55

Немного о космосе. Часть первая.

В своё время я прочла множество статей, книг и посмотрела не один десяток документальных фильмов о космосе, потому я хочу рассказать о некоторых теориях понятным для простых обывателей языком.
Если вам понравится, то я продолжу выкладывать подобные посты.

Наверное, самая известная теория космологии - теория большого взрыва. Слышал о ней, пожалуй, каждый, но далеко не все знают, что она из себя представляет.
Но для того, чтобы понять теорию большого взрыва, нужно знать и понимать множество других теорий, я предлогаю по кусочкам собрать картину.

Часть первая.

Начнём с рождения звёзд.
В космическом пространстве содержится множество веществ, химических элементов и частиц, со временем, под действием закона всемирного тяготения, все эти частицы притягиваются друг к другу. (Закон всемирного тяготения гласит: "два тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной произведению масс этих тел и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними." Звучит не очень понятно, но суть в том, что все частицы притягиваются друг к другу, чем они ближе, тем быстрее они друг к другу притянутся.) Проходит огромное количество времени прежде чем они сформируют разряженное облако, а затем, под действием закона всемирного тяготения, облако станет шаром.
Так как закон всемирного тяготения действует всегда, то частицы начинают давить друг на друга, образуя внутри звезды среду, благоприятную для термохимических реакций (высокое давление и высокую температуру), вследствие чего, звезду начинает распирать изнутри, не позволяя закону всемирного тяготения сжимать ее.
Так звезда живет в равновесии достаточно долго, однако, из-за термохимических реакций легкие газы превращаются в более тяжелые вещества и больше не могут использоваться звездой, как топливо. Звезду перестаёт распирать изнутри и ее вновь начинает сжимать закон всемирного тяготения.
Коллапс (Гравитационный коллапс — катастрофически быстрое сжатие массивных тел под действием гравитационных сил. Гравитационным коллапсом может заканчиваться эволюция звёзд с массой свыше трёх солнечных масс.) продолжается до тех пор пока из-за повышения температуры и давления не возобновляются термоядерные реакции с гелием, вследствие чего, звезда начинает разбухать и превращается в красного гиганта, ну, или в сверхновую звезду. (Сверхновая звезда или вспышка сверхновой — явление, в ходе которого звезда резко увеличивает свою яркость на 4—8 порядков (на 10-20 звёздных величин) с последующим сравнительно медленным затуханием вспышки.)
Дальнейшее развитие событий зависит от того какого размера звезда.
Дело в том, что у каждого физического объекта есть его гравитационный радиус, и чем больше объект, тем больше его гравитационный радиус (радиус Шварцшильда). Если сжать объект до его гравитационного радиуса, то плотность этого объекта становится бесконечной и объект превратится в чёрную дыру.
Чем больше объект, тем меньше нужно потратить усилий на то, чтобы он стал чёрной дырой, например, чтобы Земля стала чёрной дырой, ее нужно сжать до размеров монетки, а чтобы Солнце, то до диаметра в 6 километров. Потому у Солнца вероятность стать чёрной дырой гораздо больше, чем у Земли (но, естественно, даже массы Солнца недостаточно для того, чтобы оно стало чёрной дырой).

Если вам хочется, чтоб я продолжила свое повестование, то напишите.
Надеюсь, что все было понятно и доступно, если остались вопросы, касательно этой части моего рассказа, то пишите.

Прикладываю две картинки: первая - термохимические реакции, вторая - Крабовидная туманность, разлетающиеся остатки взрыва сверхновой, произошедшего почти 1000 лет назад.

Немного о космосе. Часть первая. Космос, Теория большого взрыва, Рождение звезды, Длиннопост
Немного о космосе. Часть первая. Космос, Теория большого взрыва, Рождение звезды, Длиннопост

Найдены дубликаты

+12
В космическом пространстве содержится множество веществ, химических элементов и частиц.

Из плечей у меня растёт: голова, то во что я ем, то на чём ношу шапку.


со временем, под действием закона всемирного тяготения, все эти частицы притягиваются друг к другу. (Закон всемирного тяготения гласит: "два тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной произведению масс этих тел и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними." Звучит не очень понятно, но суть в том, что все частицы притягиваются друг к другу, чем они ближе, тем быстрее они друг к другу притянутся.)

Притягиваются, тяготения, притягиваются, притягиваются, притянутся... вот это звучит не очень понятно


термохимических реакций

термоядерных, ну так, если что


Так как закон всемирного тяготения действует всегда...
...и ее вновь начинает сжимать закон всемирного тяготения.

...


Давайте я расскажу вам о той каше которая наболела у меня в голове...

Иллюстрация к комментарию
+4

Дело в том, что у каждого физического объекта есть его гравитационный радиус, и чем больше объект, тем больше его гравитационный радиус (радиус Шварцшильда). Если сжать объект до его гравитационного радиуса, то плотность этого объекта становится бесконечной и объект превратится в чёрную дыру.


Спасибо. Посмеялся. над качественными формулировками. 

+4

Безграмотное школьное изложение по мотивам популярных статей, в которых автор поняла чуть более, чем нихрена.

+14

Дерьмо. Не пишите больше. У вас нет самого основого в научном тексте - логики. Начала про Большой Взрыв, а потом - ПОЧЕМУ-ТО! - про образование звезд. Звёзды начали образовыаться очень задолго после Большого Взрыва. Зачем писать про Большой Взрыв, а рассказывать о совсем другом?


Но это были ещё цветочки. Самая красивая "ягодка" из говна - это термин "термохимические реакции". В звёздах происходят термоЯДЕРНЫЕ реакции, а это - абсолютно разные вещи.

В общем, авторКА не имеет ни хуя знаний в физике и астрономии, просто откуда-то спиздила пару кусов текста.


Выпилить нахуй и забыть.

ещё комментарии
+2

звезда начинает разбухать и превращается в красного гиганта, ну, или в сверхновую звезду

Тут можно было бы подумать, что это одно и то же. Вы бы перефразировали.



Чем больше объект, тем меньше нужно потратить усилий на то, чтобы он стал чёрной дырой, например, чтобы Земля стала чёрной дырой, ее нужно сжать до размеров монетки, а чтобы Солнце, то до диаметра в 6 километров. Потому у Солнца вероятность стать чёрной дырой гораздо больше, чем у Земли (но, естественно, даже массы Солнца недостаточно для того, чтобы оно стало чёрной дырой).

Ну что вы пишете - ни у Солнца, ни у тем более - Земли, нет никаких шансов стать чёрной дырой. У вас сначала - "вероятность стать чёрной дырой", потом уже дописываете, что массы недостаточно.


И в принципе "потратить усилий" - как-то странно звучит. Вы бы хоть написали про то, что препятствует коллапсу - про вырожденную материю, про принцип запрета Паули...


Вот потратили бы чуть побольше времени на пост - получилось бы неплохо.

+1

Первый раз я думал, что "термохимические" - просто описка. Но это во всей статье так...

раскрыть ветку 1
0

Олигофрен списывал у имбецила. Будущее российской науки!.

+1

У вас ошибка на картинке: между углеродом и кислородом должен быть не неон, а азот.

раскрыть ветку 5
0

нет это вы ошибаетесь, таки неон

раскрыть ветку 4
0
С чего вдруг, если у него больший атомный номер, чем у кислорода? У вас там реакции деления идут, что ли?
раскрыть ветку 3
0

И.С.Шкловский Звезды.Рождение ,Жизнь и Смерть.Актуально.

0

Вот, например, Робинсон, тоже ввернул популярно про рождение Луны. https://txt.fyi/+/4585636f/

-3

Крайне интересная статься. О сложных вещах понятным языком. Жду продолжения от Вас.

-3

У меня 1С-ный сервак Antares назывался. Но это я к нику ТС

А так все серваки так или иначе имели названия связанные с космосом:

Oberon

Altair

Saturn

Phobos

Rhea

Sunrise

Pandora

Orion

Nebula

Prometheus

-4
Подписался. Жду продолжения.
раскрыть ветку 1
0
Не стоит. Посмотрите лучше "Космос. Пространство и время" и "Свет и Тима. Свет/тьма". Вот где сложные вещи очень просто описаны и показаны
-5
Норм... Яб не отказался от поста подлинее.
раскрыть ветку 2
+4

Читай мой - та же тема, но лучше (на мой нескромный взгляд):

Вот тебе про звёды:

https://pikabu.ru/story/vskryivaem_trupyi_zvyozd_6471670


Вот тебе про большой взрыв:

https://pikabu.ru/story/pravdyi_i_krivdyi_teorii_bolshogo_vz...

0

Я б.

-6

Пеши исчо

ещё комментарии
Похожие посты
278

Каждая черная дыра содержит новую вселенную

Каждая черная дыра содержит новую вселенную Вселенная, Черная дыра, Материя, Антиматерия, Теория большого взрыва, Космос, Астрономия, Видео, Длиннопост

Наша Вселенная может существовать внутри черной дыры. Это может звучать странно, но на самом деле это может быть лучшим объяснением того, как началась Вселенная, и что мы наблюдаем сегодня. Эта теория разрабатывалась последние несколько десятилетий небольшой группой физиков.


Несмотря на общий успех концепции, существуют известные нерешенные вопросы со стандартной Теорией Большого Взрыва, которая предполагает, что Вселенная начиналась как бесконечно малая точка, содержащая бесконечно высокую концентрацию вещества, увеличившуюся в размере до того, что мы наблюдаем сегодня. Теория инфляции, сверхбыстрого расширения пространства, предложенного в последние десятилетия, заполняет многие важные детали, например, почему небольшие сгустки в концентрации вещества в ранней Вселенной объединяются в большие небесные тела, такие как галактики и скопления галактик.


Но эти теории оставляют нерешенными основные вопросы. Например: с чего начался большой взрыв? Что вызвало окончание инфляции? Каков источник таинственной темной энергии, которая, очевидно, заставляет вселенную ускорять свое расширение?


Идея о том, что наша Вселенная полностью заключена в черную дыру, дает ответы на эти и многие другие вопросы. Это устраняет понятие физически невозможных особенностей в нашей вселенной. И она опирается на две основные теории в физике.


Первая - это общая теория относительности, современная теория гравитации. Она описывает Вселенную в самых больших масштабах. Любое событие во Вселенной происходит как точка в пространстве и времени или пространстве-времени. Массивный объект, такой как Солнце, искажает или «искривляет» пространство-время, как тяжелый шар для боулинга, продавливающий натянутую эластичную ткань. Гравитационное «углубление» от Солнца изменяет движение Земли и других планет, вращающихся вокруг нее. Солнечное притяжение планет ощущается нами как сила гравитации.


Вторая - квантовая механика, которая описывает Вселенную в самых маленьких масштабах, таких как уровень атома. Однако квантовая механика и общая теория относительности в настоящее время являются отдельными теориями; физики стремились объединить их в единую теорию «квантовой гравитации» для адекватного описания важных явлений, включая поведение субатомных частиц в черных дырах.


Адаптация общей теории относительности 1960-х годов, названная теорией гравитации Эйнштейна-Картана-Сиама-Киббла, учитывает эффекты квантовой механики. Это не только обеспечивает шаг к квантовой гравитации, но и приводит к альтернативной картине Вселенной. Это изменение общей теории относительности включает в себя важное квантовое свойство, известное как спин. Частицы, такие как атомы и электроны, обладают вращением или внутренним угловым моментом, аналогичным вращающемуся на льду фигуристу.


По этой аналогии спины в частицах взаимодействуют с пространством-временем и наделяют его свойством, называемым «скручиванием». Чтобы понять это скручивание, представьте пространство-время не как двумерное полотно, а как гибкий одномерный стержень. Сгибание стержня соответствует искривлению пространства-времени, а вращение стержня соответствует пространственно-временному кручению. Если стержень тонкий, его можно согнуть, но трудно понять, вращается он или нет.


Но кручение пространства-времени будет значительным, не говоря уже о заметном, в ранней Вселенной или в черных дырах. В этих экстремальных условиях торсионное пространство-время проявится как сила отталкивания, которая противодействует силе притяжения, возникающей в результате искривления пространства-времени. Как и в стандартной версии общей теории относительности, очень массивные звезды в конечном итоге коллапсируют в черные дыры: области пространства, из которых ничто не может вырваться, даже свет.


Вот как должно было происходить кручение в начальные мгновения нашей Вселенной. Первоначально гравитационное притяжение из искривленного пространства преодолевало отталкивающие силы кручения, служа для концентрации вещества в более мелких областях пространства. Но в конечном итоге скручивание станет очень сильным и не позволит материи сжаться в точку бесконечной плотности; материя достигла бы состояния чрезвычайно большой, но конечной плотности. Поскольку энергия может быть преобразована в массу, чрезвычайно высокая гравитационная энергия в этом чрезвычайно плотном состоянии вызовет интенсивное воспроизводство частиц, значительно увеличивая массу внутри черной дыры.


Увеличение числа частиц со спином приведет к более высоким уровням кручения пространства-времени. Отталкивающее скручивание остановило бы коллапс и создало бы «большой отскок», похожий на сжатый пляжный мяч, который вылетает наружу. Быстрая отдача после такого большого скачка могла быть тем, что привело к нашей расширяющейся Вселенной. Результат этой отдачи соответствует наблюдениям за формой, геометрией и распределением массы Вселенной.


В свою очередь, торсионный механизм предлагает удивительный сценарий: каждая черная дыра создаст новую детскую вселенную внутри. Если это правда, то первая материя в нашей Вселенной пришла откуда-то еще. Таким образом, наша собственная Вселенная может быть внутренней частью черной дыры, существующей в другой вселенной. Точно так же, как мы не можем видеть, что происходит внутри черных дыр в космосе, любые наблюдатели в родительской вселенной не могли видеть, что происходит в нашей.


Движение вещества через границу черной дыры, называемое «горизонтом событий», будет происходить только в одном направлении, обеспечивая направление времени, которое мы воспринимаем как движение вперед. Следовательно, направление стрелки времени в нашей Вселенной будет унаследовано через кручение от родительской вселенной.


Кручение также может объяснить наблюдаемый дисбаланс между веществом и антивеществом во вселенной. Из-за кручения материя распалась бы в знакомые электроны и кварки, и антиматерия распалась бы в «темную материю», таинственную невидимую форму материи, которая, кажется, составляет большинство материи во Вселенной.


Наконец, кручение может быть источником «темной энергии», таинственной формы энергии, которая пронизывает все пространство и увеличивает скорость расширения Вселенной. Геометрия с кручением естественным образом производит «космологическую постоянную», своего рода добавленную внешнюю силу, которая является самым простым способом объяснить темную энергию. Таким образом, наблюдаемое ускоряющееся расширение Вселенной может оказаться самым сильным доказательством кручения.


И так, кручение обеспечивает теоретическую основу для сценария, в котором внутренняя часть каждой черной дыры становится новой вселенной. Это также представляется в качестве средства решения ряда основных проблем современной теории гравитации и космологии.


Физикам все еще нужно объединить теорию Эйнштейна-Картана-Сиамы-Киббла в полной мере с квантовой механикой в квантовую теорию гравитации. Решая некоторые важные вопросы, это поднимает новые собственные. Например, что мы знаем о родительской вселенной и черной дыре, в которой находится наша собственная вселенная? Сколько слоев родительских вселенных у нас будет? Как мы можем проверить, что наша Вселенная живет в черной дыре?


Последний вопрос потенциально может быть исследован: поскольку все звезды и, следовательно, черные дыры вращаются, наша Вселенная унаследовала бы ось вращения родительской черной дыры как «предпочтительное направление». Недавно, правда, были получены данные исследований более 15 000 галактик о том, что в одном полушарии Вселенной больше спиральных «левосторонних» галактик или вращающихся по часовой стрелке, тогда как в другом полушарии больше «правосторонних» или вращающихся против часовой стрелки. Но в любом случае включение кручения в геометрию пространства-времени является правильным шагом к успешной теории космологии.


Перевод статьи Every Black Hole Contains a New Universe Никодема Поплавски (Nikodem Poplawski), которые является одним из авторов описанного исследования.

Каждая черная дыра содержит новую вселенную Вселенная, Черная дыра, Материя, Антиматерия, Теория большого взрыва, Космос, Астрономия, Видео, Длиннопост

Никодем Поплавский демонстрирует «торнадо в трубе». Верхняя бутылка - черная дыра, соединенные шейки - червоточина, а нижняя бутылка - растущая вселенная на только что сформированной другой стороне червоточины. (Фото: Indiana University)

Показать полностью 1 1
445

Рождение двойной системы из хаоса задачи трёх тел

Многие объекты в космосе формируют двойные системы - будь то астероиды вроде Ultima Thule, который был сфотографирован New Horizons в начале этого года, звёзды вроде Сириуса, или чёрные дыры, вроде тех, чьи слияния вызывают гравитационные волны, детектируемые Ligo.
Причина этого в том, что системы из двух тел устойчивы - задача двух тел была решена ещё Кеплером и сводится к тому, что тела движутся по эллиптическим орбитам вокруг общего центра масс. Системы же из трёх и более тел практически неизбежно оказываются хаотичными, что доказал Пуанкаре, то есть нестабильны. Такие системы движутся иррегулярно, что рано или поздно приводит к распаду на более простые составные части вплоть до образования двойных систем. Гифка иллюстрирует такой процесс распада системы трёх тел, с рождением одной двойной.

Рождение двойной системы из хаоса задачи трёх тел Космос, Рождение звезды, Гифка, Задача трех тел, Теория хаоса
805

Правды и кривды теории Большого взрыва.

Речь пойдёт о теории Большого взрыва (нет, не о сериале). Наверняка, почти каждый слышал про эту теорию, однако мало кто вдавался в детали. В этом посте я постараюсь осветить важные моменты этой теории, а также указать на её слабые места.

Правды и кривды теории Большого взрыва. Большой взрыв, Космос, Наука, Теория большого взрыва, Реликтовое излучение, Длиннопост, Перевод

Теория Большого взрыва уходит корнями в глубокое прошлое. Среди философов и позднее – религиозных деятелей шёл спор, была ли Вселенная всегда (как утверждал Аристотель) или у неё было начало (что больше устраивало ранних иудеев). В 1225 году в своём трактате «О свете и о начале форм», английский теолог Роберт Гроссетест описывал рождение Вселенной во взрыве с последующей кристаллизацией материи, из которой образовались звёзды и планеты, заняв своё место на небесных сферах вокруг Земли. В 18 веке Эразм Дарвин (дед более известного Чарльза Дарвина) описывал циклически расширяющуюся, а затем – сжимающуюся вселенную. Эдгар По в своей «Эврика. Поэма в прозе», описал начало Вселенной из «первозданной частицы… по божьей воле». Согласно По, «божья воля» проявилась в расталкивающей силе, разделившей первозданную частицу на атомы. Атомы распределились в пространстве, после чего расталкивание прекратилось, и началось притяжение, в результате которого материя начала собраться в звёзды и планеты.


В начале 20 века с использованием спектроскопии удалось обнаружить красное смещение в спектрах удалённых «спиральных туманностей» (тогда их ещё не называли галактиками). На то время было сложно объяснить это явление, так как считалось, что небесные объекты размещены во вселенной более-менее стационарно.


Красное смещение первым объяснил, не Эдвин Хаббл, а Жорж Леметр (католик и иезуит). Его объяснение гласило: Вселенная не статична, а расширяется. Через два года американец Эдвин Хаббл повторил открытие и выявил закономерность, согласно которой величина красного смещения возрастает пропорционально расстоянию до объекта, это открытие назвали законом Хаббла.

Правды и кривды теории Большого взрыва. Большой взрыв, Космос, Наука, Теория большого взрыва, Реликтовое излучение, Длиннопост, Перевод

В 1931 году Леметр предложил «гипотезу первобытного атома», от взрыва которого и началась Вселенная. Сам термин «Большой взрыв» (Big bang) создал, по иронии судьбы, противник теории взрыва, Фред Хойл, который предлагал альтернативное объяснение красного смещения в своей теории стационарной вселенной. Согласно ней, между разлетающимися галактиками постоянно создаётся новая материя. Хойл выступал с лекциями по третьему каналу Би-Би-Си, и, высмеивая теорию своего оппонента, ввернул фразу «…эта идея большого взрыва» (that ‘big bang’ idea).


Две теории конкурировали между собой. Обе теории могли объяснить происхождение вселенной, но теория стационарной вселенной не могла объяснить её текущее состояние. Почему, например, квазары и радиогалактики наблюдаются астрономами гораздо чаще только на больших от нас расстояниях, а рядом с нами их нет. Наконец, в 1964 году, произошло открытие, окончательно похоронившее теорию стационарной вселенной и буквально перевернувшее мир физики. Сотрудники лаборатории Белла Арно Пензиас и Роберт Вилсон при помощи такой вот рупорной антенны занимались поиском источников радиоизлучения, которые потенциально могли навредить космическим спутникам:

Правды и кривды теории Большого взрыва. Большой взрыв, Космос, Наука, Теория большого взрыва, Реликтовое излучение, Длиннопост, Перевод

При калибровке установки они никак не могли избавиться от «шума» – статических помех. Куда бы они ни направляли свою антенну, отовсюду они получали помехи в микроволновом диапазоне электромагнитного излучения. Такой сигнал могло бы излучать тело, имеющее температуру 2,7 Кельвин (это чуть выше абсолютного нуля). Сигнал можно было получить с любого направления, он был буквально везде, будто бы источник этого излучения находился на внутренней стороне сферы, в центре которой мы находимся? Что же за источник у этого «света»?


Все, наверное, видели лампу накаливания или нагретый докрасна металл (например, в тостере). Это не отражённый свет, этот свет испускается самими атомами вещества (подробнее о механизме см. Как выглядит атом?). Учёные пользуются термином «абсолютно чёрное тело» – это идеализированная модель объекта, который поглощает всё электромагнитное излучение, падающее на него, не отражая ничего, и может испускать только собственный свет, длина волны которого зависит только от его температуры. Если построить график интенсивности излучения такого тела, в зависимости от его нагрева, то получится что-то вроде этого:

Правды и кривды теории Большого взрыва. Большой взрыв, Космос, Наука, Теория большого взрыва, Реликтовое излучение, Длиннопост, Перевод

Свой спектр теплового излучения, в той или иной степени походящий на спектр излучения абсолютно чёрного тела, имеет любой объект в нашей Вселенной. Если мы опустим температуру тела до 2,7 К, то пик интенсивности сдвинется из видимого диапазона в микроволновый, а спектр в точности совпадёт со спектром наблюдаемого радиоастрономами излучения. И когда я говорю «в точности», это не фигура речи. Спектр открытого излучения в действительно в точности совпадал с математической идеальной моделью.


Мы знаем, что вселенная пуста, там ничего нет, что могло бы иметь температуру, да к тому же ещё и вполне определённую температуру 2,7 К. Почему открытое излучение вообще имело тепловой спектр?


Так было открыто реликтовое микроволновое излучение. По сути, Пензиас и Вилсон «увидели свет» от Большого взрыва – процесс, в ходе которого сформировались первые атомы во Вселенной около 13,5 миллиардов лет назад.


Мы знаем, что вселенная расширяется, это подтверждается красным смещением в спектре удалённых от нас объектов. Чем дальше объект от нас, тем длиннее волна дошедшего до нас излучения.

Правды и кривды теории Большого взрыва. Большой взрыв, Космос, Наука, Теория большого взрыва, Реликтовое излучение, Длиннопост, Перевод

Единственное объяснение этому в рамках общей теории относительности – то, что расширяется само пространство. Чем больше расстояние, пройдённое светом, тем больше его волна будет «растянута». Мы можем использовать уравнения общей теории относительности (ОТО) и «отмотать» время назад, чтобы построить модель ранней вселенной. Согласно ОТО, получается, что когда-то вселенная умещалась в точку бесконечно малого размера – сингулярность, в момент времени t = 0, гипотетическое начало существования нашего мира.


Не все космологи склонны слепо доверять ОТО в данном случае. Дело в том, что, хотя данная теория с успехом объясняет наблюдаемые явления и предсказывает результаты научных экспериментов, она не в состоянии смоделировать квантовое состояние гравитации в этот первичный момент времени. Мы знаем, что на каком-то моменте нашей «перемотки» времени, чистая ОТО начнёт давать неверные предсказания, так как состояние вселенной на тот момент времени выйдет за рамки сферы применимости ОТО. Эти ограничения давно известны физикам и не являются чем-либо выдающимся, так что не спешите кричать о том, что Эйнштейн был неправ. Мы можем достоверно судить о состоянии Вселенной после Большого взрыва только с определённого момента.


С точностью мы можем сказать, что когда-то Вселенная была очень плотной, очень горячей, а также – непрозрачной. Где-то в возрасте 370 тыс. лет она была оранжевого цвета. В эту эпоху она была наполнена плазмой из хаотично движущихся заряженных частиц и имела температуру в несколько тысяч градусов. Это слишком большая температура для того, чтобы электроны и протоны могли сформироваться в атомы. Эта плазма излучала свет (как и любое другое нагретое вещество), однако, фотоны этого света не могли распространяться далеко из-за большой плотности вещества. Испускаемые фотоны просто сталкивались с каким-либо электроном и, либо снова поглощались, либо отскакивали как бильярдные шары. Внутри этой плазмы была практически нулевая видимость.


Но Вселенная расширялась, а плазма, соответственно, постепенно охлаждалась и настал момент, когда её температура опустилась ниже 3000 К.

Правды и кривды теории Большого взрыва. Большой взрыв, Космос, Наука, Теория большого взрыва, Реликтовое излучение, Длиннопост, Перевод

Цветовая температура в 3000 К соответствует оранжевому цвету. Забавно, что художники считают более «тёплыми» цвета лампочек слева и более «холодными» – справа, хотя физически дела обстоят совсем наоборот.


При этой температуре, наконец, смогли образоваться нейтральные атомы, и свободных электронов практически не осталось. Плазма превратилась в горячий газ, а вселенная впервые стала прозрачной для электромагнитного излучения. Испущенные в этот миг фотоны уже не встречали на своём пути препятствий, и устремились во все стороны сразу. Свет этих фотонов путешествует и по сей день, но первоначально оранжевый, он со временем всё больше и больше подвергался действию красного смещения, его спектр краснел, затем перешёл в инфракрасную область спектра, а затем – в микроволновую. К настоящему моменту этот свет «остыл» до 2,7 К и фиксируется только при помощи радиотелескопа.


На рисунке ниже показаны карты реликтового излучения, где микроволновый диапазон сдвинут область видимого спектра. Надо иметь в виду, что хотя излучение и показано на подобных иллюстрациях контрастными цветами, в действительности, разница между самым холодным пятном и самым горячим составляет всего 0,8 мкК (восемь миллионных долей градуса).


Вы тоже можете увидеть его, просто включив ненастроенный телевизор. Около 1% помех на экране вашего телевизора вызваны фоновым реликтовым излучением.

Правды и кривды теории Большого взрыва. Большой взрыв, Космос, Наука, Теория большого взрыва, Реликтовое излучение, Длиннопост, Перевод

Важность открытия реликтового излучения огромна для теории Большого взрыва. Наличие этого излучения можно объяснить только тем, что когда-то Вселенная была меньше, плотнее и горячее, чем сейчас.


Неравномерность излучения (пусть и выражающиеся в температурах порядка одной тысячной градуса) позволяют судить о «местах», где сформировались звёзды, галактики и галактические скопления. Чем дальше мы смотрим в космическое пространство, тем моложе эпоха, которую мы наблюдаем. Мы можем наблюдать первые галактики, сформировавшиеся сразу после Большого взрыва. Теория подсказывает нам, что мы должны наблюдать бурные процессы столкновений и слияний галактик, богатых веществом для образования звёзд, но бедных в части тяжёлых элементов, образующихся только в результате взрывов сверхновых (см. Вскрываем трупы звёзд). И астрономы наблюдают в точности такую же картину, что и предсказывает теория. Самые дальние галактики, образовавшиеся в первые 5% времени существования вселенной, выглядят совершенно не так, как галактики, более близкие к нам. Вселенная определённо эволюционирует!


Если теория Большого взрыва верна, видимая «рябь» в волнах реликтового излучения должна нести в себе «отпечаток» распределения материи в момент, когда фотоны реликтового излучения отправились в путь, и такой же рисунок должен повторяться в распределении галактик на небе.


В рамках большого Слоановского цифрового обзора неба SDSS-III (Sloan Digital Sky Survey-III) в 2014 был проведён спектроскопический обзор барионных колебаний (BOSS/ Baryon Oscillation Spectroscopic Survey). Были измерены незначительные повторяющиеся изменения плотности галактик на расстоянии до шести миллиардов световых лет от Земли (что соответствует красному смещению 0,7), когда возраст Вселенной был равен примерно половине текущего. Эти волны, вариации плотности галактик известны как барионные акустические колебания. В определённом смысле, мы можем не только «видеть» большой взрыв, но и «слышать» его.

Правды и кривды теории Большого взрыва. Большой взрыв, Космос, Наука, Теория большого взрыва, Реликтовое излучение, Длиннопост, Перевод

https://www.nanowerk.com/news2/space/newsid=35104.php


Все эти эксперименты пока что позволили нам узнать, что происходило во Вселенной, начиная с «возраста» примерно в 400 тыс. лет, и заканчивая настоящим моментом (примерный возраст Вселенной – 13,5 млрд. лет).


Используя эксперименты на ускорителях и моделируя раннюю Вселенную, мы можем с уверенностью предсказать её развитие и в непрозрачную эпоху. В возрасте нескольких секунд Вселенная была гораздо горячее, чем звёздное ядро. В таком состоянии она находилась примерно 20 минут. В этот период активно проходил первичный нуклеосинтез – формировались ядра первых атомов.


Теория Большого взрыва позволяет нам предсказать температуру и длительность этой фазы. Мы можем судить об этом по наблюдаемому распределению водорода и гелия в наблюдаемой Вселенной (водород ~75%, гелий-4 ~25, дейтерий и гелий-3 меньше 0,01%). Именно столько гелия должно было синтезироваться за 20 минут времени.


Условия ранней вселенной, которые мы смогли повторить на Земле в Большом адронном коллайдере, позволяют нам с уверенностью судить о развитии Вселенной, начиная с возраста 10⁻³² секунды, когда вся наблюдаемая Вселенная была размером с песчинку. Мы смогли убедиться, что наши модели по-прежнему работают и при таких высоких энергиях.


При температурах порядка 1 квадриллиона градусов, поле Хиггса перестаёт работать. Поле Хиггса даёт частицам их массу покоя, и если его убрать, то частицы-переносчики слабого фундаментального взаимодействия – бозоны W⁺, W⁻ и Z⁰ становятся неотличимы от фотонов. Это означает, что слабое и электромагнитное взаимодействия при таких условиях объединяются в одно – электрослабое. Период времени, когда такие условия имели место, называется электрослабая эпоха.


Эти условия мы ещё можем воспроизвести, на БАК, но когда температура превышает 10²⁹ К и возрасте Вселенной 10⁻³⁸ секунды, наша уверенность в чём-либо заканчивается, так как воспроизвести подобные условия на Земле мы не можем.


Мы можем только предполагать, что на этом этапе электрослабое взаимодействие и сильное ядерное взаимодействие так же объединяются в одно. Существует несколько идей того, как это могло бы происходить, и все эти теории получили общее название теории великого объединения. По правде говоря, их проще назвать гипотезами, так как неизвестно, какая из них верна (если вообще среди них есть верные). Для их проверки требуются уровни энергии, в триллионы раз превышающие те, что мы могли достичь в Большом адронном коллайдере. Может, оно и к лучшему, что подобная энергия нам пока недоступна.


Отмотаем время ещё немного, до возраста 10⁻⁴² секунды. В этот момент, видимая нам Вселенная имела размеры 10⁻²⁰ диаметра протона – этот размер называется Планковской длиной (1,6⋅10⁻³⁵ м). И на этом рубеже, вся известная нам физика попросту перестаёт существовать. Общая теория относительности вступает в серьёзный конфликт с квантовой механикой, так как четвёртое фундаментальное взаимодействие – гравитация начинает выдавать в уравнениях одну сингулярность за другой.


Для объяснения того, что происходило в этот момент нам необходима теория квантовой гравитации, которую ещё называют «Теорией Всего», так как в её рамках действительно можно будет объяснить любой наблюдаемый процесс во Вселенной.


Вернёмся снова к моменту, когда Вселенная стала прозрачной. Её возраст составляет примерно 400 тыс. лет, её размер примерно в 1000 раз меньше её текущих размеров. Как уже было сказано, мы можем наблюдать последний свет большого взрыва в виде реликтового микроволнового излучения, однако учёным до сих пор непонятно, почему его температура настолько равномерна – она колеблется в пределах одной стотысячной градуса, будто бы всё вещество в остывающей Вселенной было тщательно перемешано. Все мы видели, как сливки смешиваются с кофе со временем, даже если их специально не перемешивать, но проблема в том, что, основываясь только на уравнениях ОТО, у расширяющейся Вселенной не было времени на то, чтобы так перемешаться до настолько однородного уровня.


Чтобы две подсвеченные области на рисунке могли прийти к тепловому равновесию, должно быть «что-то», что бы переместилось от одной области к другой и не передало энергию. Но ничто в этом мире, даже свет, не успело бы пройти данное расстояние за отведённое моделью время.

Правды и кривды теории Большого взрыва. Большой взрыв, Космос, Наука, Теория большого взрыва, Реликтовое излучение, Длиннопост, Перевод

Даже если мы возьмём вселенную, размером с песчинку и возраст вселенной 10⁻³² сек., и возьмём фотон, испущенный у одного края этой песчинки, затем применим скорость расширения вселенной и умножим всё это на 400 тыс. лет, то мы поймём, что фотон просто не успевает долететь до противоположного края. Расстояние между краями нашей «песчинки» будет увеличиваться быстрее скорости света. Иными словами, противоположные края Вселенной всегда находились вне горизонта частиц друг друга. Проблему так и назвали «Проблемой горизонта».


Единственным на сегодняшний день объяснением данной проблемы является гипотеза о том, что Вселенная была изначально достаточно малого размера, чтобы «перемешаться» как следует и достичь однородности, а затем резко раздуться в размерах со скоростью, которая значительно превышает скорость, предсказанную ОТО. Данная теория получила название «инфляционная модель».


Идея в том, что Вселенная началась с субатомных размеров, имела достаточно времени, чтобы прийти к термодинамическому равновесию, а затем вошла в стадию экспоненциального взрывного роста в размерах (инфляции), в ходе которого увеличилась по меньшей мере в 10²⁶ раз, после чего расширение замедлилось до текущих темпов. Таким образом, её края были вырваны из конусов причинно-следственных связей друг друга. Данная идея объясняет Проблему горизонта, однако оставляет вопросы относительно того, что послужило причиной взрывного роста и почему потом этот рост замедлился. Тем не менее, инфляционная модель настолько хорошо объясняет столько всего, что большинство космологов соглашается с тем, что что-то подобное должно было иметь место, хотя никаких свидетельств этому нет.


В этом свете Теорию Большого взрыва стоит рассматривать не как теорию образования нашей Вселенной, а как теорию объясняющую период расширения от субатомных размеров до космических. Некоторые аспекты данной теории имеют настолько жёсткие подтверждения, что не оставляют сомнений в верности «общей картины», однако, как и у любой теории, у Теории Большого взрыва есть границы применимости. Может быть, мы сможем дополнить эту теорию, а может – процесс познания Вселенной проведёт нас гораздо дальше Большого Взрыва.


В завершении я хочу развеять несколько распространённых заблуждений, которые встречаются у людей, поверхностно знакомившихся с теорией большого взрыва:


Миф: Теория Большого взрыва описывает начало существования нашей Вселенной. На самом деле, сама теория Большого взрыва ничего не говорит о непосредственном рождении Вселенной. Текущая концепция подразумевает существование энергии, времени и пространства, и не объясняет их происхождения.


Миф: Большой взрыв был «крохотным». Многие, пытаясь визуализировать большой взрыв (я – не исключение), пытаются сравнивать Большой взрыв с повседневными объектами. Это сравнение, однако, верно только в части Наблюдаемой Вселенной, а не всей Вселенной.


Миф: Закон Хаббла нарушает специальную теорию относительности. Действительно, дальние галактики удаляются от нас быстрее скорости света. Однако, специальная теория относительности применима только к движению сквозь пространство. В данном случае, расширяется само пространство.


Миф: Красное смещение удаляющихся галактик вызвано эффектом Доплера. Астрономы часто ссылаются на космологическое красное смещение, будто это обычный эффект Доплера. Хотя они схожи по своему действию, у них разный механизм. Доплеровское красное смещение основано на специальной теории относительности, которая не принимает во внимание расширение пространства. Космологическое же красное смещение основано на общей теории относительности, которая учитывает расширение. Для относительно близких к нам галактик, они могут показаться идентичными, однако, если пытаться описать красное смещение далёких галактик эффектом Доплера, можно прийти к неверному результату.

Показать полностью 8
146

Существует ли у Вселенной центр?

Существует ли у Вселенной центр? Космос, Вселенная, Теория большого взрыва, Видео, Длиннопост

Наша Вселенная началась с Большого Взрыва, но это не означает, что мы правильно ее себе нарисовали. Большинство из нас представляют это как настоящий взрыв: когда все начинается с горячего и плотного, а потом остывает и охлаждается, пока отдельные фрагменты разлетаются все дальше и дальше. Но это же вообще не соответствует действительности. Поэтому и рождается вопрос: а есть ли у Вселенной центр? Действительно ли космическое фоновое излучение одинаково удалено от нас, куда ни посмотри? Ведь если Вселенная расширяется, должно же это расширение было с чего-то начинаться?


Давайте на мгновение задумаемся о физике взрыва и какой была бы наша Вселенная, если бы с него началась.

Существует ли у Вселенной центр? Космос, Вселенная, Теория большого взрыва, Видео, Длиннопост
Первые этапы взрыва во время ядерного испытания «Тринити», спустя 16 миллисекунд после взрыва. Вершина огненного шара на высоте 200 метров. 16 июля 1945 года

Взрыв начинается в точке и быстро расширяется наружу. Самый быстро движущийся материал выходит наружу быстрее всего, а значит и распространяется быстрее всего. Чем дальше вы от центра взрыва, тем меньше материала вас догонит. Плотность энергии снижается по мере течения времени, но дальше от взрыва она падает быстрее, потому что на окрестностях энергетический материал более разреженный. Независимо от того, где вы находитесь, вы всегда будете в состоянии — если вас не уничтожит — реконструировать центр взрыва.

Существует ли у Вселенной центр? Космос, Вселенная, Теория большого взрыва, Видео, Длиннопост
Крупномасштабная структура Вселенной меняется с течением времени, поскольку крошечные дефекты растут и образуют первые звезды и галактики, а затем сливаются с образованием больших, современных галактик, которые мы видим сегодня. Чем дальше вы смотрите, тем моложе Вселенная.

Но это не та Вселенная, которую мы видим. Вселенная выглядит одинаково на больших и малых расстояниях: те же плотности, те же энергии, те же галактики и т. п. Далекие объекты, которые удаляются от нас на больших скоростях, не совпадают возрастом с объектами, которые расположены ближе к нам и движутся с меньшими скоростями; они кажутся моложе. И на большом удалении объектов становится не меньше, а больше. И если мы посмотрим на то, как движется все во Вселенной, мы увидим, что несмотря на то, что мы видим на десятки миллиардов световых лет, мы реконструировали центр прямо там, где находимся.

Существует ли у Вселенной центр? Космос, Вселенная, Теория большого взрыва, Видео, Длиннопост
Сверхскопление Ланиакея, на котором положение Млечного Пути отмечено красным, представляет всего лишь одну миллиардную долю объема наблюдаемой Вселенной. Если Вселенная началась со взрыва, Млечный Путь был бы точно в центре.

Означает ли это, что мы, из всех триллионов галактик во Вселенной, оказались в центре Большого Взрыва? И что изначальный «взрыв» был настроен именно таким образом — с нерегулярными, неоднородными плотностями энергии, «точками отсчета» и загадочным свечением в 2,7 К — чтобы мы оказались в его центре? Как щедро было бы со стороны Вселенной настроить себя таким образом, чтобы мы оказались в этой невероятно нереалистичной точке на старте.

Существует ли у Вселенной центр? Космос, Вселенная, Теория большого взрыва, Видео, Длиннопост
Во время взрыва в космосе внешний материал будет удаляться быстрее всего, а значит, именно он будет быстрее всего демонстрировать другие свойства, удаляясь от центра, поскольку будет быстрее терять энергию и плотность.

Но общая теория относительности подсказывает нам, что это не взрыв, а расширение. Вселенная началась с горячего, плотного состояния и расширялась именно ее ткань. Существует заблуждение, что это должно было начинаться с одной точки, но нет. Целая область имела такие свойства — заполненная веществом, энергией и пр. — и затем в действие вступала просто вселенская гравитация.

Эти свойства были одинаковыми везде и всюду — плотность, температура, число галактик и т. п. Но если бы мы могли это увидеть, мы обнаружили бы свидетельства развивающейся Вселенной. Поскольку Большой Взрыв происходил сразу и везде определенное время назад в некой области пространства, а эта область — все, что мы можем видеть, если смотрим с нашей точки зрения — мы видим область пространства, которая не слишком отличается от нашей собственной позиции в прошлом. Это сложно понять, но вы постарайтесь.

Существует ли у Вселенной центр? Космос, Вселенная, Теория большого взрыва, Видео, Длиннопост
Смотреть назад на большие космические расстояния — как смотреть назад во времени. Прошло 13,8 миллиарда лет с Большого Взрыва там, где мы сейчас есть, но Большой Взрыв также происходил и в других местах. Свет, путешествующий во времени от тех галактик, означает, что мы видим удаленные регионы, какими они были в прошлом.

Галактики, свет которых добирался до нас миллиард лет, видны для нас такими, какими они были миллиард лет назад; галактики, которые проявляются нам спустя десять миллиардов лет, выглядят такими, какими они были именно такое время назад. 13,8 миллиарда лет назад Вселенная была полна излучения, а не вещества, и когда впервые сформировались нейтральные атомы, это излучение никуда не делось, остыло и прошло через красное смещение из-за расширения Вселенной. То, что мы видим как космический микроволновый фон, не только послесвечение Большого Взрыва, но его видно из любой точки Вселенной.


У Вселенной не обязательно будет центр. То, что мы называем «областью» пространства, в которой произошел Большой Взрыв, может быть и бесконечностью. Если центр и есть, он может быть буквально где угодно, и мы об этом не знали бы, потому что наблюдаем недостаточно Вселенной, чтобы получить полную информацию. Нам нужно было бы увидеть край, фундаментальную анизотропию (когда разные направления выглядят по-разному) в температурах и числах галактик, а наша Вселенная на самых больших масштабах кажется одинаковой везде и во всех направлениях.

Существует ли у Вселенной центр? Космос, Вселенная, Теория большого взрыва, Видео, Длиннопост

Не существует места, с которого Вселенная начала расширяться, есть время, когда Вселенная начала расширяться. Именно это и являл собой Большой Взрыв: состояние, в которое перешла вся наблюдаемая Вселенная в определенный момент. Именно поэтому вглядываться во всех направлениях означает смотреть назад во времени. Именно поэтому во всех направлениях Вселенная однородна. Именно поэтому нашу историю космической эволюции можно проследить настолько, насколько наши обсерватории могут видеть.


Возможно, Вселенная имеет конечную форму и размер, но если это и так, то эта информация нам недоступна. Часть наблюдаемой нами Вселенной конечна, и эта информация в ней не заключена. Если вы представляете себе Вселенную как воздушный шар, буханку хлеба или что-нибудь еще по аналогии, не забывайте, что мы можем получить доступ лишь к крошечной части настоящей Вселенной. Все, что мы видим, это ее небольшая часть. И будь она конечной или бесконечной, она не перестает расширяться и разуплотняться.

Источник

Показать полностью 5 1
79

Цветок южного неба: панорама эмиссионной туманности Киля

Цветок южного неба: панорама эмиссионной туманности Киля Рождение звезды, Туманность, Космос

Она является гигантской областью звездообразования (её размер составляет 300 световых лет), удалённой от нас на 7500 световых лет. Здесь рождается, живёт и умирает множество звёзд. Туманность содержит в себе несколько звёздных скоплений и большие запасы газа. Потоки излучения и ударные волны сформировали рельеф газопылевых облаков. Левее центра фото можно заметить небольшую туманность Замочная Скважина, рядом с которой находится знаменитая сверхтяжёлая двойная звёздная система Эта Киля общей массой около 180 масс Солнца.
Автор: T. A. Danks


Параметры фото:
Taking Camera: FLI 11002 Siding Spring, Australia, Jan, 2018, @-25C

Imaging: OTA Takahashi FSQ106

Equivalent focal length and ratio: 530mm @ f/5.0

Mount: SB Paramount PME

Guiding: MMOAG/SBIG STi

HaRGB Total Integration Time Per Panel 2h 33m: Ha 3x15 min, R12x3 min, G12x3 min, B12x3 min, Astrodon E series Filters. All Binned 1X1

Acquisition: iTelescope.net

Calibration and Stacking: iTelescope.net and PixInsight

Processed: PixInsight, Adobe Photoshop CS4 and iTelescope.net
Качество

Любители космоса, подписывайтесь :)

Показать полностью
99

10 фактов о теории Большого взрыва

Если вы спросите ученого, с чего началась Вселенная, то вероятнее всего услышите о Большом взрыве. Да, наша Вселенная, полная звезд и галактик, которые разделены огромной пустотой, не всегда была такой.

Сначала она была горячей, плотной и однородной, заполненной материей и излучением — без всяких галактик, звезд и даже атомов, — а потом долго расширялась и остывала.


13,8 млрд лет назад того, что есть сейчас, не было и в помине, а выяснили мы это буквально за последние сто лет. Но даже при нынешнем обилии информации есть огромное количество нюансов, которые многие люди — и даже ученые — не совсем понимают.


Представляем 10 самых занимательных фактов о теории Большого взрыва.


В 1915 году общая теория относительности Эйнштейна перевернула представления о гравитации и стала продолжением теории Ньютона. Теория Эйнштейна предсказала:


орбитальное движение Меркурия с такой точностью, которой не могла позволить теория Ньютона;


гравитационное отклонение света, что было подтверждено в 1919 году;


существование гравитационных волн, которые были обнаружены всего несколько месяцев назад.


Но в то же время теория указывала, что Вселенная, заполненная материей и статичная, то есть не изменяющаяся с течением времени, была бы нестабильной.


Когда в 1927 году бельгийский священник и ученый Джордж Леметр выдвинул идею о том, что пространственно-временная структура Вселенной, которая раньше была более сжатой, плотной и однородной, может расширяться, Эйнштейн написал ему: «Vos calculs sont corrects, mais votre physique est abominable», что значит «ваши расчеты верны, но в физике вы ничего не смыслите».



2. Открытие Хабблом расширения Вселенной заставило ученых взглянуть на теорию Большого взрыва всерьез

10 фактов о теории Большого взрыва Космос, Теория большого взрыва, Вселенная, Интересное, Длиннопост

Хотя задолго до Эйнштейна многие ученые считали, что спиральные туманности в небе — это далекие галактики, подобные нашей, лишь в 1920-е годы Эдвин Хаббл доказал, что это действительно так, и более того, чем дальше находится галактика, тем быстрее она удаляется от нас.

Это открытие — закон Хаббла, описывающий расширение Вселенной, — привело к очень простому выводу касательно теории Большого взрыва: если сейчас Вселенная расширяется, то когда-то она точно была меньше и плотнее!



3. Теория Большого взрыва появилась еще в 1922 году, но в течение многих лет ее никто не принимал всерьез

10 фактов о теории Большого взрыва Космос, Теория большого взрыва, Вселенная, Интересное, Длиннопост

Советский физик Александр Фридман предложил эту концепцию еще в 1922 году, но тогда Эйнштейн его раскритиковал. Он осудил и работу Леметра в 1927 году, и даже после открытия Хаббла в 1929 году представление о том, что когда-то Вселенная была меньше, плотнее и однороднее, оставалось лишь причудливой идеей.

Однако Леметр пошел дальше и заявил, что красное смещение галактик можно объяснить как раз расширением пространства и что должен был быть некий «момент творения», который потом назвали «первичный атом» или «космическое яйцо».



4. К теории стали относиться серьезно в 1940-х, когда на ее основе удалось сделать ряд важных предсказаний

10 фактов о теории Большого взрыва Космос, Теория большого взрыва, Вселенная, Интересное, Длиннопост

Джордж Гамов, американский ученый, принявший идеи Леметра, понял, что если Вселенная расширяется, значит, длина волны света со временем увеличивается, следовательно, Вселенная остывает. И если сейчас она остывает, то раньше была горячее.

Экстраполируя это изменение температуры в прошлое, он понял, что когда-то температура была слишком высокой для образования нейтральных атомов, а до того — даже для существования атомных ядер.


Затем, пока Вселенная расширялась и остывала, в ней должны были формироваться самые легкие элементы, и уже потом — первые нейтральные атомы. Если теория верна, в первые моменты существования Вселенная должна была представлять собой «первичный огненный шар».


Гамов предположил, что в космическом пространстве можно обнаружить следы этого состояния — холодное излучение с температурой всего на несколько градусов выше абсолютного нуля.

10 фактов о теории Большого взрыва Космос, Теория большого взрыва, Вселенная, Интересное, Длиннопост

В 40-х, 50-х и даже 60-х годах XX века главной космологической моделью считалась теория стационарной Вселенной: к тому времени ядерная физика подтвердила, что большинство атомов появилось из умерших звезд, а не из этой ранней плотной горячей материи. В своем выступлении на BBC в 1949 году Хойл сказал:

«Была одна идея о том, что Вселенная возникла конечное время назад в результате одного-единственного мощного взрыва, и что наблюдаемое расширение является следствием этого взрыва. Как по мне, эта идея большого взрыва казалась совершенно неудовлетворительной еще до того, как тщательные проверки показали, что она ведет к серьезным противоречиям».

10 фактов о теории Большого взрыва Космос, Теория большого взрыва, Вселенная, Интересное, Длиннопост

В 1964 году американские радиоастрономы Арно Пензиас и Роберт Вилсон работая с микроволновой рупорной антенной в лабораториях Белла, обнаружили в атмосфере источник шумового сигнала, который шел отовсюду разом.

Не опознав в нем реликтовое излучение Большого взрыва, они предположили, что дело в антенне и попытались устранить этот «шум». Когда стало ясно, что ничего не помогает, ученым пришлось забраться в саму антенну, где они обнаружили голубиные гнезда. Но даже когда голубиный помет был смыт, сигнал остался.


Стало ясно, что открытие подтверждает предсказания Гамова, и модель Большого взрыва стала основной научной концепцией происхождения Вселенной. Это делает Пензиаса и Вилсона единственными учеными-лауреатами Нобелевской премии, которым на пути к своему открытию пришлось убирать птичий помет.



7. Теория Большого взрыва позволяет нам проследить историю образования во Вселенной звезд, галактик и скалистых планет

10 фактов о теории Большого взрыва Космос, Теория большого взрыва, Вселенная, Интересное, Длиннопост

Если Вселенная сначала была горячей, плотной и однородной, то при расширении она стала остывать, образовались атомные ядра и нейтральные атомы, а потом потребовалось огромное количество времени, чтобы гравитация сделала свое дело и притянула объекты друг к другу.

На то, чтобы образовались первые звезды, ушло 50−100 млн лет; на первые галактики — 150−250 млн; галактикам размером с Млечный Путь понадобились миллиарды лет, а для появления первых каменистых планет нескольким поколениям звезд пришлось возникнуть, израсходовать свое ядерное топливо и взорваться во вспышке сверхновой.


Возможно, не случайно именно сейчас, через 13,8 млрд лет после Большого взрыва, у нас есть возможность изучать Вселенную — ровно столько времени требуется, чтобы на скалистых мирах могла возникнуть жизнь!



8. Колебания реликтового излучения говорят о том, насколько однородной была структура Вселенной в начале Большого взрыва

10 фактов о теории Большого взрыва Космос, Теория большого взрыва, Вселенная, Интересное, Длиннопост

Сейчас температура реликтового излучения равна всего 2,725 К, однако как видно на картинке ниже, величина отклонения совсем ничтожна — около 100 микрокельвинов. Тот факт, что реликтовое фоновое излучение имеет небольшие отклонения определенной величины, говорит о том, что Вселенная была равномерна в степени 1 к 30000, но именно отклонения дали начало формированию структур — звезд, галактик и т. д.— которые мы наблюдаем сегодня.

10 фактов о теории Большого взрыва Космос, Теория большого взрыва, Вселенная, Интересное, Длиннопост

Заманчиво, конечно, пытаться проследить это горячее, плотное, расширяющееся пространство вплоть до момента сингулярности, как 89 лет назад это сделал Леметр.

Однако сегодня мы можем наблюдать ряд эффектов — возникших из-за флуктуаций в первичном огненном шаре — которые говорят о том, что сингулярности могло и не быть; модель космической инфляции предполагает, что вся наша Вселенная появилась из небольшой области пространства, которое существовало задолго до Большого взрыва, а затем начало расширяться с растущей скоростью.


Верна ли эта модель, пока неизвестно, но, так или иначе, наука все дальше и дальше продвигается назад во времени, и конца этому движению пока не видно.

10 фактов о теории Большого взрыва Космос, Теория большого взрыва, Вселенная, Интересное, Длиннопост

Теория Большого взрыва рассказывает нам о соревновании между гравитацией, которая пыталась сжать обратно расширяющуюся Вселенную, и изначальным расширением, которое старалось растащить все части в стороны.

Но Большой взрыв сам по себе ничего не говорит о том, чем все закончится; для этого нам нужно узнать, из чего состоит вся Вселенная. Существование темной энергии обнаружили всего 18 лет назад, и тогда стало ясно, что расширение не просто победит, но самые удаленные галактики будут разлетаться от нас со все растущей скоростью.


Темная энергия не сулит нам ничего, кроме холода и одиночества. Но если в самом начале во Вселенной было хоть немногим больше материи или излучения, чем то, что мы наблюдаем сегодня, то судьба наша может сложиться совершенно иначе!


ИСТОЧНИК

Показать полностью 9
Похожие посты закончились. Возможно, вас заинтересуют другие посты по тегам: