Нереальная реальность - Кананин Андрей (электронные книги бесплатно TXT) 📗
Прошло 20 минут после Большого Взрыва. Вещество начинает наполнять Вселенную. Помимо водорода и гелия образуются следы первичных тяжёлых металлов, вплоть до бора.
Прошло 70 тысяч лет после Большого Взрыва. Материя начинает доминировать над излучением. Вселенная существенно охладилась и перешла в газообразное состояние. Именно эту крайнюю для нас эпоху мы различаем в виде реликтового излучения.
Прошло 380 тысяч лет после Большого Взрыва. Температура упала до 3 000 градусов Кельвина. Интенсивно формируются атомы. Вселенная стала прозрачной.
Прошло 150 миллионов лет после Большого Взрыва. Во Вселенной доминирует реликтовое излучение, водород и гелий. Однако, сложных структур и источников света пока что нет. Космос выглядит тёмным.
Прошёл миллиард лет после Большого Взрыва. Вещество сгруппировалось в протогалактики. Появляются первые плотные и яркие объекты – квазары. Образуются звёзды, происходит постоянный синтез элементов тяжелее гелия – углерода, кислорода и азота. Температура Вселенной составляет 18 градусов Кельвина. Начали взрываться сверхновые, обогащая окружающее пространство элементами с атомным весом выше железа. С этого момента Вселенная приобретает современный вид. Она продолжает расширяться и охлаждаться.
Прошло 13.7 миллиарда лет после Большого Взрыва – наша эпоха. Вселенная включает в себя весь окружающий мир, со всем разнообразием форм материи и энергии. Та её часть, которую можно изучать, называется наблюдаемой Вселенной. В настоящий момент космическое пространство окончательно охладилось, и его температура составляет 2.7 градуса Кельвина, то есть всего на три градуса выше абсолютного нуля. Учёные убеждены, что во всей Вселенной работают одинаковые фундаментальные физические законы.
С момента Большого Взрыва в космосе сформировалась своя иерархия. Отдельные звёзды сгруппированы в галактики, галактики в скопления, а те – в сверхскопления галактик.
Наблюдаемая Вселенная содержит около 100 млрд. галактик. Общее число звёзд в космосе – 1 000 000 000 000 000 000 000. Число огромное, хотя, смотря с чем сравнивать. Примерно такое же количество молекул содержится в глотке воды.
В целом Вселенная очень пустая. В среднем в четырёх кубических метрах пространства содержится всего один атом водорода.
Соседние галактики разделяет около 3 млн. световых лет. На первый взгляд, кажется, что максимально удалённый от нас объект находится примерно на расстоянии в 14 млрд. световых лет. Эта дистанция, которую свет был способен преодолеть с момента Большого Взрыва. На самом деле, такие расчёты неверны.
Дело в том, что Вселенная расширяется. Следовательно, многие объекты располагаются значительно дальше обозначенного выше предела. С момента эпохи свободного испускания фотонов реликтового излучения Вселенная расширилась в 1 292 раза. Расстояние от Земли до «края» наблюдаемой Вселенной сегодня составляет 46.5 млрд. световых лет во всех направлениях. Соответственно, если представить наш мир в виде огромной сферы, то её современный диаметр составляет около 93 млрд. световых лет. Поэтому, иногда встречающееся даже в научной литературе, утверждение, что расстояние до самой далёкой галактики чуть больше 13 млрд. световых лет – ошибочно.
Самым значимым фактом, описывающим природу Мироздания, является именно тот, что Вселенная расширяется. Он означает, что пространство не является жёсткой, неподвижной сущностью. Оно эластично и как бы растягивает космические объекты друг от друга. Расширение Вселенной не является разлётом галактик в пустом пространстве. Это динамическое изменение самой структуры пространства. В рассматриваемом случае отсутствует движение «чего-то в чём-то».
Кстати, сей факт также подразумавает, что удалённые галактики могут двигаться от нас быстрее скорости света. Но сказанное не противоречит специальной теории относительности Эйнштейна. В нашем случае двигаются не галактики. Расширяется само пространство, подобно резине. И скорость этого расширения может быть сверхсветовой.
Свет от какой-либо очень далёкой галактики может вообще никогда не долететь до Земли. Это происходит, когда расширение пространства увеличивает расстояние, которое свету ещё предстоит пролететь до нас, быстрее, чем сама скорость света. Именно тогда, несмотря на то, что галактика реально существует во Вселенной, у нас нет никакой возможности когда-либо её увидеть.
Нам повезло, что на небольших, человеческих масштабах ядерные, электромагнитные и гравитационные силы легко побеждают глобальную силу пространственного расширения. Поэтому разбегаются только удалённые друг от друга галактики, а не отдельные звёзды, планеты и атомы в вашем теле.
Через 100 млрд. лет галактики разбегутся настолько далеко друг от друга, что астрономы будущего изрядно поломают себе голову над вопросом о том, почему космос столь компактен и пустынен. Ведь на их небе можно будет наблюдать всего одну огромную галактику в абсолютно тёмном пространстве.
Мы с вами живём в особую эпоху эволюции Вселенной, в период её наибольшего расцвета и красоты.
Может сложиться обманчивое впечатление, что поскольку все галактики однонаправленно разлетаются от нас, то мы находимся в «центре мира». Это не так. Если бы мы занимали особое положение в космосе, то физические условия в удалённых областях пространства отличались бы от окружающих нас. Но космос очень однороден и выглядит одинаково во всех направлениях. В нём каждая галактика может считаться «центром». Справедливости ради стоит сказать, что если бы мы действительно жили в некоем избранном космическом регионе, то никак не смогли бы распознать этот факт.
Глава 10. Галактики
Логично предположить, что первые звёзды, зародившиеся в космосе, под воздействием сил гравитации стали объединяться в скопления – галактики. Удивительно, но это совершенно не так. Современные астрономические данные показывают, что первые протогалактики сформировались не позднее 400 тыс. лет после Большого Взрыва, то есть раньше, чем появились первые звёзды. Прообразы звёздных скоплений возникли в самом начале существования Вселенной. Как ни парадоксально это звучит, галактики старше самих звёзд, их образующих.
Наилучшим образом процесс формирования галактик объясняет теория инфляции. Их появление было предопределено ещё изначальными квантовыми возмущениями в процессе инфляционного расширения. Можно сказать, что именно тогда обозначился базовый каркас крупномасштабной структуры космоса.
Много позже в тех областях Вселенной, где плотность вещества была немного выше средней, гравитация начала стягивать избытки материи в локальные регионы. Изменение плотности в ограниченной области зарождающегося пространства неизбежно приводило к образованию микроскопических комочков материи. Внутри этих сгустков по мере их охлаждения начал конденсироваться газ. Вокруг этих мизерных неоднородностей происходил процесс гравитационного сжатия и образования газовых туманностей. Потом возникли звёзды, а туманности стали галактиками.
Когда под воздействием сил гравитации вещество концентрировалось в ограниченных областях, оно изначально немного вращалось, поскольку обладало небольшой величиной кинетического момента. Поэтому, самым естественным образом сформировались вращающиеся дискообразные структуры. Сегодня это огромные звёздные семейства.
Типичная галактика в миллиард раз массивнее и в миллиард раз ярче Солнца.
Исходя из этого объяснения, следует вывод о том, что все звёздные скопления должны быть примерно похожи друг на друга. Но это совсем не так. До сих пор остаётся загадкой, почему многообразие галактических структур настолько велико.
Все галактики можно условно разделить по геометрической форме на три вида: спиральные, эллиптические и «неправильные». В наблюдаемой Вселенной 77% составляют спиральные галактики, 20% – эллиптические и всего 3% – «неправильные».
По времени образования эллиптические галактики относятся к ранним, а спиральные и «неправильные» к поздним. Однако, самыми первыми галактиками во Вселенной были именно спиральные и «неправильные». Потом в процессе своей эволюции они постепенно слились в эллиптические.
