlja samo jedan od planeta koji se okreću oko Sunca. Takav sustav uvelike je pojednostavio objašnjenje tako složenog i zamršenog kretanja planeta u nebeskoj sferi. U slučaju nepomične Zemlje, astronomi su morali smisliti svakakve pametne teorije kako bi objasnili ovakvo ponašanje planeta. S druge strane, ako se prihvati da se Zemlja kreće, objašnjenje za takva zamršena kretanja dolazi prirodno. Tako je u astronomiji zavladala nova paradigma nazvana "heliocentrizam".

Mnoga sunca

Međutim, čak i nakon toga, astronomi su nastavili ograničavati Svemir na "sferu fiksnih zvijezda". Sve do 19. stoljeća nisu mogli procijeniti udaljenost do zvijezda. Nekoliko stoljeća astronomi su bezuspješno pokušavali otkriti odstupanja u položaju zvijezda u odnosu na orbitalno kretanje Zemlje (godišnje paralakse). Tadašnji instrumenti nisu dopuštali tako precizna mjerenja.

Konačno, 1837. rusko-njemački astronom Vasilij Struve izmjerio je paralaksu. To je označilo novi korak u razumijevanju razmjera prostora. Sada bi znanstvenici sa sigurnošću mogli reći da su zvijezde udaljene sličnosti sa Suncem. I naše svjetlilo više nije središte svega, već ravnopravni “stanovnik” beskrajnog zvjezdanog skupa.

Astronomi su se još više približili razumijevanju razmjera svemira, jer su se udaljenosti do zvijezda pokazale doista čudovišnim. Čak se i veličina orbita planeta činila beznačajnom u usporedbi s njima. Zatim je bilo potrebno razumjeti kako su zvijezde koncentrirane u .

Mnogo mliječnih puteva

Slavni filozof Immanuel Kant još je 1755. anticipirao temelje modernog shvaćanja velike strukture Svemira. Pretpostavio je da je Mliječna staza ogroman rotirajući skup zvijezda. S druge strane, mnoge promatrane maglice također su udaljenije "mliječne staze" - galaksije. Unatoč tome, sve do 20. stoljeća astronomi su vjerovali da su sve maglice izvori nastanka zvijezda i da su dio Mliječne staze.

Situacija se promijenila kada su astronomi naučili mjeriti udaljenosti između galaksija pomoću . Apsolutni sjaj zvijezda ovog tipa strogo ovisi o razdoblju njihove varijabilnosti. Uspoređujući njihov apsolutni sjaj s vidljivim, moguće je s velikom točnošću odrediti udaljenost do njih. Ovu su metodu početkom 20. stoljeća razvili Einar Hertzschrung i Harlow Scelpi. Zahvaljujući njemu, sovjetski astronom Ernst Epic 1922. godine odredio je udaljenost do Andromede, koja se pokazala redom veličine većom od veličine Mliječnog puta.

Edwin Hubble nastavio je Epicovu inicijativu. Mjereći sjaj cefeida u drugim galaksijama, izmjerio je njihovu udaljenost i usporedio je s crvenim pomakom u njihovim spektrima. Tako je 1929. razvio svoj poznati zakon. Njegov rad je definitivno opovrgao uvriježeno mišljenje da je Mliječni put rub Svemira. Sada je to bila jedna od mnogih galaksija koje su se nekoć smatrale njezinim dijelom. Kantova hipoteza potvrđena je gotovo dva stoljeća nakon svog razvoja.

Naknadno je veza koju je Hubble otkrio između udaljenosti galaksije od promatrača u odnosu na brzinu njezina udaljavanja od njega, omogućila je crtanje cjelovite slike velike strukture Svemira. Ispostavilo se da su galaksije samo neznatan dio toga. Povezali su se u klastere, klastere u superklastere. Zauzvrat, superklasteri tvore najveće poznate strukture u svemiru — niti i zidove. Ove strukture, uz ogromne superpraznine (), čine strukturu velikih razmjera trenutno poznatog Svemira.

Prividna beskonačnost

Iz navedenog proizlazi da je znanost u samo nekoliko stoljeća postupno lepršala od geocentrizma do modernog shvaćanja Svemira. Međutim, to ne daje odgovor zašto danas ograničavamo Svemir. Uostalom, do sada smo govorili samo o mjerilu prostora, a ne o njegovoj samoj prirodi.

Prvi koji je odlučio opravdati beskonačnost svemira bio je Isaac Newton. Nakon što je otkrio zakon univerzalne gravitacije, vjerovao je da bi se sva njegova tijela, kad bi prostor bio konačan, prije ili kasnije stopila u jednu cjelinu. Prije njega, ako je itko izrazio ideju o beskonačnosti Svemira, to je bilo isključivo u filozofskom smislu. Bez ikakve znanstvene osnove. Primjer za to je Giordano Bruno. Inače, kao i Kant, bio je mnogo stoljeća ispred znanosti. On je prvi izjavio da su zvijezde daleka sunca, a oko njih kruže i planeti.

Reklo bi se da je sama činjenica beskonačnosti sasvim opravdana i očita, ali prekretnice znanosti 20. stoljeća poljuljale su tu “istinu”.

Stacionarni svemir

Prvi značajan korak prema razvoju modernog modela svemira napravio je Albert Einstein. Slavni fizičar predstavio je svoj model stacionarnog svemira 1917. godine. Taj se model temeljio na općoj teoriji relativnosti koju je razvio godinu dana ranije. Prema njegovom modelu, Svemir je beskonačan u vremenu i konačan u prostoru. Ali, kao što je ranije navedeno, prema Newtonu, svemir konačne veličine mora se urušiti. Da bi to učinio, Einstein je uveo kozmološku konstantu koja je kompenzirala gravitacijsko privlačenje udaljenih objekata.

Koliko god paradoksalno zvučalo, Einstein nije ograničio samu konačnost Svemira. Po njegovom mišljenju, Svemir je zatvorena ljuska hipersfere. Analogija je površina obične trodimenzionalne sfere, na primjer, globusa ili Zemlje. Koliko god putnik putovao Zemljom, nikada neće stići do njenog ruba. Međutim, to ne znači da je Zemlja beskonačna. Putnik će se jednostavno vratiti na mjesto odakle je započeo svoje putovanje.

Na površini hipersfere

Na isti način, svemirski lutalica, putujući Einsteinovim svemirom na zvjezdanom brodu, može se vratiti natrag na Zemlju. Samo što se ovaj put lutalica neće kretati po dvodimenzionalnoj površini sfere, već po trodimenzionalnoj površini hipersfere. To znači da Svemir ima konačan volumen, a time i konačan broj zvijezda i masu. Međutim, Svemir nema ni granica ni središta.

Einstein je do ovih zaključaka došao povezujući prostor, vrijeme i gravitaciju u svojoj poznatoj teoriji. Prije njega su se ti koncepti smatrali odvojenima, zbog čega je prostor Svemira bio čisto euklidski. Einstein je dokazao da je sama gravitacija zakrivljenost prostor-vremena. To je radikalno promijenilo rane ideje o prirodi svemira, temeljene na klasičnoj Newtonovoj mehanici i euklidskoj geometriji.

Svemir koji se širi

Ni samom otkrivaču “novog svemira” nisu bile strane zablude. Iako je Einstein svemir ograničio, nastavio ga je smatrati statičnim. Prema njegovom modelu, Svemir je bio i ostao vječan, a njegova veličina uvijek ostaje ista. Godine 1922. sovjetski fizičar Alexander Friedman značajno je proširio ovaj model. Prema njegovim proračunima, Svemir uopće nije statičan. S vremenom se može proširiti ili skupiti. Važno je napomenuti da je Friedman došao do takvog modela na temelju iste teorije relativnosti. Tu je teoriju uspio ispravnije primijeniti, zaobilazeći kozmološku konstantu.

Albert Einstein nije odmah prihvatio ovaj "amandman". Ovaj novi model priskočio je u pomoć ranije spomenutom Hubbleovom otkriću. Recesija galaksija nepobitno je dokazala činjenicu širenja Svemira. Stoga je Einstein morao priznati svoju pogrešku. Sada je Svemir imao određenu starost, koja strogo ovisi o Hubbleovoj konstanti, koja karakterizira brzinu njegovog širenja.

Daljnji razvoj kozmologije

Dok su znanstvenici pokušavali riješiti ovo pitanje, otkrivene su mnoge druge važne komponente svemira i razvijeni su različiti njegovi modeli. Tako je 1948. George Gamow predstavio hipotezu o "vrućem svemiru", koja će se kasnije pretvoriti u teoriju velikog praska. Otkriće iz 1965. potvrdilo je njegove sumnje. Astronomi su sada mogli promatrati svjetlost koja dolazi od trenutka kada je Svemir postao proziran.

Tamna tvar, koju je 1932. predvidio Fritz Zwicky, potvrđena je 1975. Tamna tvar zapravo objašnjava samo postojanje galaksija, galaktičkih jata i same strukture Univerzuma u cjelini. Tako su znanstvenici saznali da je većina mase Svemira potpuno nevidljiva.

Konačno, 1998. godine, tijekom istraživanja udaljenosti do, otkriveno je da se Svemir širi ubrzanom brzinom. Ova najnovija prekretnica u znanosti rodila je naše moderno razumijevanje prirode svemira. Kozmološki koeficijent, koji je uveo Einstein, a opovrgao Friedman, ponovno je našao svoje mjesto u modelu Svemira. Prisutnost kozmološkog koeficijenta (kozmološke konstante) objašnjava njegovo ubrzano širenje. Kako bi se objasnila prisutnost kozmološke konstante, uveden je koncept hipotetskog polja koje sadrži većinu mase Svemira.

Suvremeno shvaćanje veličine promatranog svemira

Suvremeni model svemira naziva se i ΛCDM model. Slovo "Λ" označava prisutnost kozmološke konstante, koja objašnjava ubrzano širenje Svemira. "CDM" znači da je svemir ispunjen hladnom tamnom materijom. Nedavna istraživanja pokazuju da je Hubbleova konstanta oko 71 (km/s)/Mpc, što odgovara starosti svemira od 13,75 milijardi godina. Znajući starost Svemira, možemo procijeniti veličinu njegova promatranog područja.

Prema teoriji relativnosti, informacije o bilo kojem objektu ne mogu doći do promatrača brzinom većom od brzine svjetlosti (299 792 458 m/s). Ispada da promatrač ne vidi samo objekt, već i njegovu prošlost. Što je predmet dalje od njega, to mu je prošlost dalja. Na primjer, gledajući Mjesec, vidimo kakav je bio prije nešto više od jedne sekunde, Sunce - prije više od osam minuta, najbliže zvijezde - godine, galaksije - prije milijune godina itd. U Einsteinovom stacionarnom modelu, Svemir nema dobnu granicu, što znači da ni njegova promatrana regija nije ničim ograničena. Promatrač, naoružan sve sofisticiranijim astronomskim instrumentima, promatrat će sve udaljenije i drevnije objekte.

Sa suvremenim modelom Svemira imamo drugačiju sliku. Prema njemu, Svemir ima starost, a time i granicu promatranja. Odnosno, od rođenja Svemira niti jedan foton nije mogao prijeći udaljenost veću od 13,75 milijardi svjetlosnih godina. Ispostavilo se da možemo reći da je vidljivi Svemir ograničen od promatrača na sferno područje polumjera od 13,75 milijardi svjetlosnih godina. Međutim, to nije sasvim točno. Ne treba zaboraviti na širenje prostora Svemira. U trenutku kada foton stigne do promatrača, objekt koji ga je emitirao bit će već 45,7 milijardi svjetlosnih godina udaljen od nas. godine. Ova veličina je horizont čestica, ona je granica vidljivog Svemira.

Preko horizonta

Dakle, veličina promatranog svemira dijeli se na dvije vrste. Prividna veličina, koja se naziva i Hubbleov radijus (13,75 milijardi svjetlosnih godina). I stvarna veličina, nazvana horizont čestica (45,7 milijardi svjetlosnih godina). Važno je da oba ova horizonta uopće ne karakteriziraju stvarnu veličinu Svemira. Prvo, ovise o položaju promatrača u prostoru. Drugo, mijenjaju se tijekom vremena. U slučaju ΛCDM modela, horizont čestica širi se brzinom većom od Hubbleovog horizonta. Moderna znanost ne daje odgovor na pitanje hoće li se taj trend promijeniti u budućnosti. Ali ako pretpostavimo da se Svemir nastavlja ubrzano širiti, onda će svi ti objekti koje sada vidimo prije ili kasnije nestati iz našeg "vidnog polja".

Trenutno, najudaljenija svjetlost koju promatraju astronomi je kozmičko mikrovalno pozadinsko zračenje. Zavirujući u njega, znanstvenici vide Svemir kakav je bio 380 tisuća godina nakon Velikog praska. Svemir se u ovom trenutku dovoljno ohladio da je mogao emitirati slobodne fotone, koji se danas detektiraju uz pomoć radioteleskopa. U to vrijeme u Svemiru nije bilo zvijezda ni galaksija, već samo kontinuirani oblak vodika, helija i neznatne količine drugih elemenata. Iz nehomogenosti uočenih u ovom oblaku naknadno će se formirati jata galaksija. Ispostavilo se da se upravo oni objekti koji će nastati iz nehomogenosti kozmičkog mikrovalnog pozadinskog zračenja nalaze najbliže horizontu čestica.

Prave granice

Ima li Svemir prave, neuočljive granice još uvijek je predmet pseudoznanstvenih nagađanja. Na ovaj ili onaj način, svi se slažu oko beskonačnosti Svemira, ali tu beskonačnost tumače na potpuno različite načine. Neki smatraju da je Svemir višedimenzionalan, gdje je naš “lokalni” trodimenzionalni Svemir samo jedan od njegovih slojeva. Drugi kažu da je Svemir fraktalan - što znači da bi naš lokalni Svemir mogao biti čestica nekog drugog. Ne treba zaboraviti na različite modele Multiverzuma sa svojim zatvorenim, otvorenim, paralelnim svemirima i crvotočinama. A postoji mnogo, mnogo različitih verzija, čiji je broj ograničen samo ljudskom maštom.

Ali ako uključimo hladni realizam ili jednostavno odstupimo od svih ovih hipoteza, tada možemo pretpostaviti da je naš Svemir beskonačni homogeni spremnik svih zvijezda i galaksija. Štoviše, u bilo kojoj vrlo udaljenoj točki, bila to milijarde gigaparseka od nas, svi će uvjeti biti potpuno isti. U ovoj će točki horizont čestica i Hubbleova sfera biti potpuno isti, s istim reliktnim zračenjem na svom rubu. Okolo će biti iste zvijezde i galaksije. Zanimljivo, to nije u suprotnosti sa širenjem Svemira. Uostalom, ne širi se samo Svemir, već i sam njegov prostor. Činjenica da je u trenutku Velikog praska Svemir nastao iz jedne točke samo znači da su tada beskrajno male (praktički nulte) dimenzije sada postale nezamislivo velike. U budućnosti ćemo koristiti upravo ovu hipotezu kako bismo jasno razumjeli razmjere vidljivog Svemira.

Vizualni prikaz

Različiti izvori pružaju sve vrste vizualnih modela koji omogućuju ljudima da razumiju razmjere Svemira. Međutim, to nam nije dovoljno da shvatimo koliki je kozmos. Važno je zamisliti kako se koncepti poput Hubbleovog horizonta i horizonta čestica zapravo manifestiraju. Da bismo to učinili, zamislimo naš model korak po korak.

Zaboravimo da moderna znanost ne zna za “strano” područje Svemira. Odbacimo verzije multiverzuma, fraktalnog svemira i njegovih drugih "varijanti", zamislimo da je on jednostavno beskonačan. Kao što je ranije navedeno, to nije u suprotnosti s proširenjem njegovog prostora. Naravno, uzimamo u obzir da su njegova Hubble sfera i sfera čestica 13,75 odnosno 45,7 milijardi svjetlosnih godina.

Mjerilo svemira

Pritisnite tipku START i otkrijte novi, nepoznati svijet!
Prvo, pokušajmo razumjeti kolika je univerzalna ljestvica. Ako ste putovali oko naše planete, možete dobro zamisliti koliko je Zemlja velika za nas. Sada zamislite naš planet kao zrno heljde koje se kreće u orbiti oko lubenice-Sunca veličine pola nogometnog igrališta. U ovom slučaju, Neptunova orbita će odgovarati veličini malog grada, područje će odgovarati Mjesecu, a područje granice utjecaja Sunca će odgovarati Marsu. Ispostavilo se da je naš Sunčev sustav toliko veći od Zemlje koliko je Mars veći od heljde! Ali ovo je tek početak.

Sada zamislimo da će ova heljda biti naš sustav, čija je veličina približno jednaka jednom parseku. Tada će Mliječna staza biti veličine dva nogometna stadiona. Međutim, to nam neće biti dovoljno. Mliječna staza će također morati biti smanjena na centimetar. Donekle će nalikovati pjeni kave omotanoj u vrtlog usred međugalaktičkog prostora crnog kao kava. Dvadeset centimetara od njega nalazi se ista spiralna "mrvica" - maglica Andromeda. Oko njih će biti roj malih galaksija našeg lokalnog skupa. Prividna veličina našeg svemira bit će 9,2 kilometra. Došli smo do razumijevanja univerzalnih dimenzija.

Unutar univerzalnog mjehurića

Međutim, nije nam dovoljno razumjeti samu ljestvicu. Važno je spoznati Svemir u dinamici. Zamislimo sebe kao divove, za koje Mliječna staza ima centimetar promjera. Kao što je upravo spomenuto, naći ćemo se unutar lopte polumjera 4,57 i promjera 9,24 kilometara. Zamislimo da možemo lebdjeti unutar ove kugle, putovati, pokrivajući cijele megaparseke u sekundi. Što ćemo vidjeti ako je naš Svemir beskonačan?

Naravno, pred nama će se pojaviti bezbrojne galaksije svih vrsta. Eliptični, spiralni, nepravilni. Neki će prostori vrvjeti njima, drugi će biti prazni. Glavna značajka bit će da će vizualno svi oni biti nepomični dok smo mi nepomični. Ali čim napravimo korak, same će se galaksije početi kretati. Na primjer, ako uspijemo razaznati mikroskopski Sunčev sustav u centimetar dugoj Mliječnoj stazi, moći ćemo promatrati njegov razvoj. Udaljavajući se 600 metara od naše galaksije, vidjet ćemo protozvijezdu Sunce i protoplanetarni disk u trenutku formiranja. Približavajući se, vidjet ćemo kako nastaje Zemlja, nastaje život i pojavljuje se čovjek. Na isti način, vidjet ćemo kako se galaksije mijenjaju i kreću kako im se udaljavamo ili im se približavamo.

Posljedično, što udaljenije galaksije gledamo, to će one za nas biti drevnije. Tako će se najudaljenije galaksije nalaziti dalje od 1300 metara od nas, a na prijelazu od 1380 metara već ćemo vidjeti reliktno zračenje. Istina, ova će udaljenost za nas biti imaginarna. Međutim, kako se približavamo kozmičkom mikrovalnom pozadinskom zračenju, vidjet ćemo zanimljivu sliku. Naravno, promatrat ćemo kako će se galaksije formirati i razvijati iz početnog oblaka vodika. Kada dođemo do jedne od tako formiranih galaksija, shvatit ćemo da nismo prešli uopće 1.375 kilometara, nego svih 4.57.

Smanjivanje

Kao rezultat toga, još ćemo se više povećati. Sada možemo staviti čitave praznine i zidove u šaku. Tako ćemo se naći u prilično malom mjehuru iz kojeg je nemoguće izaći. Ne samo da će se udaljenost do objekata na rubu mjehurića povećavati kako se približavaju, već će se i sam rub pomicati unedogled. To je cijela poanta veličine promatranog svemira.

Koliko god Svemir bio velik, za promatrača će uvijek ostati ograničeni mjehurić. Promatrač će uvijek biti u središtu ovog mjehurića, zapravo on je njegovo središte. Pokušavajući doći do bilo kojeg objekta na rubu mjehurića, promatrač će pomaknuti njegovo središte. Kako se približavate objektu, ovaj će se objekt pomicati sve dalje od ruba mjehurića i istovremeno se mijenjati. Na primjer, iz bezobličnog oblaka vodika pretvorit će se u potpunu galaksiju ili, dalje, galaktičko jato. Osim toga, put do ovog objekta će se povećati kako mu se približavate, jer će se sam okolni prostor promijeniti. Kada dođemo do ovog objekta, pomaknut ćemo ga samo od ruba mjehurića do njegovog središta. Na rubu Svemira, reliktno zračenje će i dalje treperiti.

Ako pretpostavimo da će se Svemir nastaviti širiti ubrzanom brzinom, a zatim biti u središtu mjehurića i pomicati vrijeme unaprijed za milijarde, trilijune pa čak i više redove godina, primijetit ćemo još zanimljiviju sliku. Iako će se i naš mjehurić povećati, njegove će se promjenjive komponente još brže udaljavati od nas, napuštajući rub ovog mjehurića, sve dok svaka čestica Svemira ne luta zasebno u svom usamljenom mjehuriću bez mogućnosti interakcije s drugim česticama.

Dakle, moderna znanost nema podatke o stvarnoj veličini Svemira i ima li on granica. Ali pouzdano znamo da vidljivi svemir ima vidljivu i pravu granicu, koja se naziva Hubbleov radijus (13,75 milijardi svjetlosnih godina) i radijus čestica (45,7 milijardi svjetlosnih godina). Te granice u potpunosti ovise o položaju promatrača u prostoru i šire se tijekom vremena. Ako se Hubbleov radijus širi striktno brzinom svjetlosti, tada se ubrzava širenje horizonta čestica. Ostaje otvoreno pitanje hoće li se njegovo ubrzanje horizonta čestica nastaviti i hoće li ga zamijeniti kompresija.