Крупномасштабная структура вселенной

Содержание

Основные элементы строения

Крупномасштабная структура Вселенной поможет определить состав и строение мироздания. В огромных вселенских просторах можно увидеть волокна и пустоты, которые образуют сверхскопления, галактики и звезды. Начальный этап структурирования мироздания начинается с образования водородного газа. Под воздействием гравитационных сил, он преобразовывается в плотные, тяжелые сгустки. Их масса в тысячи раз превышает массу любой из галактик. В тех участках, где было наибольшее скопление водородного газа сформировались мегагалактики. На участках с меньшим количеством газа образовались меньшие звездные дома, наподобие нашего Млечного пути.

Протогалактики,
которые вращались слишком быстро, со временем преобразовались в спиральные
звездные дома. А на тех участках, где наблюдалось медленное вращение,
происходило сжатие водородного газа и сформировались неправильные,
эллиптические галактики.

В этот же
период, звездные дома образовывали сверхскопления, края которых соприкасались.
В каждом из таких формирований находились звезды, туманности, космическая пыль.
Но основным объектом является черная материя.

Понятие космоса и его протяжённость

Представляя себе размеры Вселенной, нельзя не упомянуть о космосе. Данный термин характеризует часть пространства, заполненную пустотой и находящуюся вне пределов атмосфер и оболочек любых небесных тел. На самом деле космос не является абсолютно пустым. Его наполняет межзвёздное вещество, которое состоит из молекул кислорода, водорода, электромагнитного и ионизирующего излучения. Также его наполняет тёмная материя, о сути которой учёные спорят на протяжении нескольких сотен лет. В настоящее время принято считать, что она представляет собой скрытую массу, связывающую воедино всё космическое пространство.

В современной астрономии, если считать точкой отсчёта Землю, принято различать следующие типы космоса:

  • Ближний. Начинается на высоте около 19 км.
  • Околоземный. Начинается на высоте 260 тысяч км. Данная черта является пределом, за которым сила притяжения Земли уступает силе притяжения Солнца.
  • Межпланетная область. На данном удалении от Земли находится естественный спутник нашей планеты, Луна.
  • Межзвёздное пространство. Начинается за пределами гелиосферы.
  • Межгалактическое пространство. Начинается за пределами Млечного пути.

Крупномасштабная структура Вселенной

Со временем ученые обнаружили, что галактики-одиночки – достаточно редкое явление во Вселенной. Подавляющая же часть галактик образуют крупномасштабные скопления, которые могут быть различных форм и включать в себя две галактики или кратное число, вплоть до нескольких тысяч. Помимо огромных звездных островов эти массивные звездные структуры включают еще и скопления газа, разогретого до высоких температур. Несмотря на очень низкую плотность (в тысячи раз меньше, нежели в солнечной атмосфере), масса этого газа может значительно превышать суммарную массу всех звезд в некоторых совокупностях галактик.

Полученные результаты наблюдений и расчетов навели ученых на мысль о том, что скопления галактик также могут образовывать иные более крупные структуры. Вслед за этим стали два интригующих вопроса: если сама по себе галактика, сложная структура, является частью некой более масштабной конструкции, то может ли эта конструкция быть составной чего-нибудь еще большего? И, в конце концов, есть ли предел такой иерархичной структурности, когда каждая система входит в состав другой?

Галактические стены напоминают сплетения нейронов в коре головного мозга человека

Положительный ответ на первый вопрос подтверждается наличием сверхскоплений галактик, которые в свою очередь перерастают галактические нити, или как их иначе называют «стены». Их толщина в среднем около 10 млн. св. лет, а длина 160 — 260 млн. световых лет. Однако, отвечая на второй вопрос, следует отметить, что сверхскопления галактик не являются некой обособленной структурой, а лишь более плотные участки галактических стен. Поэтому сегодня ученые уверены в том, что именно галактические нити (стены), наибольшие космические структуры, вмесите с войдами (пустым пространством, свободным от звездных скоплений) формируют волокнистую или ячеистую структуру Вселенной.

Положение Земли во Вселенной

Несколько отходя от темы, укажем положение нашей планеты в столь сложной структуре:

  1. Планетарная система: Солнечная
  2. Местное межзвёздное облако
  3. Галактический рукав Ориона
  4. Галактика: Млечный Путь
  5. Скопление галактик: Местная группа
  6. Сверхскопление галактик: Местное сверхскопление (Девы)
  7. Сверхскопление галактик: Ланиакея
  8. Стена: Комплекс сверхскоплений Рыб-Кита

Современные результаты исследований утверждают, что Вселенная состоит не менее чем из 200 миллиардов галактик. Галактические стены по своей природе являются относительно плоскими и составляют собой стенки «ячеек» Вселенной, а места их пересечений и формируют сверхскопления галактик. В центре же этих ячеек располагаются войды (англ. void — пустота).

Эволюция

Полагаясь на достоверность Теории Большого взрыва, ученые предполагают, что эволюция Вселенной происходила в такой последовательности:

Эпоха сингулярности

Это наиболее ранний период развития мироздания. Небольшая точка, которая состоит из протонов и нейтронов, “взрывается”. Время такого “Бума” составляет всего 0,0001 секунды. После этого, стартовал процесс синтезирования частиц, за счет чего образуется водород и гелий. Из-за высочайшей температуры в миллиарды градусов, этот процесс происходит быстро, что приводит к расширению космического пространства.

Эпоха инфляции

В этот период, просторы Вселенной заполнила энергия одинаково высокой плотности, невероятно высокой температуры и давления. Это приводит к быстрому расширению и постепенному охлаждению. Эпоха знаменательна столкновением и разрушением частиц и античастиц. Это приводит к
превосходству материи над антиматерией.

Эпоха охлаждения

Уменьшение плотности и температуры на космических просторах стало причиной минимизации энергии в каждой частице. Эти процессы происходили до того момента, как все элементарные частицы преобразовались в современные формы. В этот период, плотная материя была равномерно распространена по просторам космоса.

Иерархическая эпоха

На протяжении нескольких миллиардов лет, наиболее плотные участки начали соединяться между собой, образуя газовые облака, звезды и галактики. В нашей Вселенной начали образовываться структурные формирования, которые мы можем наблюдать сейчас.

Различные теории возникновения Вселенной

Все модели, объясняющие образование Вселенной, условно делятся на религиозные (подразумевающие участие Божества в этом процессе) и теории без участия этого фактора. Согласно общепринятым научным представлениям старт Мирозданию дал Большой взрыв, от которого нас отделяет 13,7 млрд. лет. Благодаря этому потрясению из состояния космологической сингулярности и возникла Вселенная. С того ничтожного мига она не прекращает расти в пространстве и становится все холоднее.

По другой, альтернативной версии мироздание – это некая константа. Оно никогда не появлялось, поэтому не может и пропасть. Вселенная рождается и угасает бесчисленное количество раз (пульсирует). По ненаучным концепциям появления всего существующего мира предполагается присутствие Творца, руководящего этим процессом и ставшего его причиной. В 1990-х гг. возникли теории, описывающие Разумный замысел. Они подвели научное обоснование под религиозное учение о сотворении мира. Правда, современная наука их отвергают, так как они противоречат принципам объективности, фальсифицируемости.

Истинные границы

Вопрос об истинных размерах Вселенной до сих пор терзает подавляющее большинство учёных. Проблема заключается в том, что все уверены в её бесконечности. Но каждый под этим словом понимает своё. Одни из них считают, что наша Вселенная многомерна, и та её часть, где находимся мы, это всего лишь один из её слоёв. Вторые предполагают, что она фрактальна, значит, мы находимся в пространстве, являющегося частицей другого. Не стоит забывать и о других моделях Мультивселенной, в которой присутствуют открытые и закрытые параллельные миры, а также червоточины, которые их соединяют.

Если же отбросить все эти теории и обратиться только к холодному реализму, можно предположить, что Вселенная представляет собой бесконечное однородное вместилище всех галактик и звёзд. При этом в любой её точке, независимо от расположения, все условия будут одинаковыми. Будет точно такой же горизонт частиц, аналогичная сфера Хаббла, точно такое же реликтовое излучение у их границ. Вокруг этой точки будут миллиарды таких же звёзд и галактик. Данное предположение совершенно не противоречит теории расширения размеров Вселенной, потому что увеличивается само её пространство.

После всего вышеописанного можно задуматься о том насколько велик мир, в котором живёт человечество. Несмотря на значение, которое люди придают своему виду, они являются всего лишь микробами, даже на фоне Солнечной системы, не говоря о масштабах галактики и тем более всего космоса. Размеры Вселенной настолько колоссальны, что вряд ли человечество сможет полностью их осознать.

С чего началось мироздание?

Сегодня трудно в это поверить, но огромное космическое пространство 14 млрд лет было всего лишь точкой. Небольшой шар состоял из плотного и горячего протовещества. В один момент, эта “точка” взорвалась и мельчайшие элементы разлетелись. Эта гипотеза происхождения Вселенной называется Теорией Большого Взрыва. Это наиболее логичное предположение, из-за чего является основным.

Все частицы, которые были образованы в результате взрыва, удалились от эпицентра происшедшего и со временем начали взаимодействовать между собой. С рассеянной материи сформировались сгустки, которые впоследствии преобразовались в звезды. Под воздействием центробежных и гравитационных сил были образованы галактики.

Процесс расширения Вселенной и формирование новых “уплотнений” происходит ежесекундно. Именно поэтому, ученым трудно указать границы мироздания.

Как сравнить размеры объектов Солнечной системы?

Перед тем как вы попытаетесь представить себе масштабы Вселенной, стоит разобраться с Солнцем и планетами. Ведь их тоже бывает сложно соотнести друг с другом. Чаще всего условный размер огненной звезды отождествляют с бильярдным шаром, диаметр которого равен 7 см. Стоит отметить, что в реальности он достигает около 1400 тыс. км. В таком «игрушечном» макете первая планета от Солнца (Меркурий) оказывается на расстоянии 2 метров 80 сантиметров. При этом шарик Земли будет иметь в диаметре всего половину миллиметра. Он расположен от звезды на расстоянии 7,6 метра. Расстояние до Юпитера в этом масштабе будет равно 40 м, а до Плутона — 300.

Если говорить об объектах, которые находятся за пределами Солнечной системы, то самая близкая звезда — Проксима Центавра. Она будет удалена так сильно, что это упрощение оказывается слишком маленьким. И это при том, что она находится в пределах Галактики. Что же говорить про масштабы Вселенной. Как видим, она фактически безгранична. Всегда хочется узнать, как соотносятся Земля и Вселенная. И после получения ответа не верится в то, что наша планета и даже Галактика — ничтожная часть огромного мира.

Что такое гармония Вселенной?

Во Вселенной все устроено гармонично, поскольку создано по воле Высшего разума. Взаимодействие между галактиками и солнечными системами идеально настроено и любое нарушение этого устройства устраняется. Дисгармония может возникнуть на конкретной планете из-за ошибочных действий ее обитателей. Стремление к гармонии и совершенству это основная задача каждого человека или иного существа (если речь идет о других обитаемых мирах).

Если внимательно присмотреться к тому, как все устроено в природе, то станет понятно, что изначально мир был создан идеально. К примеру, когда происходит сбой в какой-либо системе организма человека, то другие органы берут на себя часть работы, чтобы восстановить изначальный порядок. То же самое происходит и в природе, и в целом на всей планете. Так же гармонично живет и Вселенная, вовремя разрушая и заменяя разбалансированные элементы.

Темная материя

Геометрия Вселенной связана с плотностью ее вещества: если она больше определенного значения (5,5 атома водорода на кубический метр. — Прим. T&P), Вселенная закрытая, если меньше — открытая, а если равна — плоская. Соответственно, если Ω — отношение плотности Вселенной и критической плотности — больше единицы, то Вселенная закрытая, если меньше — открытая, а если равна — плоская.

В 1936 году Альберт Эйнштейн опубликовал в журнале Science статью («Линзоподобное действие звезды при отклонении света в гравитационном поле». — Прим. T&P), в которой писал, что раз пространство искривляется из-за гравитации и есть такие тяжелые объекты, как звезды, то свет, находящийся за звездой, обходит мешающие ему объекты, а пространство может выступать в роли линзы

Он пришел к этим выводам еще в 1914 году, но забыл о них, потому что считал, что это не так важно. На самом деле феномен гравитационной линзы, конечно, крайне важен

Вследствие явления, описанного Эйнштейном, мы можем видеть на изображении выше не только отдельные галактики и их скопления, но и множественные изображения одной и той же галактики. Свет от этой галактики прошел через другую галактику, попал в гравитационную линзу и был искажен.

Мы также можем подсчитать массу галактики, которая так сильно исказила свет. Эту сложную задачу, математическую инверсию, ученые решили в конце 1990-х годов. Они получили диаграмму распределения масс, на которой галактики обозначены пиками, — но присутствуют также пики там, где галактик вроде бы не видно. Это невидимая материя, которой в 40 раз больше, чем видимой, а раз она невидима и не сияет, то ее назвали темной. Оказалось, что в галактиках гораздо больше темной материи, чем материи самих галактик.

Темная материя состоит не из обычных протонов и нейтронов, а из других элементарных частиц. Она везде, а раз так, мы можем провести эксперимент здесь, на Земле, чтобы ее найти. Можно попробовать зафиксировать взаимодействие какой-нибудь массивной темной частицы с обычной частицей. Этому мешает естественный радиационный фон, поэтому такие эксперименты проводятся глубоко под землей. В качестве мишеней используются кристаллы кремния или германия, охлажденные до 0,001°C. Такие детекторы расположены в разных частях земного шара, но пока что они не зафиксировали ничего, что можно было бы однозначно трактовать как темную материю. Можно еще попробовать создать темную материю в лабораторных условиях — для этого у нас есть Большой адронный коллайдер. Но сейчас для нас важнее не из чего состоит темная материя, а сколько она весит — коль скоро она составляет бóльшую часть массы Вселенной.

Глядя на диаграмму выше, мы можем подсчитать общую массу, массу видимых галактик и массу темной материи. Однако все обнаруженные учеными массы составляют только 30% массы, необходимой, чтобы Вселенная была плоской. Можно было бы сделать вывод, что наша Вселенная открытая и будет расширяться бесконечно. Но здесь есть подвох: все эти подсчеты касаются только галактик и их скоплений. А то, что находится между ними, мы взвесить не можем. Так что нам нужен какой-нибудь другой объект для измерения.

История космологии: древнейший период

Человек задумывался об устройстве окружающего мира с незапамятных времен. Наиболее ранние представления о строении и законах Вселенной можно обнаружить в сказках и легендах разных народов мира.

Считается, что регулярные астрономические наблюдения впервые стали практиковаться в Месопотамии. На этой территории последовательно проживали несколько развитых цивилизаций: шумеры, ассирийцы, персы. О том, как они представляли себе Вселенную, мы можем узнать из множества клинописных табличек, найденных на месте древних городов. Первые записи, касающиеся движения небесных тел, датируются VI тысячелетием до нашей эры.


Небесный диск из Небры. Он датируется XVII веком до н. э. Считается, что этот артефакт использовался для астрономических наблюдений

Из астрономических явлений шумеров больше всего интересовали циклы – смены времен года и фаз луны. От них зависел будущий урожай и здоровье домашних животных, следовательно, и выживание человеческой популяции. Из этого был сделан вывод о влиянии небесных тел на процессы, происходящие на Земле. Стало быть, изучая Вселенную, можно предсказывать свое будущее – так родилась астрология.

Шумеры изобрели шест для определения высоты Солнца, создали солнечный и лунный календарь, описали основные созвездия, открыли некоторые законы небесной механики.

Значительных высот наука о небе достигла в Древнем Китае. Здесь еще в III тысячелетии до н. э. появилась должность придворного астронома, а в XII веке до н. э. были открыты первые обсерватории. О солнечных затмениях, пролетах комет, метеоритных потоках и других интересных космических событиях древности мы в основном знаем из китайских летописей и хроник, которые скрупулёзно велись на протяжении столетий.

В большом почете астрономия была у эллинов. У них изучением этого вопроса занимались многочисленные философские школы, каждая из которых, как правило, имела собственную систему Вселенной. Греки первыми выдвинули предположение о шарообразной форме Земли и о вращении планеты вокруг собственной оси. Астроном Гиппарх ввел в оборот понятия апогея и перигея, эксцентриситета орбиты, разработал модели движения Солнца и Луны, высчитал периоды обращения планет. Большой вклад в развитие астрономии внес Птолемей, которого можно назвать творцом геоцентрической модели Солнечной системы.


Геоцентрическая модель Птолемея. На протяжении столетий люди считали, что Земля — это центр Вселенной

Больших высот в изучении законов Вселенной достигла цивилизация майя. Это подтверждают результаты археологических раскопок. Жрецы умели предсказывать солнечные затмения, они создали совершенный календарь, построили многочисленные обсерватории. Астрономы майя наблюдали ближайшие планеты и смогли точно определить их периоды обращения.

Эволюция Вселенной

Изучение Вселенной показывает, что ее размер со временем увеличивается — Вселенная расширяется. Процесс расширения Вселенной начался 14 млрд лет назад из плотного компактного состояния в результате события, называемого Большим взрывом.

Планковская эпоха

Схема эволюции Вселенной такова. В самые ранние моменты жизни (от нуля до $ {10}^{-43} $с, планковская эпоха) вещество имело плотность порядка $ {10}^{97} $ кг на м³ и температуру порядка $ {10}^{32} $К. Квантовые эффекты преобладали над остальными, а все фундаментальные взаимодействия существовали в виде одного общего взаимодействия.

Ранние этапы эволюции Вселенной

Эта эпоха началась с отделения гравитации от общего электроядерного взаимодействия. Плотность вещества в эту эпоху упала до уровня $10^{74}$ кг на м³, а температура — до $10^{27}$К. Отделение гравитации привело к нарушению симметрии в молодой Вселенной и заложило основу для неоднородности в ней. Сама Вселенная в этот момент представляла кварк-глюонную плазму.

Ко времени $10^{-35}$с температура во Вселенной упала настолько, что свободные кварки и глюоны начали объединяться в адроны, в том числе в протоны и нейтроны — основу вещества будущей Вселенной. Сильное взаимодействие отделилось от электрослабого. Адроны обрели стабильность, причем одновременно существовали как частицы, так и античастицы.

Лишь ко времени $10^{-6}$с плазма охлаждается настолько, что частицы и античастицы начинают аннигилировать с образованием большого числа фотонов. Небольшое нарушение симметрии обусловило избыток вещества над антивеществом.

Далее по мере уменьшения плотности и температуры возникает возможность нуклеосинтеза: протоны объединяются в ядра, электроны занимают места в электронных оболочках. Этот процесс начинается примерно через 300 тыс. лет после Большого взрыва.

Рис. 2. Эволюция Вселенной.

Современная эпоха

Нуклеосинтез завершается образованием во Вселенной 75 % водорода, 25 % гелия и следов других элементов. Ко времени 800 млн лет после Большого взрыва начинается эра вещества. Газ, заполняющий Вселенную, начинает образовывать неоднородности и сгустки. Средняя температура в это время во Вселенной опустилась до тысяч кельвинов, что недостаточно для ядерных реакций.

Однако по мере сгущения протозвездных облаков давление и температуры в их ядрах вновь начинают повышаться, что приводит к «зажиганию» термоядерных реакций, и во Вселенной появляются первые звезды. Звезды объединяются гравитацией и движением в галактики, те — в скопления галактик.

Рис. 3. Местная группа галактик.

Что мы узнали?

Вселенная образовалась 14 млрд лет назад в результате Большого взрыва. По мере расширения плотность и температура падали, что привело к образованию вещества, облаков газа, а впоследствии и звезд. В самом крупном масштабе Вселенная имеет волокнистую структуру сверхскоплений и областей без излучающего вещества.

  1. /10

    Вопрос 1 из 10

Будущее Вселенной

Наше мироздание началось с маленькой точки. Быстрое развитие и расширение границ привело к образованию необъятных космических просторов. Но, будет ли остановлено расширение? Возможен ли обратный вариант развития, то есть сжатия в ту же исходную плотную точку?

В 1990-х годах, специалисты пришли к выводу, что реальны два варианта будущего Вселенной.

“Сжатие” космических просторов возможно! При достижении максимальных размеров, она может разрушиться. Плотность черной материи может достичь критических показателей, из-за чего будет сжиматься.

Также, существует предположение, что причиной разрушения мироздания могут стать черные дыры. Все звездные скопления могут прекратить передачу энергии и преобразоваться в черные дыры. Если температура космического пространства приблизиться к нулю, возможно их испарение. В результате чего, все разрушиться и наступит логичный конец.

Эволюция Вселенной

Как происходил процесс развития и эволюции Вселенной? В течение следующих миллиардов лет гравитация заставила более плотные области притягиваться. В этом процессе формировались газовые облака, звезды, галактические структуры и прочие небесные объекты.

Этот период именуют Структурной Эпохой, так как именно в этот временной отрезок зарождалась современная Вселенная. Видимое вещество распределялось на различные формирования (звезды в галактики, а те в скопления и сверхскопления).

Что было до появления Вселенной

Сложно представить время за 13,7 миллиардов лет до сегодняшнего дня, когда вся Вселенная представляла собой сингулярность. Согласно теории Большого взрыва, один из главных претендентов на роль объяснения того, откуда появилась Вселенная и вся материя в космосе — все было сжато в точку, меньшую, чем субатомная частица. Но если это еще можно принять, задумайтесь вот о чем: что же было до того, как случился Большой взрыв?

Этот вопрос современной космологии уходит корнями еще в четвертое столетие нашей эры. 1600 лет назад теолог Августин Блаженный как и один из лучших физиков 20 века Альберт Эйнштейн пытались понять природу  до сотворения Вселенной. Они пришли к выводу , что просто не было никакого «до».

В настоящее время человеком выдвигаются различные теории.

Теория Мультивселенной

Что если наша Вселенная является потомком другой, старшей Вселенной? Некоторые астрофизики полагают, что пролить свет на эту историю поможет реликтовое излучение, оставшееся от большого взрыва.

Согласно этой теории, в первые мгновения своего существования Вселенная начала чрезвычайно быстро расширяться. Также теория объясняет температуру и плотность флуктуаций реликтового излучения и подсказывает, что эти флуктуации должны быть одинаковыми.

Но, как выяснилось, нет. Последние исследования дали понять, что Вселенная на самом деле однобока, и в некоторых областях флуктуаций больше, чем в других. Некоторые космологи считают, что это наблюдение подтверждает, что у нашей Вселенной была «мать»(!)

В теории хаотической инфляции эта идея приобретает размах: бесконечный прогресс инфляционных пузырьков порождает обилие вселенных, и каждая из них порождает еще больше инфляционных пузырьков в огромном количестве Мультивселенных.

Теория белых и черных дыр

Тем не менее, существуют модели, которыми пытаются объяснить образование сингулярности до большого взрыва. Если вы думаете о черных дырах как о гигантских мусоросборниках, они являются главными кандидатами первоначального сжатия, поэтому наша расширяющаяся Вселенная вполне может быть белой дырой — выходным отверстием черной дыры, и каждая черная дыра в нашей Вселенной может вмещать в себя отдельную вселенную.

Большой скачок

Другие ученые считают, что в основе формирования сингулярности лежит цикл под названием «большой скачок», в результате которого расширяющаяся вселенная в итоге коллапсирует сама в себя, порождая другую сингулярность, которая, опять же, порождает другой большой взрыв.

Теория циклической Вселенной

Последнее объяснение, которое мы рассмотрим, использует идею циклической Вселенной, порожденной теорией струн. Она предполагает, что новая материя и потоки энергии появляются каждые триллионы лет, когда две мембраны или браны, лежащие за пределами наших измерений, сталкиваются между собой.

Что было до Большого взрыва? Вопрос остается открытым. Может быть, ничего. Может, другая Вселенная или другая версия нашей. Может, океан Вселенных, в каждой из которых — свой набор законов и констант, диктующих природу физической реальности.

“Звездные дома”: классификация и особенности

Точная
информация о видах и границах галактик стала известна после проведенных исследований Эдвином
Хабллом. Астрофизик предложил следующую классификацию:

  1. Спиральные. Это наиболее
    распространенные “звездные дома”. Они представлены в виде своеобразных
    спиралей, которые собраны вокруг ядра либо исходят от галактической
    “перемычки”. Наш Млечный
    путь относится к этому виду. Еще одним популярным представителем
    спиральных галактик является наша “соседка” — Андромеда. Она стремительно
    мчится по направлению к нам, из-за чего оба звездных дома могут столкнуться.
  2. Эллиптические. Они обладают нестандартной
    формой. На вселенских просторах их много, но они не выразительны из-за
    отсутствия космической пыли и звездного газа. В “эллипсах” находятся
    исключительно звездные
    скопления.
  3. Неправильные. Объекты, которые
    относятся к этому типу, не имеют четких границ и определенной формы. В их
    составе находятся облака газа и космическая пыль. Такие “звездные дома” могут
    поглощаться более крупными объектами.

Каждый из вселенских объектов — это уникальное формирование
с таинственной структурой.

“Звездные дома”: классификация и особенности

Точная информация о видах и границах галактик стала известна после проведенных исследований Эдвином Хабллом. Астрофизик предложил следующую классификацию:

  1. Спиральные. Это наиболее распространенные “звездные дома”. Они представлены в виде своеобразных спиралей, которые собраны вокруг ядра либо исходят от галактической “перемычки”. Наш Млечный путь относится к этому виду. Еще одним популярным представителем спиральных галактик является наша “соседка” — Андромеда. Она стремительно мчится по направлению к нам, из-за чего оба звездных дома могут столкнуться.
  2. Эллиптические. Они обладают нестандартной формой. На вселенских просторах их много, но они не выразительны из-за отсутствия космической пыли и звездного газа. В “эллипсах” находятся исключительно звездные скопления.
  3. Неправильные. Объекты, которые относятся к этому типу, не имеют четких границ и определенной формы. В их составе находятся облака газа и космическая пыль. Такие “звездные дома” могут поглощаться более крупными объектами.

Каждый из вселенских объектов — это уникальное формирование с таинственной структурой.

Структура и строение Вселенной

Самым распространённым элементом является водород (H) — 75%, гелий (He) занимает порядка 23%, ну а оставшиеся 2% делят между собой кислород (O), углерод (С) и другие элементы.

Средняя плотность материи во Вселенной — 10-29 г/см3 (да-да, настолько низкая). Порядка 95% всей плотности разделены между двумя субстанциями: Тёмной энергией и Тёмной материей. Следует понимать, откуда взялись такие названия — всё, что находится во Вселенной — материя. Эта материя бывает двух видов: структурированная — это вещество (нечто осязаемое), и не имеющая структуры — энергия (также существует, но увидеть не можем). Ну и вещество делится на тёмное и обычное, но деление происходит не по цвету, а по способности взаимодействовать с электромагнитным излучением (если не может — тёмное).

Таким образом, становится понятна структура Вселенной — некая энергия с неким веществом в ней, которое мы не можем наблюдать, так как оно не испускает электромагнитного излучения, а также межгалактический газ, Звёзды, планеты и иные привычные нам небесные тела, занимающие крохотную часть общего пространства. Также следует знать, что для Вселенной нехарактерны такие понятия, как масса, размер или же форма. Это просто некая система, мы можем выделить лишь плотность в этой системе, состав, температуру и так далее.

Вселенную можно поделить на секторы: Галактики. Это такие системы, состоящие из звёзд, межзвёздной пыли, газа и тёмной материи. Все эти вещества вращаются вокруг некого центра. Таким образом и происходит разделение на галактики (например, звёзды, вращающиеся вокруг одного центра принадлежат к одной галактике, а вращающиеся вокруг другого — к другой).

Земля, кстати, принадлежит к Галактике «Млечный путь». А всего их порядка сотни миллиардов, а может и больше (кто же сосчитает). Но увидеть невооружённым взглядом мы можем лишь три из них, что наглядно демонстрирует нам, насколько огромна Вселенная, а она ещё и расширяется постоянно!

Так вот, в любой галактике огромное количество звёзд. Одной из таких звёзд является наше Солнце. Вокруг этой звезды вращаются планеты и иные небесные тела. И всё вместе это является сложной системой — Солнечной. И таких систем в каждой Галактике неисчислимое множество. Например, лишь один «Млечный путь» включает в себя порядка нескольких сотен миллиардов звёзд, многие из которых образуют такие же планетные системы, как и наша. Именно поэтому огромна вероятность наличия разумной жизни и на других планетах, о существовании которых мы можем лишь догадываться.

Думаю, стоит перечислить основные небесные тела, которые включает в себя наша Солнечная система.

В первую очередь, это планеты земной группы, то есть, схожие по строению с нашей Землёй:
Меркурий — горячая планета (она ближе всех к Солнцу); Венера — она хоть и вторая по удалённости от нашей звезды, но обладает самой высокой температурой на поверхности — около 400 градусов по Цельсию; красная планета Марс, расположена сразу за нашей Землёй.

Планеты гиганты: самая большая из них — Юпитер, его масса в 318 раз больше земной (!); Сатурн — интересен своей системой колец; Уран — относительно лёгкая планета; Нептун — самая маленькая из них.

Маленькие планеты, называемые карликовыми, также весьма интересны и являются неотъемлемой частью Солнечной системы.

На орбитах многих планет вращаются спутники, одним из таких является Луна — спутник нашей планеты.

Астероиды — очень распространённые небесные тела в системе, правда, они очень малы.

На небе мы, порою, так любим наблюдать Кометы. И правда, они весьма красивы. На удалении от звезды представляют собой небольшие (пару километров) скопления газов (льды, преимущественно). При приближении к Солнцу ледяная поверхность комет испаряется и мы можем наблюдать оставшееся облако пыли и газа даже без оптических приборов.

Надеюсь, теперь вы хорошо понимаете, что представляет из себя Вселенная.

Как узнать скорость расширения Вселенной?

Чтобы получить хорошие статистические данные, астрономы наблюдают за галактиками, расположенными довольно близко к Земле, примерно на расстоянии 300 миллионов световых лет и ближе. Однако наблюдая за галактиками, необходимо учитывать пыль, фоновые галактики и звездные скопления, которые видно на полученных с помощью телескопа изображениях.

Вселенная хитра. Начиная с 1990-х годов астрономы увидели, что очень далекие взрывающиеся звезды всегда были расположены дальше, чем показывали простые измерения. Это привело их к мысли, что сейчас Вселенная расширяется быстрее, чем раньше, что, в свою очередь, привело к открытию темной энергии — таинственной силы, ускоряющей Вселенское расширение.

На сегодняшний день время Большого взрыва, породившего Вселенную, ученые оценивают с помощью компьютерного моделирования.

Как пишут авторы научной работы, когда мы смотрим на очень далекие объекты, мы видим их такими, какими они были в прошлом, когда Вселенная была моложе. Если скорость расширения Вселенной тогда была иной (скажем, 12-13, 8 миллиарда лет назад), чем сейчас (менее миллиарда лет назад), мы можем получить два разных значения для постоянной Хаббла. Или, быть может, разные части Вселенной расширяются с разной скоростью?

Но если скорость расширения изменилась, значит возраст нашей Вселенной совсем не такой, как мы думаем (ученые используют скорость расширения Вселенной, чтобы определить ее возраст). Это, в свою очередь, означает, что у Вселенной другой размер, а значит время, необходимое для того, чтобы что-то произошло, тоже будет другим.

В любом случае постоянная Хаббла является предметом горячих споров в астрономическом сообществе. Так как новое исследование добавило еще больше вопросов, борьба с неопределенностью будет долгой. Когда-нибудь, конечно, наше понимание космоса изменится. Но когда это произойдет, космологам придется искать что-то еще, о чем можно будет поспорить. Что они обязательно сделают.