Starożytne piramidy, najwyższy na świecie drapacz chmur w Dubaju, wysoki na prawie pół kilometra, imponujący Everest - samo spojrzenie na te ogromne obiekty zapiera dech w piersiach. A jednocześnie w porównaniu z niektórymi obiektami we wszechświecie różnią się mikroskopijnymi rozmiarami.
Największa asteroida
Dziś Ceres uważana jest za największą asteroidę we wszechświecie: jej masa stanowi prawie jedną trzecią całej masy pasa asteroid, a jej średnica wynosi ponad 1000 kilometrów. Asteroida jest tak duża, że czasami nazywana jest „planetą karłowatą”.
Największa planeta
Największą planetą we Wszechświecie jest TrES-4. Została odkryta w 2006 roku i znajduje się w gwiazdozbiorze Herkulesa. Planeta zwana TrES-4 krąży wokół gwiazdy znajdującej się około 1400 lat świetlnych od Ziemi.
Sama planeta TrES-4 jest kulą składającą się głównie z wodoru. Jego wymiary są 20 razy większe niż rozmiary Ziemi. Naukowcy twierdzą, że średnica odkrytej planety jest prawie 2 razy (dokładniej 1,7) większa niż średnica Jowisza (jest to największa planeta Układu Słonecznego). Temperatura TrES-4 wynosi około 1260 stopni Celsjusza.
Największa czarna dziura
Pod względem powierzchni czarne dziury nie są aż tak duże. Jednak biorąc pod uwagę ich masę, obiekty te są największe we wszechświecie. A największą czarną dziurą w kosmosie jest kwazar, którego masa jest 17 miliardów razy (!) większa od masy Słońca. To ogromna czarna dziura znajdująca się w samym centrum galaktyki NGC 1277, obiekt większy od całego Układu Słonecznego – jej masa stanowi 14% całkowitej masy całej galaktyki.
Największa galaktyka
Tak zwane „supergalaktyki” to kilka galaktyk połączonych ze sobą i znajdujących się w „gromadach” galaktycznych, czyli skupiskach galaktyk. Największą z tych „supergalaktyk” jest IC1101, która jest 60 razy większa od galaktyki, w której znajduje się nasz Układ Słoneczny. Zasięg IC1101 wynosi 6 milionów lat świetlnych. Dla porównania długość Drogi Mlecznej wynosi zaledwie 100 tysięcy lat świetlnych.
Największa gwiazda we wszechświecie
VY Canis Majoris to największa znana gwiazda i jedna z najjaśniejszych gwiazd na niebie. To czerwony hiperolbrzym znajdujący się w gwiazdozbiorze Wielkiego Psa. Promień tej gwiazdy jest około 1800-2200 razy większy niż promień naszego Słońca, a jej średnica wynosi około 3 miliardy kilometrów.
Ogromne pokłady wody
Astronomowie odkryli największe i najbardziej masywne rezerwy wody, jakie kiedykolwiek znaleziono we Wszechświecie. Gigantyczna chmura, która ma około 12 miliardów lat, zawiera 140 bilionów razy więcej wody niż wszystkie ziemskie oceany razem wzięte.
Chmura gazowej wody otacza supermasywną czarną dziurę, która znajduje się 12 miliardów lat świetlnych od Ziemi. Odkrycie to pokazuje, że woda dominowała we wszechświecie przez prawie całe jego istnienie – twierdzą naukowcy.
Największa gromada galaktyk
El Gordo znajduje się ponad 7 miliardów lat świetlnych od Ziemi, więc to, co dzisiaj widzimy, to dopiero jego wczesne stadia. Według badaczy tej gromady galaktyk jest ona największa, najgorętsza i emituje więcej promieniowania niż jakakolwiek inna znana gromada znajdująca się w tej samej odległości lub dalej.
Galaktyka centralna w centrum El Gordo jest niesamowicie jasna i ma niezwykłą niebieską poświatę. Autorzy badania sugerują, że ta ekstremalna galaktyka jest wynikiem zderzenia i połączenia dwóch galaktyk.
Korzystając z Kosmicznego Teleskopu Spitzera i zdjęć optycznych, naukowcy szacują, że 1 procent całkowitej masy gromady to gwiazdy, a reszta to gorący gaz wypełniający przestrzeń między gwiazdami. Ten stosunek gwiazd do gazu jest podobny do tego w innych masywnych gromadach.
Superpustka
Niedawno naukowcy odkryli największą zimną plamę we Wszechświecie (przynajmniej we Wszechświecie znanym nauce). Znajduje się w południowej części konstelacji Eridanus. Plama ta, o długości 1,8 miliarda lat świetlnych, wprawia naukowców w zakłopotanie, ponieważ nie mogli sobie nawet wyobrazić, że taki obiekt może w rzeczywistości istnieć.
Pomimo obecności w nazwie słowa „pustka” (z angielskiego „pustka” oznacza „pustka”), przestrzeń tutaj nie jest całkowicie pusta. Ten obszar przestrzeni zawiera około 30 procent mniej gromad galaktyk niż otaczająca przestrzeń. Według naukowców puste przestrzenie stanowią do 50 procent objętości Wszechświata, a ich zdaniem odsetek ten będzie nadal rósł z powodu super silnej grawitacji, która przyciąga całą otaczającą je materię. To, co czyni tę pustkę interesującą, to dwie rzeczy: jej niesamowity rozmiar i związek z tajemniczym zimnym punktem WMAP.
Superblob
W 2006 roku odkrycie tajemniczej kosmicznej „bańki” (lub kropli, jak zwykle nazywają ją naukowcy) otrzymało tytuł największego obiektu we Wszechświecie. To prawda, że nie zachował tego tytułu długo. Ta bańka o średnicy 200 milionów lat świetlnych to gigantyczny zbiór gazu, pyłu i galaktyk.
Każda z trzech „macek” tej bańki zawiera galaktyki, które są cztery razy gęściej upakowane niż zwykle we Wszechświecie. Gromada galaktyk i kule gazu wewnątrz tej bańki nazywane są bąbelkami Liman-Alfa. Uważa się, że obiekty te powstały około 2 miliardy lat po Wielkim Wybuchu i są prawdziwymi reliktami starożytnego Wszechświata.
Supergromada Shapleya
Przez wiele lat naukowcy wierzyli, że nasza galaktyka Drogi Mlecznej jest ciągnięta przez Wszechświat w kierunku gwiazdozbioru Centaura z prędkością 2,2 miliona kilometrów na godzinę. Astronomowie teoretyzują, że przyczyną tego jest Wielki Atraktor, obiekt o takiej sile grawitacji, że wystarczy przyciągnąć do siebie całe galaktyki. Jednak przez długi czas naukowcy nie mogli dowiedzieć się, co to był za obiekt, ponieważ obiekt ten znajduje się poza tak zwaną „strefą unikania” (ZOA), obszarem nieba w pobliżu płaszczyzny Drogi Mlecznej, gdzie absorpcja światła przez pył międzygwiazdowy jest tak duża, że nie można zobaczyć, co się za nim kryje.
Kiedy naukowcy postanowili zajrzeć głębiej w przestrzeń kosmiczną, wkrótce odkryli, że „wielki kosmiczny magnes” był obiektem znacznie większym, niż wcześniej sądzono. Obiekt ten to supergromada Shapleya.
Supergromada Shapleya to supermasywna gromada galaktyk. Jest tak ogromna i ma tak potężną siłę przyciągania, jak nasza własna galaktyka. Supergromada składa się z ponad 8000 galaktyk o masie ponad 10 milionów Słońc. Każda galaktyka w naszym regionie kosmosu jest obecnie przyciągana przez tę supergromadę.
Supergromada w Laniakei
Galaktyki są zwykle zgrupowane razem. Grupy te nazywane są klastrami. Obszary przestrzeni, w których te gromady są gęsto rozmieszczone między sobą, nazywane są supergromadami. Wcześniej astronomowie mapowali te obiekty, określając ich fizyczne położenie we Wszechświecie, ale ostatnio wynaleziono nowy sposób mapowania przestrzeni lokalnej, rzucający światło na dane wcześniej nieznane astronomii.
Nowa zasada mapowania przestrzeni lokalnej i znajdujących się w niej galaktyk opiera się nie tyle na obliczeniu fizycznego położenia obiektu, ile na pomiarze wywieranego przez niego wpływu grawitacyjnego.
Uzyskano już pierwsze wyniki badań naszych lokalnych galaktyk nową metodą badawczą. Naukowcy, opierając się na granicach przepływu grawitacyjnego, zauważają nową supergromadę. Znaczenie tych badań polega na tym, że pozwolą nam lepiej zrozumieć, gdzie jest nasze miejsce we Wszechświecie. Wcześniej sądzono, że Droga Mleczna znajduje się wewnątrz Supergromady w Pannie, jednak nowa metoda badawcza pokazuje, że region ten to tylko ramię jeszcze większej Supergromady Laniakea – jednego z największych obiektów we Wszechświecie. Rozciąga się na ponad 520 milionów lat świetlnych i gdzieś w nim jesteśmy.
Wielki Mur Sloana
Wielki Mur Sloana został po raz pierwszy odkryty w 2003 roku w ramach Sloan Digital Sky Survey, naukowego mapowania setek milionów galaktyk w celu określenia obecności największych obiektów we Wszechświecie. Wielki Mur Sloana to gigantyczne włókno galaktyczne, składające się z kilku supergromad rozmieszczonych po całym Wszechświecie niczym macki gigantycznej ośmiornicy. „Ściana” o długości 1,4 miliarda lat świetlnych była kiedyś uważana za największy obiekt we Wszechświecie.
Sam Wielki Mur Sloan nie jest tak badany, jak znajdujące się w nim supergromady. Niektóre z tych supergromad są same w sobie interesujące i zasługują na szczególną uwagę. Jedna na przykład ma rdzeń galaktyk, które razem z zewnątrz wyglądają jak gigantyczne wąsy. Inna supergromada charakteryzuje się bardzo wysokim poziomem interakcji galaktyk, z których wiele przechodzi obecnie okres łączenia się.
Ogromna grupa kwazarowa LQG7
Kwazary to wysokoenergetyczne obiekty astronomiczne zlokalizowane w centrach galaktyk. Uważa się, że centra kwazarów to supermasywne czarne dziury, które przyciągają otaczającą materię do siebie. Powoduje to ogromne promieniowanie, 1000 razy silniejsze niż wszystkie gwiazdy w galaktyce. Obecnie trzecim co do wielkości obiektem we Wszechświecie jest grupa kwazarów Huge-LQG, składająca się z 73 kwazarów rozproszonych na przestrzeni ponad 4 miliardów lat świetlnych. Naukowcy uważają, że ta masywna grupa kwazarów, a także im podobnych, jest jednym z głównych poprzedników i źródeł największych obiektów we Wszechświecie, takich jak na przykład Wielki Mur Sloana.
Gigantyczny pierścień gamma
Rozciągający się na ponad 5 miliardów lat świetlnych Olbrzymi Pierścień GRB jest drugim co do wielkości obiektem we Wszechświecie. Oprócz niesamowitych rozmiarów obiekt ten przyciąga uwagę swoim nietypowym kształtem. Astronomowie badający rozbłyski promieniowania gamma (ogromne rozbłyski energii powstające w wyniku śmierci masywnych gwiazd) odkryli serię dziewięciu rozbłysków, których źródła znajdowały się w tej samej odległości od Ziemi. Błyski te utworzyły na niebie pierścień o średnicy 70 razy większej niż Księżyc w pełni.
Wielki Mur Herkulesa – Korona Północna
Największy obiekt we Wszechświecie odkryli także astronomowie obserwując promieniowanie gamma. Obiekt ten, zwany Wielkim Murem Herkulesa – Korona Borealis, rozciąga się na ponad 10 miliardów lat świetlnych, co czyni go dwukrotnie większym od Gigantycznego Pierścienia promieniowania gamma. Ponieważ najjaśniejsze rozbłyski gamma pochodzą od większych gwiazd, zwykle znajdujących się w obszarach przestrzeni zawierających więcej materii, astronomowie metaforycznie postrzegają każdy rozbłysk gamma jako igłę wkłuwającą coś większego. Kiedy naukowcy odkryli, że obszar przestrzeni w kierunku konstelacji Herkulesa i Korony Polarnej doświadcza nadmiernych rozbłysków promieni gamma, ustalili, że znajdował się tam obiekt astronomiczny, najprawdopodobniej gęste skupisko gromad galaktyk i innej materii.
Kosmiczna sieć
Naukowcy uważają, że ekspansja Wszechświata nie następuje przypadkowo. Istnieją teorie, według których wszystkie galaktyki kosmiczne są zorganizowane w jedną strukturę o niewiarygodnych rozmiarach, przypominającą nitkowate połączenia łączące ze sobą gęste obszary. Nici te są rozproszone pomiędzy mniej gęstymi pustkami. Naukowcy nazywają tę strukturę Kosmiczną Siecią.
Według naukowców sieć powstała na bardzo wczesnych etapach historii Wszechświata. Wczesny etap powstawania sieci był niestabilny i niejednorodny, co później pomogło w powstaniu wszystkiego, co jest teraz we Wszechświecie. Uważa się, że „nitki” tej sieci odegrały dużą rolę w ewolucji Wszechświata, dzięki czemu ewolucja ta przyspieszyła. Galaktyki znajdujące się wewnątrz tych włókien charakteryzują się znacznie większym tempem powstawania gwiazd. Ponadto włókna te stanowią swego rodzaju pomost dla oddziaływań grawitacyjnych pomiędzy galaktykami. Po utworzeniu się w tych włóknach galaktyki przemieszczają się w kierunku gromad galaktyk, gdzie z czasem umierają.
Dopiero niedawno naukowcy zaczęli rozumieć, czym właściwie jest ta Kosmiczna Sieć. Co więcej, odkryli nawet jego obecność w promieniowaniu odległego kwazara, który badali. Wiadomo, że kwazary to najjaśniejsze obiekty we Wszechświecie. Światło z jednego z nich trafiało bezpośrednio do jednego z włókien, które podgrzewało zawarte w nim gazy i sprawiało, że świeciły. Na podstawie tych obserwacji naukowcy przeciągnęli nici pomiędzy innymi galaktykami, tworząc w ten sposób obraz „szkieletu przestrzeni”.
Czy wiesz, że obserwowany przez nas Wszechświat ma dość określone granice? Przyzwyczailiśmy się kojarzyć Wszechświat z czymś nieskończonym i niepojętym. Jednak współczesna nauka, zapytana o „nieskończoność” Wszechświata, na tak „oczywiste” pytanie daje zupełnie inną odpowiedź.
Według współczesnych koncepcji rozmiar obserwowalnego Wszechświata wynosi około 45,7 miliardów lat świetlnych (lub 14,6 gigaparseków). Ale co oznaczają te liczby?
Pierwsze pytanie, które przychodzi na myśl zwykłemu człowiekowi, brzmi: jak Wszechświat może nie być nieskończony? Wydawałoby się bezsporne, że pojemnik na wszystko, co nas otacza, nie powinien mieć granic. Jeśli te granice istnieją, to jakie dokładnie są?
Załóżmy, że jakiś astronauta dociera do granic Wszechświata. Co zobaczy przed sobą? Solidna ściana? Bariera ogniowa? A co się za tym kryje – pustka? Inny wszechświat? Ale czy pustka lub inny Wszechświat może oznaczać, że jesteśmy na granicy wszechświata? Nie oznacza to przecież, że „nie ma tam niczego”. Pustka i inny Wszechświat też są „czymś”. Ale Wszechświat jest czymś, co zawiera absolutnie wszystko „coś”.
Dochodzimy do absolutnej sprzeczności. Okazuje się, że granice Wszechświata muszą ukrywać przed nami coś, co nie powinno istnieć. Albo granica Wszechświata powinna odgradzać „wszystko” od „czegoś”, ale to „coś” powinno też być częścią „wszystko”. Ogólnie rzecz biorąc, kompletny absurd. Jak zatem naukowcy mogą określić graniczny rozmiar, masę, a nawet wiek naszego Wszechświata? Wartości te, choć niewyobrażalnie duże, są wciąż skończone. Czy nauka kłóci się z oczywistością? Aby to zrozumieć, prześledźmy najpierw, jak ludzie doszli do naszego współczesnego zrozumienia Wszechświata.
Poszerzanie granic
Od niepamiętnych czasów ludzie interesowali się tym, jak wygląda otaczający ich świat. Nie ma potrzeby podawać przykładów trzech filarów i innych prób starożytnych wyjaśnienia wszechświata. Z reguły wszystko sprowadzało się do tego, że podstawą wszystkiego jest powierzchnia ziemi. Nawet w czasach starożytności i średniowiecza, kiedy astronomowie posiadali rozległą wiedzę na temat praw ruchu planet po „stałej” sferze niebieskiej, Ziemia pozostawała centrum Wszechświata.
Oczywiście nawet w starożytnej Grecji byli tacy, którzy wierzyli, że Ziemia kręci się wokół Słońca. Byli tacy, którzy mówili o wielu światach i nieskończoności Wszechświata. Jednak konstruktywne uzasadnienia tych teorii pojawiły się dopiero na przełomie rewolucji naukowej.
W XVI wieku polski astronom Mikołaj Kopernik dokonał pierwszego istotnego przełomu w wiedzy o Wszechświecie. Stanowczo udowodnił, że Ziemia jest tylko jedną z planet krążących wokół Słońca. Taki system znacznie uprościł wyjaśnienie tak złożonego i zawiłego ruchu planet w sferze niebieskiej. W przypadku nieruchomej Ziemi astronomowie musieli wymyślić najróżniejsze sprytne teorie wyjaśniające zachowanie planet. Z drugiej strony, jeśli przyjmiemy, że Ziemia się porusza, wyjaśnienie takich skomplikowanych ruchów przychodzi naturalnie. W ten sposób w astronomii zakorzenił się nowy paradygmat zwany „heliocentryzmem”.
Wiele słońc
Jednak nawet po tym astronomowie w dalszym ciągu ograniczali Wszechświat do „sfery gwiazd stałych”. Aż do XIX wieku nie byli w stanie oszacować odległości do gwiazd. Od kilku stuleci astronomowie bezskutecznie próbują wykryć odchylenia położenia gwiazd w stosunku do ruchu orbitalnego Ziemi (paralaksy roczne). Przyrządy tamtych czasów nie pozwalały na tak dokładne pomiary.
Wreszcie w 1837 roku rosyjsko-niemiecki astronom Wasilij Struve zmierzył paralaksę. Oznaczało to nowy krok w zrozumieniu skali przestrzeni. Teraz naukowcy mogli śmiało powiedzieć, że gwiazdy są odległymi podobieństwami do Słońca. A nasze źródło światła nie jest już centrum wszystkiego, ale równym „mieszkańcem” nieskończonej gromady gwiazd.
Astronomowie jeszcze bardziej zbliżyli się do zrozumienia skali Wszechświata, ponieważ odległości do gwiazd okazały się naprawdę monstrualne. W porównaniu z tym nawet wielkość orbit planet wydawała się nieistotna. Następnie należało zrozumieć, w jaki sposób gwiazdy są skupione w .
Wiele dróg mlecznych
Słynny filozof Immanuel Kant przewidział podstawy współczesnego rozumienia wielkoskalowej struktury Wszechświata już w 1755 roku. Postawił hipotezę, że Droga Mleczna jest ogromną wirującą gromadą gwiazd. Z kolei wiele z obserwowanych mgławic to także bardziej odległe „drogi mleczne” – galaktyki. Mimo to aż do XX wieku astronomowie wierzyli, że wszystkie mgławice są źródłami powstawania gwiazd i są częścią Drogi Mlecznej.
Sytuacja uległa zmianie, gdy astronomowie nauczyli się mierzyć odległości między galaktykami za pomocą . Jasność bezwzględna gwiazd tego typu ściśle zależy od okresu ich zmienności. Porównując ich jasność bezwzględną z widzialną, można z dużą dokładnością określić odległość do nich. Metodę tę opracowali na początku XX wieku Einar Hertzschrung i Harlow Scelpi. Dzięki niemu radziecki astronom Ernst Epic w 1922 roku określił odległość do Andromedy, która okazała się o rząd wielkości większa niż rozmiar Drogi Mlecznej.
Edwin Hubble kontynuował inicjatywę Epic. Mierząc jasność cefeid w innych galaktykach, zmierzył ich odległość i porównał ją z przesunięciem ku czerwieni w ich widmach. Dlatego w 1929 roku opracował swoje słynne prawo. Jego praca definitywnie obaliła ugruntowany pogląd, że Droga Mleczna jest krawędzią Wszechświata. Teraz była to jedna z wielu galaktyk, które kiedyś uważano za jej część. Hipoteza Kanta została potwierdzona niemal dwa wieki po jej opracowaniu.
Następnie odkryte przez Hubble'a powiązanie między odległością galaktyki od obserwatora w stosunku do prędkości jej usuwania z niego pozwoliło na narysowanie pełnego obrazu wielkoskalowej struktury Wszechświata. Okazało się, że galaktyki stanowiły tylko znikomą część. Połączyły się w gromady, a gromady w supergromady. Z kolei supergromady tworzą największe znane struktury we Wszechświecie – nici i ściany. Struktury te, sąsiadujące z ogromnymi superpustkami (), tworzą wielkoskalową strukturę znanego obecnie Wszechświata.
Pozorna nieskończoność
Z powyższego wynika, że w ciągu zaledwie kilku stuleci nauka stopniowo przeskoczyła od geocentryzmu do nowoczesnego rozumienia Wszechświata. Nie odpowiada to jednak na pytanie, dlaczego dzisiaj ograniczamy Wszechświat. Przecież do tej pory mówiliśmy tylko o skali przestrzeni, a nie o samej jej naturze.
Pierwszym, który postanowił uzasadnić nieskończoność Wszechświata, był Izaak Newton. Odkrywszy prawo powszechnego ciążenia, wierzył, że gdyby przestrzeń była skończona, wszystkie jej ciała prędzej czy później połączyłyby się w jedną całość. Przed nim, jeśli ktoś wyrażał ideę nieskończoności Wszechświata, robił to wyłącznie w duchu filozoficznym. Bez podstaw naukowych. Przykładem tego jest Giordano Bruno. Nawiasem mówiąc, podobnie jak Kant, wyprzedzał naukę o wiele wieków. Jako pierwszy oświadczył, że gwiazdy są odległymi słońcami, a wokół nich krążą także planety.
Wydawać by się mogło, że sam fakt nieskończoności jest całkiem uzasadniony i oczywisty, jednak punkty zwrotne nauki XX wieku zachwiały tą „prawdą”.
Wszechświat stacjonarny
Pierwszy znaczący krok w kierunku opracowania nowoczesnego modelu Wszechświata wykonał Albert Einstein. Słynny fizyk przedstawił swój model stacjonarnego Wszechświata w 1917 roku. Model ten opierał się na opracowanej przez niego rok wcześniej ogólnej teorii względności. Według jego modelu Wszechświat jest nieskończony w czasie i skończony w przestrzeni. Ale, jak zauważono wcześniej, według Newtona Wszechświat o skończonych rozmiarach musi się zapaść. Aby to zrobić, Einstein wprowadził stałą kosmologiczną, która kompensowała przyciąganie grawitacyjne odległych obiektów.
Bez względu na to, jak paradoksalnie może to zabrzmieć, Einstein nie ograniczył samej skończoności Wszechświata. Jego zdaniem Wszechświat jest zamkniętą powłoką hipersfery. Analogią jest powierzchnia zwykłej trójwymiarowej kuli, na przykład globu lub Ziemi. Bez względu na to, jak długo podróżnik przemierza Ziemię, nigdy nie dotrze do jej krańca. Nie oznacza to jednak, że Ziemia jest nieskończona. Podróżnik po prostu wróci do miejsca, z którego rozpoczął swoją podróż.
Na powierzchni hipersfery
W ten sam sposób kosmiczny wędrowiec przemierzający Wszechświat Einsteina na statku kosmicznym może wrócić na Ziemię. Tylko tym razem wędrowiec będzie poruszał się nie po dwuwymiarowej powierzchni kuli, ale po trójwymiarowej powierzchni hipersfery. Oznacza to, że Wszechświat ma skończoną objętość, a co za tym idzie, skończoną liczbę gwiazd i masę. Jednakże Wszechświat nie ma ani granic, ani żadnego centrum.
Einstein doszedł do tych wniosków, łącząc w swojej słynnej teorii przestrzeń, czas i grawitację. Przed nim pojęcia te uważano za odrębne, dlatego przestrzeń Wszechświata była czysto euklidesowa. Einstein udowodnił, że grawitacja sama w sobie jest zakrzywieniem czasoprzestrzeni. To radykalnie zmieniło wczesne poglądy na temat natury Wszechświata, oparte na klasycznej mechanice Newtona i geometrii euklidesowej.
Rozszerzający się Wszechświat
Nawet sam odkrywca „nowego Wszechświata” nie był obcy złudzeniom. Chociaż Einstein ograniczył Wszechświat w przestrzeni, nadal uważał go za statyczny. Według jego modelu Wszechświat był i pozostaje wieczny, a jego rozmiar zawsze pozostaje taki sam. W 1922 roku radziecki fizyk Aleksander Friedman znacznie rozszerzył ten model. Według jego obliczeń Wszechświat wcale nie jest statyczny. Z biegiem czasu może się rozszerzać lub kurczyć. Warto zauważyć, że Friedman doszedł do takiego modelu w oparciu o tę samą teorię względności. Udało mu się zastosować tę teorię bardziej poprawnie, omijając stałą kosmologiczną.
Albert Einstein nie zaakceptował od razu tej „poprawki”. Ten nowy model pomógł we wspomnianym wcześniej odkryciu Hubble'a. Recesja galaktyk bezsprzecznie potwierdziła fakt ekspansji Wszechświata. Einstein musiał więc przyznać się do błędu. Teraz Wszechświat miał pewien wiek, który jest ściśle zależny od stałej Hubble'a, która charakteryzuje tempo jego ekspansji.
Dalszy rozwój kosmologii
Gdy naukowcy próbowali rozwiązać to pytanie, odkryto wiele innych ważnych składników Wszechświata i opracowano różne jego modele. I tak w 1948 roku George Gamow przedstawił hipotezę „gorącego Wszechświata”, która później przekształciła się w teorię Wielkiego Wybuchu. Odkrycie w 1965 roku potwierdziło jego podejrzenia. Teraz astronomowie mogli obserwować światło, które pochodziło od momentu, gdy Wszechświat stał się przezroczysty.
Ciemna materia, przewidziana w 1932 roku przez Fritza Zwicky'ego, została potwierdzona w 1975 roku. Ciemna materia w rzeczywistości wyjaśnia samo istnienie galaktyk, gromad galaktyk i samej struktury Uniwersum jako całości. W ten sposób naukowcy dowiedzieli się, że większość masy Wszechświata jest całkowicie niewidoczna.
Wreszcie w 1998 roku podczas badania odległości odkryto, że Wszechświat rozszerza się w coraz szybszym tempie. Ten najnowszy punkt zwrotny w nauce dał początek naszemu współczesnemu rozumieniu natury wszechświata. Współczynnik kosmologiczny, wprowadzony przez Einsteina i obalony przez Friedmana, ponownie znalazł swoje miejsce w modelu Wszechświata. Obecność współczynnika kosmologicznego (stała kosmologiczna) wyjaśnia jego przyspieszoną ekspansję. Aby wyjaśnić obecność stałej kosmologicznej, wprowadzono koncepcję hipotetycznego pola zawierającego większość masy Wszechświata.
Współczesne rozumienie wielkości obserwowalnego Wszechświata
Współczesny model Wszechświata nazywany jest także modelem ΛCDM. Litera „Λ” oznacza obecność stałej kosmologicznej, która wyjaśnia przyspieszoną ekspansję Wszechświata. „CDM” oznacza, że Wszechświat jest wypełniony zimną ciemną materią. Ostatnie badania wskazują, że stała Hubble'a wynosi około 71 (km/s)/Mpc, co odpowiada wiekowi Wszechświata wynoszącemu 13,75 miliarda lat. Znając wiek Wszechświata, możemy oszacować wielkość jego obserwowalnego obszaru.
Zgodnie z teorią względności informacja o jakimkolwiek obiekcie nie może dotrzeć do obserwatora z prędkością większą niż prędkość światła (299 792 458 m/s). Okazuje się, że obserwator widzi nie tylko obiekt, ale jego przeszłość. Im dalej od niego znajduje się przedmiot, tym bardziej odległa jest jego przeszłość. Przykładowo, patrząc na Księżyc, widzimy jak był nieco ponad sekundę temu, Słońce – ponad osiem minut temu, najbliższe gwiazdy – lata, galaktyki – miliony lat temu itd. W stacjonarnym modelu Einsteina Wszechświat nie ma ograniczenia wiekowego, co oznacza, że jego obserwowalny obszar również nie jest niczym ograniczony. Obserwator, uzbrojony w coraz bardziej wyrafinowane instrumenty astronomiczne, będzie obserwował coraz bardziej odległe i starożytne obiekty.
Mamy inny obraz współczesnego modelu Wszechświata. Według niej Wszechświat ma swój wiek, a co za tym idzie granicę obserwacji. Oznacza to, że od narodzin Wszechświata żaden foton nie mógł pokonać odległości większej niż 13,75 miliarda lat świetlnych. Okazuje się, że możemy powiedzieć, że obserwowalny Wszechświat jest ograniczony od obserwatora do sferycznego obszaru o promieniu 13,75 miliarda lat świetlnych. Jednak nie jest to do końca prawdą. Nie powinniśmy zapominać o rozszerzaniu się przestrzeni Wszechświata. Zanim foton dotrze do obserwatora, obiekt, który go wyemitował, będzie już oddalony od nas o 45,7 miliardów lat świetlnych. lata. Rozmiar ten jest horyzontem cząstek, jest granicą obserwowalnego Wszechświata.
Nad horyzontem
Zatem wielkość obserwowalnego Wszechświata dzieli się na dwa typy. Pozorny rozmiar, zwany także promieniem Hubble'a (13,75 miliarda lat świetlnych). Oraz prawdziwy rozmiar, zwany horyzontem cząstek (45,7 miliardów lat świetlnych). Ważne jest to, że oba te horyzonty wcale nie charakteryzują rzeczywistej wielkości Wszechświata. Po pierwsze, zależą one od położenia obserwatora w przestrzeni. Po drugie, zmieniają się z biegiem czasu. W przypadku modelu ΛCDM horyzont cząstek rozszerza się z prędkością większą niż horyzont Hubble'a. Współczesna nauka nie daje odpowiedzi na pytanie, czy tendencja ta ulegnie zmianie w przyszłości. Ale jeśli założymy, że Wszechświat nadal rozszerza się z przyspieszeniem, to wszystkie te obiekty, które teraz widzimy, prędzej czy później znikną z naszego „pola widzenia”.
Obecnie najbardziej odległym światłem obserwowanym przez astronomów jest kosmiczne mikrofalowe promieniowanie tła. Zaglądając w to, naukowcy widzą Wszechświat takim, jaki był 380 tysięcy lat po Wielkim Wybuchu. W tym momencie Wszechświat ostygł na tyle, że był w stanie wyemitować wolne fotony, które dziś wykrywa się za pomocą radioteleskopów. W tamtym czasie we Wszechświecie nie było gwiazd ani galaktyk, a jedynie ciągła chmura wodoru, helu i znikomej ilości innych pierwiastków. Na podstawie niejednorodności zaobserwowanych w tym obłoku utworzą się następnie gromady galaktyk. Okazuje się, że najbliżej horyzontu cząstek znajdują się dokładnie te obiekty, które powstaną z niejednorodności kosmicznego mikrofalowego promieniowania tła.
Prawdziwe granice
To, czy Wszechświat ma prawdziwe, nieobserwowalne granice, jest nadal przedmiotem pseudonaukowych spekulacji. Tak czy inaczej, wszyscy zgadzają się co do nieskończoności Wszechświata, ale interpretują tę nieskończoność na zupełnie inne sposoby. Niektórzy uważają, że Wszechświat jest wielowymiarowy, a nasz „lokalny” trójwymiarowy Wszechświat jest tylko jedną z jego warstw. Inni twierdzą, że Wszechświat jest fraktalny – co oznacza, że nasz lokalny Wszechświat może być cząstką innego. Nie powinniśmy zapominać o różnych modelach Multiwersu z jego zamkniętymi, otwartymi, równoległymi wszechświatami i tunelami czasoprzestrzennymi. A jest wiele, wiele różnych wersji, których ilość ogranicza jedynie ludzka wyobraźnia.
Jeśli jednak zwrócimy się ku zimnemu realizmowi lub po prostu odstąpimy od wszystkich tych hipotez, wówczas możemy założyć, że nasz Wszechświat jest nieskończenie jednorodnym pojemnikiem wszystkich gwiazd i galaktyk. Co więcej, w każdym bardzo odległym punkcie, oddalonym od nas o miliardy gigaparseków, wszystkie warunki będą dokładnie takie same. W tym momencie horyzont cząstek i kula Hubble'a będą dokładnie takie same, z tym samym promieniowaniem reliktowym na krawędziach. Wokół będą te same gwiazdy i galaktyki. Co ciekawe, nie stoi to w sprzeczności z ekspansją Wszechświata. W końcu nie tylko Wszechświat się rozszerza, ale sama jego przestrzeń. Fakt, że w momencie Wielkiego Wybuchu Wszechświat powstał tylko z jednego punktu, oznacza, że nieskończenie małe (praktycznie zerowe) wymiary, jakie wówczas były, zamieniły się teraz w niewyobrażalnie duże. W przyszłości wykorzystamy właśnie tę hipotezę, aby jasno zrozumieć skalę obserwowalnego Wszechświata.
Reprezentacja wizualna
Różne źródła podają wszelkiego rodzaju modele wizualne, które pozwalają ludziom zrozumieć skalę Wszechświata. Jednak nie wystarczy nam uświadomienie sobie, jak duży jest kosmos. Ważne jest, aby wyobrazić sobie, jak w rzeczywistości manifestują się pojęcia takie jak horyzont Hubble'a i horyzont cząstek. Aby to zrobić, wyobraźmy sobie krok po kroku nasz model.
Zapomnijmy, że współczesna nauka nie wie o „obcym” regionie Wszechświata. Pomijając wersje multiwersów, fraktalny Wszechświat i inne jego „odmiany”, wyobraźmy sobie, że jest on po prostu nieskończony. Jak wspomniano wcześniej, nie stoi to w sprzeczności z ekspansją jego przestrzeni. Oczywiście bierzemy pod uwagę, że jej sfera Hubble'a i sfera cząstek mają odpowiednio 13,75 i 45,7 miliardów lat świetlnych.
Skala Wszechświata
Naciśnij przycisk START i odkryj nowy, nieznany świat!
Najpierw spróbujmy zrozumieć, jak duża jest skala uniwersalna. Jeśli podróżowałeś po naszej planecie, możesz sobie wyobrazić, jak duża jest dla nas Ziemia. Teraz wyobraźcie sobie naszą planetę jako ziarno gryki poruszające się po orbicie wokół arbuza-Słońca wielkości połowy boiska do piłki nożnej. W tym przypadku orbita Neptuna będzie odpowiadać wielkości małego miasta, obszar będzie odpowiadał Księżycowi, a obszar granicy wpływu Słońca będzie odpowiadał Marsowi. Okazuje się, że nasz Układ Słoneczny jest o tyle większy od Ziemi, o ile Mars jest większy od kaszy gryczanej! Ale to dopiero początek.
Wyobraźmy sobie teraz, że ta kasza gryczana będzie naszym systemem, którego wielkość jest w przybliżeniu równa jednemu parsekowi. Wtedy Droga Mleczna będzie wielkości dwóch stadionów piłkarskich. Jednak to nam nie wystarczy. Droga Mleczna również będzie musiała zostać zmniejszona do rozmiarów centymetrowych. Będzie przypominać nieco piankę kawową owiniętą w wir pośrodku kawowoczarnej przestrzeni międzygalaktycznej. Dwadzieścia centymetrów od niego znajduje się ten sam spiralny „okruszek” - Mgławica Andromedy. Wokół nich będzie rój małych galaktyk naszej Gromady Lokalnej. Pozorny rozmiar naszego Wszechświata wyniesie 9,2 km. Doszliśmy do zrozumienia wymiarów uniwersalnych.
Wewnątrz bańki uniwersalnej
Jednak samo zrozumienie skali nie wystarczy. Ważne jest, aby urzeczywistnić Wszechświat w dynamice. Wyobraźmy sobie siebie jako gigantów, dla których Droga Mleczna ma średnicę centymetra. Jak przed chwilą zauważyliśmy, znajdziemy się wewnątrz kuli o promieniu 4,57 i średnicy 9,24 km. Wyobraźmy sobie, że jesteśmy w stanie unieść się w tej kuli, podróżować, pokonując całe megaparseki w ciągu sekundy. Co zobaczymy, jeśli nasz Wszechświat będzie nieskończony?
Oczywiście pojawią się przed nami niezliczone galaktyki wszelkiego rodzaju. Eliptyczny, spiralny, nieregularny. W niektórych obszarach będzie ich pełno, w innych będzie pusto. Główną cechą będzie to, że wizualnie wszystkie będą nieruchome, podczas gdy my będziemy nieruchomi. Ale gdy tylko zrobimy krok, same galaktyki zaczną się poruszać. Na przykład, jeśli uda nam się dostrzec mikroskopijny Układ Słoneczny w centymetrowej Drodze Mlecznej, będziemy mogli obserwować jego rozwój. Oddalając się o 600 metrów od naszej galaktyki, zobaczymy protogwiazdę Słońce i dysk protoplanetarny w momencie powstawania. Zbliżając się do niego, zobaczymy, jak pojawia się Ziemia, powstaje życie i pojawia się człowiek. W ten sam sposób zobaczymy, jak galaktyki zmieniają się i poruszają, gdy się od nich oddalamy lub zbliżamy.
W rezultacie, im bardziej odległym galaktykom przyjrzymy się, tym starsze będą dla nas. Najdalsze galaktyki będą więc oddalone od nas o ponad 1300 metrów, a na przełomie 1380 metrów będziemy już widzieć promieniowanie reliktowe. To prawda, że ta odległość będzie dla nas wyimaginowana. Jednak w miarę zbliżania się do kosmicznego mikrofalowego promieniowania tła zobaczymy interesujący obraz. Naturalnie będziemy obserwować, jak galaktyki będą się formować i rozwijać z początkowej chmury wodoru. Kiedy dotrzemy do jednej z tych uformowanych galaktyk, zrozumiemy, że w ogóle przebyliśmy nie 1,375 km, ale całe 4,57.
Pomniejszanie
W efekcie powiększymy jeszcze bardziej. Teraz możemy umieścić całe puste przestrzenie i ściany w pięści. Znajdziemy się zatem w dość małej bańce, z której nie będzie można się wydostać. Nie tylko odległość do obiektów na krawędzi bańki będzie się zwiększać w miarę ich zbliżania się, ale sama krawędź będzie się przesuwać w nieskończoność. To jest cały punkt wielkości obserwowalnego Wszechświata.
Nieważne jak duży jest Wszechświat, dla obserwatora zawsze pozostanie on ograniczoną bańką. Obserwator zawsze będzie w centrum tej bańki, a właściwie to on jest jej centrum. Próbując dostać się do dowolnego obiektu na krawędzi bańki, obserwator przesunie jej środek. W miarę zbliżania się do obiektu, obiekt ten będzie się coraz bardziej oddalał od krawędzi bańki i jednocześnie będzie się zmieniał. Na przykład z bezkształtnej chmury wodoru zamieni się w pełnoprawną galaktykę lub dalej gromadę galaktyczną. Ponadto ścieżka do tego obiektu będzie się zwiększać w miarę zbliżania się do niego, ponieważ zmieni się sama otaczająca przestrzeń. Po dotarciu do tego obiektu przesuniemy go jedynie od krawędzi bańki do jej środka. Na krańcach Wszechświata promieniowanie reliktowe będzie nadal migotać.
Jeśli założymy, że Wszechświat będzie nadal rozszerzał się w przyspieszonym tempie, to będąc w centrum bańki i przesuwając czas do przodu o miliardy, biliony, a nawet wyższe rzędy lat, zauważymy jeszcze ciekawszy obraz. Chociaż nasza bańka również będzie się powiększać, jej zmieniające się składniki będą oddalać się od nas jeszcze szybciej, opuszczając krawędź tej bańki, aż każda cząsteczka Wszechświata będzie wędrować osobno w swojej samotnej bańce, bez możliwości interakcji z innymi cząsteczkami.
Zatem współczesna nauka nie ma informacji o rzeczywistym rozmiarze Wszechświata i tym, czy ma on granice. Wiemy jednak na pewno, że obserwowalny Wszechświat ma widoczną i prawdziwą granicę, zwaną odpowiednio promieniem Hubble'a (13,75 miliarda lat świetlnych) i promieniem cząstki (45,7 miliarda lat świetlnych). Granice te zależą całkowicie od położenia obserwatora w przestrzeni i rozszerzają się w czasie. Jeśli promień Hubble'a rozszerza się ściśle z prędkością światła, wówczas ekspansja horyzontu cząstek ulega przyspieszeniu. Otwarte pozostaje pytanie, czy jego przyspieszanie horyzontu cząstek będzie kontynuowane i czy zostanie zastąpione kompresją.
R136a1 to najbardziej masywna gwiazda znana dotychczas we Wszechświecie. Źródło: Joannie Dennis / flickr, CC BY-SA.
Patrząc na nocne niebo, zdajesz sobie sprawę, że jesteś tylko ziarenkiem piasku w nieskończonej przestrzeni kosmosu.
Ale wielu z nas może się również zastanawiać: jaki jest najmasywniejszy znany dotychczas obiekt we Wszechświecie?
W pewnym sensie odpowiedź na to pytanie zależy od tego, co rozumiemy pod pojęciem „obiekt”. Astronomowie obserwują struktury takie jak Wielki Mur Herkulesa-Korony Borealis, kolosalna nić gazu, pyłu i ciemnej materii zawierająca miliardy galaktyk. Jego długość wynosi około 10 miliardów lat świetlnych, więc struktura ta może nosić nazwę największego obiektu. Ale to nie jest takie proste. Zaklasyfikowanie tego klastra jako obiektu unikalnego jest problematyczne, ponieważ trudno dokładnie określić, gdzie się zaczyna i kończy.
Tak naprawdę w fizyce i astrofizyce „obiekt” ma jasną definicję, powiedział Scott Chapman, astrofizyk z Uniwersytetu Dalhousie w Halifax:
„To coś połączonego swoimi własnymi siłami grawitacyjnymi, na przykład planeta, gwiazda lub gwiazdy krążące wokół wspólnego środka masy.
Korzystając z tej definicji, nieco łatwiej będzie zrozumieć, czym jest najbardziej masywny obiekt we Wszechświecie. Co więcej, definicję tę można zastosować do różnych obiektów w zależności od rozpatrywanej skali.
Zdjęcie bieguna północnego Jowisza wykonane przez Pioneera 11 w 1974 roku. Źródło: NASA Ames. Dla naszego stosunkowo małego gatunku planeta Ziemia ze swoimi 6 septylionami kilogramów wydaje się ogromna. Ale nie jest to nawet największa planeta w Układzie Słonecznym. Gazowe olbrzymy: Neptun, Uran, Saturn i Jowisz są znacznie większe. Na przykład masa Jowisza wynosi 1,9 okbiliona kilograma. Naukowcy odkryli tysiące planet krążących wokół innych gwiazd, w tym wiele, które sprawiają, że nasze gazowe olbrzymy wydają się małe. Odkryta w 2016 roku HR2562 b jest najmasywniejszą egzoplanetą, około 30 razy masywniejszą od Jowisza. Przy tej wielkości astronomowie nie są pewni, czy należy ją uważać za planetę, czy klasyfikować jako gwiazdę karłowatą.
W tym przypadku gwiazdy mogą urosnąć do ogromnych rozmiarów. Najbardziej masywną znaną gwiazdą jest R136a1, jej masa wynosi od 265 do 315 mas naszego Słońca (2 nonilliony kilogramów). Położona 130 000 lat świetlnych od Wielkiego Obłoku Magellana, naszej galaktyki satelitarnej, gwiazda ta jest tak jasna, że emitowane przez nią światło faktycznie ją rozrywa. Według badań z 2010 roku promieniowanie elektromagnetyczne emitowane przez gwiazdę jest tak silne, że może usunąć materię z powierzchni, powodując utratę przez gwiazdę około 16 mas Ziemi rocznie. Astronomowie nie wiedzą dokładnie, jak taka gwiazda mogła powstać ani jak długo będzie istnieć.
Ogromne gwiazdy znajdujące się w gwiezdnym żłobku RMC 136a, znajdującym się w Mgławicy Tarantula, w jednej z sąsiadujących z nami galaktyk, Wielkim Obłoku Magellana, oddalonym o 165 000 lat świetlnych. Źródło: ESO/VLT. Kolejnymi masywnymi obiektami są galaktyki. Nasza własna galaktyka Droga Mleczna ma średnicę około 100 000 lat świetlnych i zawiera około 200 miliardów gwiazd o łącznej masie około 1,7 biliona mas Słońca. Jednak Droga Mleczna nie może konkurować z galaktyką centralną Gromady w Feniksie, odległą o 2,2 miliona lat świetlnych i zawierającą około 3 biliony gwiazd. W centrum tej galaktyki znajduje się supermasywna czarna dziura – największa, jaką kiedykolwiek odkryto – o szacunkowej masie 20 miliardów Słońc. Sama gromada w Phoenix jest ogromną gromadą składającą się z około 1000 galaktyk o łącznej masie około 2 biliardów Słońc.
Ale nawet ta gromada nie może konkurować z prawdopodobnie najbardziej masywnym obiektem, jaki kiedykolwiek odkryto: galaktyczną protogromadą znaną jako SPT2349.
„Trafiliśmy w dziesiątkę, znajdując tę konstrukcję” – powiedział Chapman, lider zespołu, który odkrył nowego rekordzistę. „Ponad 14 bardzo masywnych pojedynczych galaktyk znajdujących się w przestrzeni niewiele większej niż nasza Droga Mleczna”.
Ilustracja artystyczna przedstawiająca 14 galaktyk, które są w trakcie łączenia i ostatecznie utworzą rdzeń masywnej gromady galaktyk. Kredyty: NRAO/AUI/NSF; S. Dagnello. Gromada ta zaczęła się formować, gdy Wszechświat miał mniej niż półtora miliarda lat. Poszczególne galaktyki w tej gromadzie ostatecznie połączą się w jedną gigantyczną galaktykę, najbardziej masywną we Wszechświecie. A to dopiero wierzchołek góry lodowej, powiedział Chapman. Dalsze obserwacje wykazały, że cała struktura zawiera około 50 galaktyk satelitarnych, które w przyszłości zostaną wchłonięte przez galaktykę centralną. Poprzedni rekordzista, znany jako Gromada El Gordo, ma masę 3 biliardów Słońc, ale SPT2349 prawdopodobnie przewyższa tę masę co najmniej cztery do pięciu razy.
Fakt, że tak ogromny obiekt mógł powstać, gdy Wszechświat miał zaledwie 1,4 miliarda lat, zaskoczył astronomów, ponieważ modele komputerowe sugerowały, że powstawanie tak dużych obiektów trwałoby znacznie dłużej.
Biorąc pod uwagę, że ludzie zbadali jedynie niewielką część nieba, jest prawdopodobne, że jeszcze bardziej masywne obiekty mogą czaić się daleko we wszechświecie.
Niesamowite fakty
Czy zastanawiałeś się kiedyś, jak duży jest Wszechświat?
8. To jednak nic w porównaniu ze Słońcem.
Zdjęcie Ziemi z kosmosu
9. I to widok naszej planety z Księżyca.
10. To my z powierzchni Marsa.
11. I to widok Ziemi za pierścieniami Saturna.
12. A to jest słynna fotografia” Blada niebieska kropka”, na którym Ziemia jest fotografowana z Neptuna, z odległości prawie 6 miliardów kilometrów.
13. Oto rozmiar Ziemia w porównaniu do Słońca, który nawet nie mieści się całkowicie na zdjęciu.
Największa gwiazda
14. I to Słońce z powierzchni Marsa.
15. Jak powiedział kiedyś słynny astronom Carl Sagan, w kosmosie więcej gwiazd niż ziarenek piasku na wszystkich plażach Ziemi.
16. Jest ich wiele gwiazd znacznie większych od naszego Słońca. Spójrzcie tylko, jak małe jest Słońce.
Zdjęcie galaktyki Drogi Mlecznej
18. Ale nic nie może się równać z wielkością galaktyki. Jeśli zmniejszysz Słońce do wielkości leukocytu(białe krwinki) i zmniejszyć Galaktykę Drogi Mlecznej przy użyciu tej samej skali, Droga Mleczna byłaby wielkości Stanów Zjednoczonych.
19. Dzieje się tak dlatego, że Droga Mleczna jest po prostu ogromna. To właśnie tam znajduje się Układ Słoneczny.
20. Ale widzimy tylko bardzo dużo mała część naszej galaktyki.
21. Ale nawet nasza galaktyka jest malutka w porównaniu do innych. Tutaj Droga Mleczna w porównaniu do galaktyki IC 1011, który znajduje się 350 milionów lat świetlnych od Ziemi.
22. Pomyśl o tym, na tym zdjęciu wykonanym przez teleskop Hubble'a: tysiące galaktyk, z których każda zawiera miliony gwiazd i każda ma własne planety.
23. Oto jeden z galaktyka UDF 423, położona 10 miliardów lat świetlnych od nas. Patrząc na to zdjęcie, spoglądasz miliardy lat w przeszłość. Niektóre z tych galaktyk powstały kilkaset milionów lat po Wielkim Wybuchu.
24. Ale pamiętaj, że to zdjęcie jest bardzo, bardzo mała część wszechświata. To tylko niewielka część nocnego nieba.
25. Możemy z całą pewnością założyć, że gdzieś tak jest czarne dziury. Oto rozmiar czarnej dziury w porównaniu do orbity Ziemi.
Dzisiaj porozmawiamy o tym, że Ziemia jest mała i o rozmiarach innych ogromnych ciał niebieskich we Wszechświecie. Jakie są rozmiary Ziemi w porównaniu do innych planet i gwiazd Wszechświata.
Tak naprawdę nasza planeta jest bardzo, bardzo mała... w porównaniu do wielu innych ciał niebieskich, a nawet w porównaniu do tego samego Słońca, Ziemia to groszek (stokrotnie mniejszy promień i 333 tysiące razy mniejsza masa), a gwiazd jest razy, setki, tysiące (!!) razy więcej niż Słońca... W ogóle my, ludzie, a każdy z nas szczególnie, jesteśmy mikroskopijnymi śladami istnienia w tym Wszechświecie, atomami niewidzialnymi dla oczu stworzeń którzy mogliby żyć na ogromnych gwiazdach (teoretycznie, ale być może praktycznie).
Myśli z filmu na ten temat: wydaje nam się, że Ziemia jest duża, tak właśnie jest - dla nas, ponieważ sami jesteśmy mali, a masa naszego ciała jest niewielka w porównaniu ze skalą Wszechświata, niektórzy nigdy tego nie robili nawet przebywali za granicą i przez większość życia nie wyjeżdżali. Nie wiedzą prawie nic poza granicami domu, pokoju, a nawet Wszechświata. A mrówki myślą, że ich mrowisko jest ogromne, a my nadepniemy na mrówkę i nawet tego nie zauważymy. Gdybyśmy mieli moc zredukowania Słońca do rozmiarów białych krwinek i proporcjonalnego zmniejszenia Drogi Mlecznej, byłoby to na poziomie Rosji. Ale poza Drogą Mleczną istnieją tysiące, a nawet miliony i miliardy galaktyk... To w żaden sposób nie mieści się w ludzkiej świadomości.
Każdego roku astronomowie odkrywają tysiące (lub więcej) nowych gwiazd, planet i ciał niebieskich. Kosmos to niezbadany obszar i ile jeszcze galaktyk, gwiazd, układów planetarnych zostanie odkrytych i jest całkiem możliwe, że istnieje wiele podobnych układów słonecznych z teoretycznie istniejącym życiem. Rozmiary wszystkich ciał niebieskich możemy ocenić jedynie w przybliżeniu, a liczba galaktyk, układów i ciał niebieskich we Wszechświecie jest nieznana. Jednakże, w oparciu o znane dane, Ziemia nie jest najmniejszym obiektem, ale daleko mu do największego; istnieją tam gwiazdy i planety setki, tysiące razy większe!!
Największy obiekt, czyli ciało niebieskie, nie jest zdefiniowany we Wszechświecie, ponieważ możliwości człowieka są ograniczone, za pomocą satelitów i teleskopów możemy zobaczyć tylko niewielką część Wszechświata i nie wiemy, co tam jest , w nieznanej odległości i poza horyzontami... być może nawet większe ciała niebieskie niż te odkryte przez ludzi.
Zatem w Układzie Słonecznym największym obiektem jest Słońce! Jego promień wynosi 1 392 000 km, następnie Jowisz - 139 822 km, Saturn - 116 464 km, Uran - 50 724 km, Neptun - 49 244 km, Ziemia - 12 742,0 km, Wenus - 12 103,6 km, Mars - 6780,0 km itd.
Kilkadziesiąt dużych obiektów - planet, satelitów, gwiazd i kilkaset małych, to tylko te, które zostały odkryte, ale są i takie, które nie zostały odkryte.
Słońce jest większe od Ziemi w promieniu - ponad 100 razy, w masie - 333 tysiące razy. To są wagi.
Ziemia jest szóstym co do wielkości obiektem w Układzie Słonecznym, bardzo zbliżonym do skali Ziemi, Wenus, a Mars jest o połowę mniejszy.
Ziemia to ogólnie groszek w porównaniu ze Słońcem. A wszystkie inne planety, mniejsze, są dla Słońca praktycznie pyłem...
Jednak Słońce ogrzewa nas niezależnie od swojej wielkości i naszej planety. Czy wiedziałeś, czy wyobrażałeś sobie, stąpając stopami po śmiertelnej ziemi, że nasza planeta jest niemal punktem w porównaniu ze Słońcem? A zatem jesteśmy na nim mikroskopijnymi mikroorganizmami...
Ludzie mają jednak mnóstwo palących problemów i czasami nie ma czasu patrzeć poza ziemię pod nogami.
Jowisz jest ponad 10 razy większy od Ziemi, jest piątą planetą najdalej od Słońca (klasyfikowaną jako gazowy olbrzym wraz z Saturnem, Uranem i Neptunem).
Po gazowych olbrzymach Ziemia jest pierwszym po Słońcu największym obiektem w Układzie Słonecznym. potem przychodzą pozostałe planety ziemskie, Merkury po satelicie Saturna i Jowisza.
Planety ziemskie - Merkury, Ziemia, Wenus, Mars - to planety znajdujące się w wewnętrznym obszarze Układu Słonecznego.
Pluton jest około półtora razy mniejszy od Księżyca, dziś jest klasyfikowany jako planeta karłowata, jest dziesiątym ciałem niebieskim w Układzie Słonecznym po 8 planetach i Eris (planecie karłowatej w przybliżeniu podobnej wielkości do Plutona), składa się lodu i skał, o obszarze przypominającym Amerykę Południową, jest małą planetą, jednak ma większą skalę w porównaniu z Ziemią i Słońcem, Ziemia jest wciąż dwa razy mniejsza w proporcjach.
Na przykład Ganimedes jest satelitą Jowisza, Tytan jest satelitą Saturna - tylko 1,5 tys. Km mniej niż Mars i więcej niż Pluton i duże planety karłowate. Ostatnio odkryto wiele planet karłowatych i satelitów, a tym bardziej gwiazd, ponad kilka milionów, a nawet miliardów.
W Układzie Słonecznym jest kilkadziesiąt obiektów nieco mniejszych od Ziemi i o połowę mniejszych od Ziemi oraz kilkaset obiektów nieco mniejszych. Czy możesz sobie wyobrazić, ile rzeczy lata wokół naszej planety? Jednak stwierdzenie „lata wokół naszej planety” jest błędne, ponieważ z reguły każda planeta ma jakieś stosunkowo stałe miejsce w Układzie Słonecznym.
A jeśli w stronę Ziemi leci jakaś asteroida, to można nawet obliczyć jej przybliżoną trajektorię, prędkość lotu, czas zbliżenia się do Ziemi i przy pomocy określonych technologii i urządzeń (np. superpotężna broń atomowa w celu zniszczenia części meteorytu i w konsekwencji zmiany prędkości i toru lotu) zmienia kierunek lotu, jeśli planeta jest w niebezpieczeństwie.
Jest to jednak teoria; takie środki nie zostały jeszcze zastosowane w praktyce, ale odnotowano przypadki nieoczekiwanych spadków ciał niebieskich na Ziemię - na przykład w przypadku tego samego meteorytu z Czelabińska.
W naszym rozumieniu Słońce jest jasną kulą na niebie, w abstrakcji jest to rodzaj substancji, o której wiemy ze zdjęć satelitarnych, obserwacji i eksperymentów naukowców. Jednak wszystko, co widzimy na własne oczy, to jasna kula na niebie, która znika w nocy. Jeśli porównasz rozmiary Słońca i Ziemi, to będzie mniej więcej tyle samo, co samochodzik-zabawka i ogromny jeep, który zmiażdży samochód, nawet tego nie zauważając. Podobnie Słońce, gdyby miało choć trochę bardziej agresywną charakterystykę i nierealistyczną zdolność poruszania się, pochłonęłoby wszystko na swojej drodze, łącznie z Ziemią. Nawiasem mówiąc, jedna z teorii śmierci planety w przyszłości mówi, że Słońce pochłonie Ziemię.
Żyjąc w ograniczonym świecie, jesteśmy przyzwyczajeni wierzyć tylko w to, co widzimy i brać za pewnik tylko to, co jest pod naszymi stopami i postrzegamy Słońce jako kulę na niebie, która żyje dla nas, aby oświetlić ścieżkę zwykłym śmiertelnikom , aby nas ogrzać, aby w pełni wykorzystać Słońce, a pomysł, że ta jasna gwiazda niesie potencjalne niebezpieczeństwo, wydaje się absurdalny. I tylko nieliczni poważnie pomyślą, że istnieją inne galaktyki, w których znajdują się ciała niebieskie setki, a czasem tysiące razy większe niż te w Układzie Słonecznym.
Ludzie po prostu nie są w stanie pojąć w swoich umysłach, jaka jest prędkość światła, jak ciała niebieskie poruszają się we Wszechświecie, to nie są formaty ludzkiej świadomości...
Rozmawialiśmy o rozmiarach ciał niebieskich w Układzie Słonecznym, o rozmiarach dużych planet, powiedzieliśmy, że Ziemia jest szóstym co do wielkości obiektem w Układzie Słonecznym i że Ziemia jest sto razy mniejsza od Słońca (średnica) i 333 tysiące mas, jednak we Wszechświecie istnieją ciała niebieskie DUŻO większe od Słońca. A jeśli porównanie Słońca i Ziemi nie mieściło się w świadomości zwykłych śmiertelników, to fakt, że istnieją gwiazdy, w porównaniu z którymi Słońce jest kulą - jest dla nas tym bardziej niemożliwy.
Jednak według badań naukowych jest to prawdą. I to jest fakt, oparty na danych uzyskanych przez astronomów. Istnieją inne układy gwiezdne, w których istnieje życie planetarne podobne do naszego, czyli Układ Słoneczny. Przez „życie planet” nie mamy na myśli ziemskiego życia z ludźmi lub innymi stworzeniami, ale istnienie planet w tym systemie. Tak więc w kwestii życia w kosmosie - każdego roku, każdego dnia naukowcy dochodzą do wniosku, że życie na innych planetach jest coraz bardziej możliwe, ale pozostaje to jedynie spekulacjami. W Układzie Słonecznym jedyną planetą o warunkach zbliżonych do ziemskich jest Mars, ale planety innych układów gwiezdnych nie zostały w pełni zbadane.
Na przykład:
„Uważa się, że planety podobne do Ziemi najbardziej sprzyjają powstaniu życia, dlatego poszukiwania ich przyciągają szczególną uwagę opinii publicznej. Dlatego w grudniu 2005 roku naukowcy z Space Science Institute (Pasadena, Kalifornia) ogłosili odkrycie gwiazdy podobnej do Słońca, wokół której, jak się przypuszcza, formują się skaliste planety.
Następnie odkryto planety, które były tylko kilka razy masywniejsze od Ziemi i prawdopodobnie miały stałą powierzchnię.
Przykładem egzoplanet ziemskich są super-Ziemie. Według stanu na czerwiec 2012 roku odkryto ponad 50 superziemi.”
Te superziemie są potencjalnymi nosicielami życia we Wszechświecie. Chociaż jest to pytanie, ponieważ głównym kryterium klasy takich planet jest masa ponad 1 razy większa od masy Ziemi, jednak wszystkie odkryte planety krążą wokół gwiazd o mniejszym promieniowaniu cieplnym w porównaniu do Słońca, zwykle białych, czerwonych i pomarańczowe karły.
Pierwszą superZiemią odkrytą w ekosferze w 2007 roku była planeta Gliese 581 c w pobliżu gwiazdy Gliese 581. Planeta ta miała masę około 5 mas Ziemi „oddaloną od swojej gwiazdy o 0,073 jednostki astronomicznej”. e. i znajduje się w „strefie życia” gwiazdy Gliese 581. Później w pobliżu tej gwiazdy odkryto wiele planet, które dziś nazywane są układem planetarnym. Sama gwiazda ma niską jasność, kilkadziesiąt razy mniejszą niż Słońce. Było to jedno z najbardziej sensacyjnych odkryć w astronomii.
Wróćmy jednak do tematu wielkich gwiazd.
Poniżej zdjęcia największych obiektów Układu Słonecznego i gwiazd w porównaniu ze Słońcem, a następnie z ostatnią gwiazdą z poprzedniego zdjęcia.
Rtęć< Марс < Венера < Земля;
Ziemia< Нептун < Уран < Сатурн < Юпитер;
Jowisz< < Солнце < Сириус;
Syriusz< Поллукс < Арктур < Альдебаран;
Aldebarana< Ригель < Антарес < Бетельгейзе;
Betelgeza< Мю Цефея < < VY Большого Пса
Na tej liście znajdują się także najmniejsze gwiazdy i planety (jedyną naprawdę dużą gwiazdą na tej liście jest prawdopodobnie gwiazda VY Canis Majoris). Tych największych nie da się nawet porównać ze Słońcem, ponieważ Słońca po prostu nie będzie widać.
Jako jednostkę miary promienia gwiazdy przyjęto promień równikowy Słońca – 695 700 km.
Na przykład gwiazda VV Cephei jest 10 razy większa od Słońca, a pomiędzy Słońcem a Jowiszem za największą gwiazdę uważa się Wolf 359 (pojedyncza gwiazda w konstelacji Lwa, słaby czerwony karzeł).
VV Cephei (nie mylić z gwiazdą o tej samej nazwie z „przedrostkiem” A) - „Zaćmieniowa gwiazda podwójna typu Algol w konstelacji Cefeusza, która znajduje się w odległości około 5000 lat świetlnych od Ziemi. Składnik A jest siódmą co do wielkości gwiazdą znaną nauce pod względem promienia od 2015 roku i drugą co do wielkości gwiazdą w Galaktyce Drogi Mlecznej (po VY Canis Majoris).”
„Capella (α Aur / α Auriga / Alpha Aurigae) to najjaśniejsza gwiazda w konstelacji Woźnicy, szósta najjaśniejsza gwiazda na niebie i trzecia co do jasności na niebie półkuli północnej”.
Capella jest 12,2 razy większa od promienia Słońca.
Gwiazda polarna ma 30 razy większy promień niż Słońce. Gwiazda w konstelacji Małej Niedźwiedzicy, położona w pobliżu Bieguna Północnego świata, nadolbrzym klasy widmowej F7I.
Star Y Canes Venatici jest większa od Słońca o (!!!) 300 razy! (czyli około 3000 razy większy od Ziemi), czerwony olbrzym w konstelacji Psów Gończych, jedna z najchłodniejszych i najbardziej czerwonych gwiazd. A to jest dalekie od największej gwiazdy.
Na przykład gwiazda VV Cephei A ma promień 1050-1900 razy większy niż Słońce! A gwiazda jest bardzo interesująca ze względu na swoją niestałość i „wyciek”: „Jasność jest 275 000–575 000 razy większa. Gwiazda wypełnia płat Roche’a, a jej materia przepływa do sąsiedniego towarzysza. Prędkość wypływu gazu osiąga 200 km/s. Ustalono, że VV Cephei A jest zmienną fizyczną pulsującą z okresem 150 dni.”
Oczywiście większość z nas nie zrozumie informacji w kategoriach naukowych, choćby zwięźle – rozpalona do czerwoności gwiazda tracąca materię. Jego wielkość, siła i jasność są po prostu niemożliwe do wyobrażenia.
A więc 5 największych gwiazd we Wszechświecie (uznawanych za obecnie znane i odkryte), w porównaniu z którymi nasze Słońce to groszek i pyłek:
— Strzelec VX jest 1520 razy większy od średnicy Słońca. Nadolbrzym, hiperolbrzym, gwiazda zmienna w konstelacji Strzelca traci swoją masę z powodu wiatru gwiazdowego.
- Westerland 1-26 - około 1530-2544 razy większy od promienia Słońca. Czerwony nadolbrzym, czyli hiperolbrzym, „znajduje się w gromadzie gwiazd Westerland 1 w gwiazdozbiorze Ołtarza”.
— Gwiazda WOH G64 z konstelacji Doradus, czerwony nadolbrzym typu widmowego M7,5, znajduje się w sąsiedniej galaktyce Wielkiego Obłoku Magellana. Odległość do Układu Słonecznego wynosi około 163 tysiące lat świetlnych. lata. 1540 razy większy niż promień Słońca.
— NML Cygnus (V1489 Cygnus) ma 1183–2775 razy większy promień niż Słońce, - „gwiazda, czerwony hiperolbrzym, znajduje się w gwiazdozbiorze Łabędzia”.
— Tarcza UY jest 1516 - 1900 razy większa od promienia Słońca. Obecnie największa gwiazda w Drodze Mlecznej i we Wszechświecie.
„UY Scuti to gwiazda (hiperolbrzym) w konstelacji Tarczy. Znajduje się w odległości 9500 sv. lat (2900 szt.) od Słońca.
Jest to jedna z największych i najjaśniejszych znanych gwiazd. Według naukowców promień UY Scuti jest równy 1708 promieniom Słońca, średnica wynosi 2,4 miliarda km (15,9 AU). W szczycie pulsacji promień może osiągnąć 2000 promieni słonecznych. Objętość gwiazdy jest około 5 miliardów razy większa od objętości Słońca.
Z tej listy widzimy, że istnieje około stu (90) gwiazd znacznie większych od Słońca (!!!). I są gwiazdy w skali, w której Słońce jest plamką, a Ziemia nawet nie jest pyłem, ale atomem.
Faktem jest, że miejsca na tej liście są rozmieszczone zgodnie z zasadą dokładności w określaniu parametrów, masy, są w przybliżeniu większe gwiazdy niż UY Scuti, ale ich rozmiary i inne parametry nie zostały ustalone z całą pewnością, jednak parametry ta gwiazda może pewnego dnia stanąć pod znakiem zapytania. Jest oczywiste, że istnieją gwiazdy 1000-2000 razy większe od Słońca.
Być może wokół niektórych z nich istnieją lub tworzą się układy planetarne i kto zagwarantuje, że nie może tam być życia... lub że nie ma go teraz? Nie było go lub nigdy nie będzie? Nikt... Za mało wiemy o Wszechświecie i Przestrzeni.
Tak, i nawet z gwiazd pokazanych na zdjęciach - ostatnia gwiazda - VY Canis Majoris ma promień równy 1420 promieniom Słońca, ale gwiazda UY Scuti w szczycie pulsacji ma około 2000 promieni Słońca i podobno są tam gwiazdy większych niż 2,5 tys. promieni słonecznych. Nie sposób sobie wyobrazić takiej skali; są to naprawdę pozaziemskie formaty.
Oczywiście ciekawym pytaniem jest - spójrzcie na pierwsze zdjęcie w artykule i na ostatnie zdjęcia, na których jest wiele, wiele gwiazd - jak tak wiele ciał niebieskich może w miarę spokojnie współistnieć we Wszechświecie? Nie ma eksplozji, zderzeń tych samych nadolbrzymów, bo niebo z tego, co dla nas widać, roi się od gwiazd... Tak naprawdę to tylko wniosek zwykłych śmiertelników, którzy nie rozumieją skali Wszechświata - widzimy zniekształcony obraz, ale tak naprawdę jest tam miejsca dla wszystkich i być może dochodzi do eksplozji i zderzeń, ale to po prostu nie prowadzi do śmierci Wszechświata, a nawet części galaktyk, ponieważ odległość od gwiazdy gwiazdorstwo jest ogromne.