Космос по-прежнему остается непознанным: чем больше мы погружаемся в его тайны, тем больше вопросов возникает.
Происхождение Вселенной
Это загадка из загадок, над которой еще долго будет биться человечество. Одна из самых первых научных гипотез – теория «Большого Взрыва» – была выдвинута советским геофизиком А. А. Фридманом в 1922 году, однако и сегодня является наиболее популярной при объяснении происхождения Вселенной.
Согласно гипотезе, в начале вся материя была сжата в одну точку, представляющую из себя однородную среду с чрезвычайно высокой плотностью энергии. Как только критический уровень сжатия был преодолен, произошел Большой Взрыв, после которого Вселенная начала свое постоянное расширение.
Ученых интересует, что же было до Большого Взрыва. По одной из гипотез - ничего, по другой – все: Большой Взрыв - это лишь очередная стадия бесконечного цикла расширений и сжатий пространства.
Однако теория Большого Взрыва имеет и уязвимые места. По мнению некоторых физиков, расширение Вселенной после Большого Взрыва сопровождалось бы хаотичным распределением вещества, а оно, напротив, упорядочено.
Границы Вселенной
Вселенная постоянно растет, и это установленный факт. Еще в 1924 году американский астроном Эдвин Хаббл с помощью 100-дюймового телескопа обнаружил расплывчатые туманности. Это были такие же галактики, как наша. Через несколько лет он доказал, что галактики удаляются друг от друга, подчиняясь определенной закономерности: чем дальше галактика, тем быстрее она движется.
С помощью мощных современных телескопов астрономы, погружаясь в глубины Вселенной, одновременно переносят нас в прошлое – в эпоху формирования галактик.
По свету, приходящему из дальних рубежей Вселенной, астрономы высчитали ее возраст – около 13,7 млрд. лет. Так же определился размер нашей галактики Млечный Путь – около 100 тыс. световых лет и диаметр всей Вселенной – 156 млрд. световых лет.
Однако американский астрофизик Нил Корниш обращает внимание на парадокс: если движение галактик так и будет равномерно ускоряться, то со временем их скорость превысит скорость света. По его мнению, в будущем уже нельзя будет «увидеть так много галактик», потому что сверхсветовой сигнал невозможен.
А что же находится за пределами обозначенных границ Вселенной? На этот вопрос пока нет ответа.
Черные дыры
Несмотря на то, что о существовании черных дыр было известно еще до создания теории относительности Эйнштейна, доказательства их присутствия в космосе получены сравнительно недавно.
Саму черную дыру увидеть нельзя, но астрофизики обратили внимание на движение межзвездного газа в центре каждой из галактик, в том числе и в нашей. Особенности поведения вещества дали ученым понять, что притягивающий его объект обладает «чудовищной» гравитацией.
Мощность черной дыры настолько велика, что окружающее ее пространство-время просто схлопывается. Любой объект, включая свет, попадая за так называемый «горизонт событий», оказывается навсегда втянут в черную дыру.
В центре Млечного Пути, по предположению ученых, располагается одна из самых массивных черных дыр – в миллионы раз тяжелее нашего Солнца.
Британский физик Стивен Хокинг предположил, что во Вселенной имеются и сверхмалые черные дыры, которые можно сопоставить с массой горы, уплотнившейся до размера протона. Может быть, изучение этого явления окажется доступным для науки.
Сверхновая
Когда звезда погибает, она озаряет космическое пространство ярчайшей вспышкой, способной по мощности превзойти свечение галактики. Это сверхновая звезда.
Несмотря на то, что по мнению астрономов, сверхновые звезды возникают регулярно, полные данные наука имеет только по вспышкам, зафиксированным в 1572 году Тихо Браге и в 1604 году Иоганном Кеплером.
По свидетельству ученых, продолжительность максимума блеска сверхновой около двух земных суток, однако последствия взрыва наблюдаются спустя тысячелетия. Так, считается, что одно из самых удивительных зрелищ во Вселенной – Крабовидная туманность – порождение сверхновой.
Теория сверхновых звезд еще далека от завершения, но уже сейчас наука утверждает, что это явление может возникать как при гравитационном коллапсе, так и при термоядерном взрыве. Некоторые астрономы высказывают гипотезу, что химический состав сверхновых звезд - это строительный материал галактик.
Космическое время
Время – величина относительная. Эйнштейн полагал, если отправить со скоростью света в космос одного из братьев-близнецов, то при возвращении он окажется гораздо моложе своего брата, оставшегося на Земле. «Парадокс близнецов» объясняется теорией, по которой чем быстрее движется человек в пространстве, тем медленнее течет его время.
Однако есть и другая теория: чем сильнее гравитация, тем больше замедляется время. Согласно ей, время на поверхности Земли будет течь медленнее, чем на орбите. Данную теорию подтверждают и часы, установленные на КА GPS, которые в среднем опережают земное время на 38700 нс/день.
Впрочем, исследователи утверждают, что за полгода пребывания на орбите космонавты наоборот выигрывают примерно 0,007 секунды. Все зависит от скорости движения космического аппарата. Чтобы на практике проверить теорию относительности.
Пояс Койпера
Обнаруженный в конце XX века за орбитой Нептуна пояс астероидов (пояс Койпера) изменил привычную картину Солнечной системы. В частности он предопределил судьбу Плутона, который из семейства планет перекочевал в когорту планетоидов.
Часть газов, оказавшихся при формировании Солнечной системы в наиболее удаленной и холодной области, превратилась в лед, образовав множество планетоидов. Сейчас их насчитывается больше 10 000.
Интересно, что совсем недавно был обнаружен новый объект – планетоид UB313 превышающий в своих размерах Плутон. Находку некоторые астрономы уже прочат на место убывшей девятой планеты.
Пояс Койпера расположившийся на расстоянии 47 астрономических единиц от Солнца, казалось бы, очертил окончательные границы для объектов Солнечной системы, однако ученые продолжают находить все новые, гораздо более удаленные и загадочные планетоиды. В частности астрофизики предположили, что ряд объектов пояса Койпера «к Солнечной системе отношения не имеют и содержат вещество чужой нам системы».
Обитаемые миры
По Стивену Хокингу, физические законы Вселенной везде одинаковы, следовательно, законы жизни тоже должны быть универсальными. Ученый допускает возможность существования жизни, подобной земной и в других галактиках.
Оценками жизнепригодности планет на основании сходства с Землей занимается относительно молодая наука – астробиология. Пока основные усилия астробиологов направлены на планеты Солнечной системы, но результаты их исследований не утешительны для тех, кто надеется найти органическую жизнь недалеко от Земли.
В частности, ученые доказывают, что на Марсе жизни нет и не могло быть, так как гравитация планеты слишком мала чтобы удерживать достаточно плотную атмосферу.
Более того, недра таких планет, как Марс, быстро остывают, что приводит к прекращению геологической активности, поддерживающей органическую жизнь.
Единственная надежда ученых - это экзопланеты других звездных систем, где условия могут быть сопоставимы с земными. Для этих целей в 2009 году был запущен космический аппарат «Кеплер», который за несколько лет работы обнаружил больше 1000 кандидатов в обитаемые планеты. Размер 68 планет оказался таким же, как и у Земли, но до ближайшей из них - не менее 500 световых лет. Так что поиск жизни в столь удаленных мирах - это вопрос не очень близкого будущего.
Атом, Солнечная система, наша планета – здесь присутствуют везде одинаковые элементы. Они были разбросаны повсюду во всех галактиках.
Все состоит из самых простых элементов и черный космос тоже. Были времена, когда такого хаоса не было вообще, так как не существовало ни материи, ни пространства. В начале времен не было этого изобилия.
Некоторые ученые не поддерживают такую теорию, но большинство согласны с нею. Они считают, что когда-то произошел Большой взрыв, и образовалась Вселенная. Но никто не знает, как это было на самом деле, и объяснить это пока невозможно.
Когда был Большой взрыв, то стали появляться небольшие частички, и они дали рождение Вселенной, но космос полностью отсутствовал. Вселенная стала сразу быстро расти и это продолжается до сих пор.
Пространство между галактиками расширяется. Считается, что Большой взрыв произошел несколько десятков млрд. лет назад.
Как рождалась Вселенная?
Сейчас уже можно объяснить каким образом появилась Вселенная. За миллионную долю секунды время и пространство стали расти, и выросли во много раз, – приблизительно до размера атома. Процесс пошел дальше, и они стали уже размером Галактику.
В то время Вселенная была такой горячей, что появилась за короткий срок материя, антиматерия и другие частицы, которые стали разбиваться на более мелкие. В данном случае материя смогла победить антиматерию. Все это было необходимо, чтобы создать космос, звезды. Потом температура падала в триллионы раз. Прошло много времени, и Вселенная стала на несколько секунд старше. Физики воссоздали этот процесс при помощи ускорителя частиц. Это устройство, где есть два кольца и в них разгоняют частицы – тяжелые ионы в противоположных направлениях.
Лучи здесь сталкиваются с невероятной силой при световых скоростях и в этом случае образуются потоки субатомных частиц. В Америке существует специальный ускоритель, в котором можно создать за минуты эмбрион Вселенной.
Галактики образовались из облаков с гелием. Потом сформировались кластеры и филаменты, но и по сей день продолжается экспансия охлаждения. Эта экспансия есть прямое доказательство Большого взрыва.
После того как произошел Большой взрыв, сформировался космос и планеты Вселенной. После полного пекла Вселенная охладилась на 3000 градусов, и тогда появилась излучение. Сначала ультрафиолетовое, затем микроволновое и потом Вселенная росла и охлаждалась. Сегодня космическая температура не выше 270 градусов.
Вселенная создавалась миллионы лет. Галактики объединились, а между ними пространство постоянно росло. Появились звезды Вселенной, и они повсюду дали свет, как говорят астрономы. Везде сгущался и нагревался газ. Начинался ядерный синтез. Первое поколение звезд было горячее, ярче и массивнее чем современные супер гиганты.
Прошло несколько поколений, и галактики образовали большие кластеры, где пересекаются филаменты. Сейчас находится во Вселенной примерно 50 миллиардов галактик. Они держатся группами в несколько дюжин групп и образуют 1000 кластеров. Сегодня есть объединённый гравитацией галактический кластер, который является одним из самых крупных. Эти кластеры эволюционировали в течение миллионов лет. Кластеры обычно появляются при соединении галактик и образуют более крупные формы.
До сих пор образование галактик, которые были созданы сотни миллионов лет тому назад, не было замечено. Но телескопы по-прежнему направлены в небо и есть надежда на лучшее, что нам повезет, и мы увидим такие галактики.
Материя
Если говорить о темной материи, то она всегда играла важную роль в судьбе Вселенной и здесь есть тайны Вселенной. Так как космос может быть закругленным, существует три возможности объяснения этого. Первая – это закрытая Вселенная, где материи всех видов держатся из-за гравитации. Это задерживает рост космоса. Здесь теория большого сжатия. Экспансия вызвала бы уплотнение Вселенной и ее исчезновение.
Есть теория плоской Вселенной. Где материя равна критической плотности. Это значит, что у Вселенной нет границы, и она будет расти всегда, ее рост будет идти все медленнее и медленнее. В бесконечно далекое время оно прекратится. Но бесконечно далекое, по определению не имеет конца.
Третья теория самая вероятная. Вселенная в форме седла, где общая масса меньше критической плотности. Такая Вселенная будет вечно расти, и она увеличивается тут из-за темной энергии – это антигравитационные силы. Темная энергия составляет 73% космоса. 23 процента темная материя и обычная материя 4%. Что станет в будущем? Звезды будут рождаться еще сотни миллиардов лет. Но вечная экспансия говорит о том, что космос станет невероятно холодным, темным и пустым.
Атом, Солнечная система, наша планета – здесь присутствуют везде одинаковые элементы. Они были разбросаны повсюду во всех галактиках.
Все состоит из самых простых элементов и черный космос тоже. Были времена, когда такого хаоса не было вообще, так как не существовало ни материи, ни пространства. В начале времен не было этого изобилия.
Некоторые ученые не поддерживают такую теорию, но большинство согласны с нею. Они считают, что когда-то произошел Большой взрыв, и образовалась Вселенная. Но никто не знает, как это было на самом деле, и объяснить это пока невозможно.
Когда был Большой взрыв, то стали появляться небольшие частички, и они дали рождение Вселенной, но космос полностью отсутствовал. Вселенная стала сразу быстро расти и это продолжается до сих пор.
Пространство между галактиками расширяется. Считается, что Большой взрыв произошел несколько десятков млрд. лет назад.
Как рождалась Вселенная?
Сейчас уже можно объяснить каким образом появилась Вселенная. За миллионную долю секунды время и пространство стали расти, и выросли во много раз, – приблизительно до размера атома. Процесс пошел дальше, и они стали уже размером Галактику.
В то время Вселенная была такой горячей, что появилась за короткий срок материя, антиматерия и другие частицы, которые стали разбиваться на более мелкие. В данном случае материя смогла победить антиматерию. Все это было необходимо, чтобы создать космос, звезды. Потом температура падала в триллионы раз. Прошло много времени, и Вселенная стала на несколько секунд старше. Физики воссоздали этот процесс при помощи ускорителя частиц. Это устройство, где есть два кольца и в них разгоняют частицы – тяжелые ионы в противоположных направлениях.
Лучи здесь сталкиваются с невероятной силой при световых скоростях и в этом случае образуются потоки субатомных частиц. В Америке существует специальный ускоритель, в котором можно создать за минуты эмбрион Вселенной.
Галактики образовались из облаков с гелием. Потом сформировались кластеры и филаменты, но и по сей день продолжается экспансия охлаждения. Эта экспансия есть прямое доказательство Большого взрыва.
После того как произошел Большой взрыв, сформировался космос и планеты Вселенной. После полного пекла Вселенная охладилась на 3000 градусов, и тогда появилась излучение. Сначала ультрафиолетовое, затем микроволновое и потом Вселенная росла и охлаждалась. Сегодня космическая температура не выше 270 градусов.
Вселенная создавалась миллионы лет. Галактики объединились, а между ними пространство постоянно росло. Появились звезды Вселенной, и они повсюду дали свет, как говорят астрономы. Везде сгущался и нагревался газ. Начинался ядерный синтез. Первое поколение звезд было горячее, ярче и массивнее чем современные супер гиганты.
Прошло несколько поколений, и галактики образовали большие кластеры, где пересекаются филаменты. Сейчас находится во Вселенной примерно 50 миллиардов галактик. Они держатся группами в несколько дюжин групп и образуют 1000 кластеров. Сегодня есть объединённый гравитацией галактический кластер, который является одним из самых крупных. Эти кластеры эволюционировали в течение миллионов лет. Кластеры обычно появляются при соединении галактик и образуют более крупные формы.
До сих пор образование галактик, которые были созданы сотни миллионов лет тому назад, не было замечено. Но телескопы по-прежнему направлены в небо и есть надежда на лучшее, что нам повезет, и мы увидим такие галактики.
Материя
Если говорить о темной материи, то она всегда играла важную роль в судьбе Вселенной и здесь есть тайны Вселенной. Так как космос может быть закругленным, существует три возможности объяснения этого. Первая – это закрытая Вселенная, где материи всех видов держатся из-за гравитации. Это задерживает рост космоса. Здесь теория большого сжатия. Экспансия вызвала бы уплотнение Вселенной и ее исчезновение.
Есть теория плоской Вселенной. Где материя равна критической плотности. Это значит, что у Вселенной нет границы, и она будет расти всегда, ее рост будет идти все медленнее и медленнее. В бесконечно далекое время оно прекратится. Но бесконечно далекое, по определению не имеет конца.
Третья теория самая вероятная. Вселенная в форме седла, где общая масса меньше критической плотности. Такая Вселенная будет вечно расти, и она увеличивается тут из-за темной энергии – это антигравитационные силы. Темная энергия составляет 73% космоса. 23 процента темная материя и обычная материя 4%. Что станет в будущем? Звезды будут рождаться еще сотни миллиардов лет. Но вечная экспансия говорит о том, что космос станет невероятно холодным, темным и пустым.
С тех пор как люди узнали, что звезды не прикреплены к небесной тверди, а на самом деле являются светом далеких светил, и что за ними находятся необъятные просторы космоса, жажда открытий заиграла с удвоенной силой. До конца не открыв и не исследовав Землю, мы тянемся к далеким экзопланетам и двойникам Солнца, странным квазарам и еще более странным черным дырам. Неутомимый ум человека пытается решить все загадки космоса и вместе с их решением сталкивается с еще большим числом загадок и вопросов, которые еще ждут своего часа. Но мы верим, что однажды все загадки космоса будут решены. Хотя это вряд ли. Или нет?
В прошлом году ученый Скотт Шеппард из Института Карнеги вместе с коллегами обнаружил самое далекое небесное тело Солнечной системы. Тогда объект . Но на этом группа исследователей решила не останавливаться, и в этом году труды были вознаграждены: астрономы обновили рекорд и открыли новый объект, который еще дальше на 20 астрономических единиц. Как его назвали?
Галактический каннибализм
Оказывается, в мире космоса успешно действует закон естественного отбора, при котором выживает сильнейший. Галактики, как совсем недавно выяснили ученые, обладают свойством поглощать друг друга. Более сильная «съедает» слабую, притягивая ее звездные скопления к себе, и в результате становится еще более обширной и могучей. Например, знаменитая Туманность Андромеды сейчас активно «пожирает» свою более слабую соседку.
А спустя три миллиарда лет она вступит в противоборство с Млечным Путем - то есть, нашей галактикой. Но кто победит, еще неизвестно. Потому как Млечный Путь и сам активно поглощает своих более слабых соседей. Сейчас он постепенно перетягивает к себе звезды маленькой галактики Стрельца, от которой очень скоро (по космическим меркам) совсем ничего не останется…
Кстати, по мнению ученых, Туманность Андромеды и Млечный Путь являются полностью идентичными галактиками, и поэтому не исключено, что в Туманности Андромеды тоже имеется разумная жизнь.
Вспышки на Марсе
Одной из самых странных планет Солнечной системы является Марс. 11 декабря 1896 года английский астроном Иллингом зафиксировал загадочную яркую вспышку на поверхности Красной планеты. Информация об этом появилась в газетах, и вскоре Герберт Уэллс написал свой знаменитый роман «Война миров». По сюжеты романа, вспышка на Марсе была снарядом, выпущенным на Землю…
После «Войны миров» в обществе вспыхнул интерес к Марсу. Астрономы-любители часами наблюдали за планетой, ожидая новых вспышек. И спустя тридцать лет советским астрономом Барабашовым была зафиксирована белая загадочная полоса на поверхности Марса!
А еще через 13 лет, в 1937 году, на Марсе была замечена очень яркая вспышка, поразившая даже видавших виды исследователей космоса. В 1956 году ученые из Алма-Аты обнаружили на Красной планете яркую голубую точку…
Причины появления этих точек и вспышек до сих пор так и не получили объяснения...
Энергичный вакуум
Одной из самых удивительных загадок космоса являются квазары, природа которых до сих пор не изучена и является предметом горячих споров ученых. Квазары обладают свойствами звезд и, одновременно, свойствами газовых туманностей и выделяют энергии во много раз больше, чем любая галактика…
Много лет ученым не дает покоя еще одна космическая тайна - гравитационные волны, существование которых предположил Альберт Эйнштейн еще в 1915 году. Гравитационные волны - это изменения в пространственно-временном континууме. Согласно теориям, они возникают тогда, когда ускоряются массивные космические тела. Двигаются волны со скоростью света, и они так слабы, что никто еще не разу их не зафиксировал…
Еще более удивительным явлением считается энергия вакуума. В нашем представлении, вакуум - это абсолютная пустота, и никакой энергии эта пустота, естественно, выделять не может. Но по утверждениям физиков, на самом деле вакуум является очень активным пространством - в нем постоянно создаются и разрушаются субатомные частицы. Эти частицы выделяют энергию, которая способна участвовать в процессах космической сложности. Так, согласно теории относительности, именно энергия космического вакуума является движущей силой для расширения Вселенной...
Черные дыры и нейтрино
Черные дыры давно уже являются одним из самых загадочных космических явлений. Они фигурируют во многих фантастических романах и не один выдуманный космический корабль сгинул в черной дыре, откуда не может выбраться ни одно тело… А совсем недавно ученые обнаружили черные мини-дыры. Согласно гипотезам астрономов, мельчайшие, размером с атом, черные дыры разбросаны по всей Вселенной и обладают теми же свойствами, что и их более крупные собратья…
Загадка нейтрино так же не разгадана до сих пор. Это электрически нейтральное образование, которое практически не обладает массой, но, тем не менее, может проникать в самые труднодоступные места. Так, нейтрино могут легко пройти через многометровые толщи самых плотных материалов. Кроме того, нейтрино находятся в воздухе вокруг нас и свободно проникают через наше тело, не причиняя, впрочем, никакого вреда - так они малы. Нейтрино имеют космическое происхождение - они образуются внутри звезд и при взрыве сверхновых звезд. Обнаружить нейтрино можно только при помощи специальных детекторов.
Очень многих людей, причем не только астрономов, интересует вопрос о внеземных цивилизациях, которые могут зародиться на пригодных для этого планетах. До начала 1990-х годов были известны только планеты Солнечной системы. Но затем было обнаружено более 190 планет за ее пределами. Были найдены и гигантские газовые миры, и каменистые миры, обращающиеся вокруг тусклых красных карликов. Но такая же удивительная планета как Земля, до сих пор так и не открыта. Однако астрономы не унывают - они уверены, что новые технологии уже в XXI веке позволят открыть планеты, на которых существует разумная жизнь.
Космические близнецы
Фоновое космическое радиоизлучение - одно из удивительных свойств космоса. Оно впервые было обнаружено в 1960 годах как земные радиошумы, но позже выяснилось, что это «говорит» космос. Выяснилось, что космическое радиоизлучение пронизывает все окружающее пространство, впрочем, не причиняя никакого вреда Земле.
Антиматерия - любимая тема фантастически книг. По мнению некоторых исследователей, частицы, составляющие нормальную материю, имеют свои противоположности. «Нормальные» положительно заряженные частицы в антиматерии становятся заряженными отрицательно. Если случается столкновение материи и антиматерии, то происходит взрыв, при котором выделяется сверхэнергия.
Поэтому в фантастических романах перемещение на галактические расстояния осуществляется при помощи двигателей, основанных на антиматерии.
Особое место занимает темная материя, которая, по мнению, исследователей, составляет большую часть материи во Вселенной. Но техника еще не шагнула так далеко, чтобы темную материю можно было обнаружить и определить, из чего она, собственно, состоит - и темная материя остается одной из самых больших космических загадок.
Не так давно была обнаружена еще одна вселенская тайна - планемо (от английского «planetary mass object» - объект планетарной массы)... Планемо обладают свойствами планеты и звезды одновременно. Планемо рождаются таким же способом, как звезды, однако они слишком холодные для того, чтобы стать ими. Масса планемо сопоставима с массой планет-гигантов, находящихся вне Солнечной системы, но они недостаточно тверды для того, чтобы их можно было причислить к планетам.
А совсем недавно астрономы за пределами Солнечной системы впервые обнаружили космических близнецов-планемо - сразу два загадочных объекта, расположенных рядом..
Близнецы-планемо вращаются вокруг друг друга, а не вокруг звезды. Исследователи считают, что оба объекта возникли около миллиона лет назад. Расстояние между планемо превышает дистанцию между Солнцем и Плутоном в шесть раз, а от Земли они удалены на расстояние около 400 световых лет.
По мнению ученых, существование подобных планемо ставит под сомнение современные теории возникновения планет и звезд. Но новые теории пока так и не придуманы, и космос до сих пор не раскрыл свои загадки…