The universe что это за космический объект
Невозможно представить: какие объекты во Вселенной самые большие и где они находятся
Вселенная огромна, и в ней много огромных объектов. Планеты, звезды, галактики и их скопления простираются на расстояния, которые сложно представить. «Хайтек» рассказывает о самых больших из них.
Читайте «Хайтек» в
Мы знаем, что Земля — не самая большая планета во Вселенной, относительно рядом с нами есть газовые гиганты Юпитер и Сатурн. Но и Солнце — тоже не самая массивная звезда в космосе, по сравнению с некоторыми — просто карлик. Млечный Путь, наша галактика, тоже не такая уж большая. Так кого же действительно называют космическими гигантами?
Самая большая туманность
Туманность Тарантул — самая большая из известных и самая активная область звездообразования в нашем галактическом районе. Она простирается на 1 800 световых лет и находится на расстоянии 170 000 световых лет от Земли в Большом Магеллановом Облаке.
Это один из самых известных и активных звездных «питомников» — в его красивых складках из газа и пыли рождаются молодые звезды. особенно активная область находится в центре туманности, в скопление звезд R136.
Самая большая галактика
Самая большая галактика из всех известных на сегодняшний день — IC 1101. Последние наблюдения показали, что ее размер составляет около 5,6–6 млн световых лет. Сравните: диаметр Млечного Пути всего 100 000 световых лет. Если разместить IC 1101 там, где сейчас находится Млечный Путь, ее край достигнет нашего соседа, галактики Андромеды.
IC 1101 находится в созвездии Дева, в котором количество звезд превышает 100 трлн единиц. Расстояние от Земли до космического гиганта — 1,04 млрд световых лет.
Самая большая экзопланета
Когда объект GQ Lupi b впервые нашли в 2005 году, астрономы сильно удивились. Планета вращается вокруг молодой звезды на огромном расстоянии — оно в 2,5 раза больше, чем между Плутоном и Солнцем. Этот объект-компаньон был похож как на планету, так и коричневый карлик (разновидность маленькой звезды — «Хайтек»).
Последующие наблюдения не прояснили ситуацию, но сегодня ученые предполагают, что радиус GQ Lupi b в примерно в 3,5 раза больше, чем у Юпитера. Это значит, что если это экзопланета, то она самая большая из когда-либо обнаруженных.
Самая большая звезда
Когда речь идет о самой большой звезде, тут все непросто. Большинство звезд являются переменными — это значит, что они изменяют свою яркость, радиус, и эффективную температуру на протяжении почти всей жизни. До 2020 года самой большой звездой считалась UY Scuti (UY Щита) — это гипергигантская звезда, чей радиус примерно в 1 700 раз больше, чем у Солнца. Если бы кто-нибудь поместил UY Щита в центр Солнечной системы, ее край простирался бы сразу за орбиту Юпитера. Газ и пыль, исходящие от звезды, простирались бы еще дальше — за орбиту Плутона.
Однако по уточненным данным, не она является самой большой звездой, с 2020 года этот титул принадлежит Stephenson 2-18.
Это яркий красный сверхгигант или гипергигант, член звездного скопления Стивенсон 2. Также это один из самых ярких холодных сверхгигантов. Его радиус составляет 2 158 солнечных, а излучаемый свет сравним с тем, который испускает 440 000 Солнц.
Самая большая черная дыра
Считается, что сверхмассивные черные дыры находятся в центре каждой галактики, даже нашей. Их масса в миллионы раз превышает солнечную, а самая большая из них — TON 618. На фоне гигантов это самый внушительный объект — черная дыра в 66 млрд тяжелее Солнца.
TON 618 находится в созвездии Гончих Псов и достаточно далеко от нас — на расстоянии 10,37 млрд световых лет от Земли.
Самый крупный одиночный объект
Когда возраст Вселенной составлял лишь десятую часть от нынешнего возраста, 14 галактик начали активно взаимодействовать друг с другом. Они сталкивались, образовывая самый массивный из известных гравитационно связанных космических объектов — протокластер SPT2349-56.
В конечном итоге, он объединится в единую галактику, масса которой будет в квадриллион раз больше массы Солнца. Кстати, SPT2349-56 обнаружили совсем недавно, в 2018 году.
Бонус: самое большое скопление самых ярких объектов
Квазары находятся в центре активных галактик и являются одними из самых ярких объектов, известных во Вселенной. Он излучают в тысячу раз больше энергии, чем Млечный Путь, который содержит от 200 до 400 млрд звезд. И летом 2018 года астрономы из Национальной радиоастрономической обсерватории в США обнаружили самый яркий из них. Этот квазар находится в 13 млрд световых лет от Земли и появился, когда размер Вселенной был меньше 10% от своего нынешнего размера.
Иногда квазары могут объединяться в скопления, например Huge-LQG (Huge Large Quasar Group, огромная большая группа квазаров). Это колоссальная космическая коллекция, в которой находится 73 квазара общей массой в 6,1 квинтиллионов (это единица с 18 нулями) Солнц.
Бесконечность — не предел
Ученые продолжают изучать Вселенную. Возможно самые большие звезды, планеты и галактики, которые мы знаем, на самом деле — карлики. Во всяком случае, по сравнению с будущими находками человечества.
masterok
masterokМастерок.жж.рф
Хочу все знать
Окружающая нас Вселенная огромна и в ней находится очень много огромных вещей. Планеты, звезды, галактики и скопления галактик — это ряд, который можно продолжить в сторону увеличения размеров и массы, и в каждом пункте этого ряда можно найти своего рекордсмена.
Здесь вы узнаете о некоторых рекордсменах в различных космических «категориях», каждый из которых является демонстрацией способности Вселенной к производству объектов невероятных размеров и великолепия.
Самая большая экзопланета: GQ Lupi b
Некоторое время после обнаружения GQ Lupi b в 2005 году ученые астрономы не знали чем именно является этот объект на самом деле. Он вращается вокруг огромной молодой звезды по орбите, диаметр которой в два с половиной раза больше расстояния от Солнца до Плутона. По началу ученые предположили, что это коричневый карлик, который является маленькой «незагоревшейся» звездой. Но последующие наблюдения показали, что GQ Lupi b представляет собой планету, диаметр которой в 3.5 раза превышает диаметр Юпитера. И это делает GQ Lupi b самой большой экзопланетой, известной людям на сегодняшний день.
Самая большая звезда: UY Scuti
UY Scuti является гипергигантской звездой, радиус которой в 1700 раз больше радиуса Солнца, что делает ее самой большой звездой в изученной нами части Вселенной. Если звезда UY Scuti находилась бы в центре Солнечной системы, ее граница прошла бы где-то за орбитой Юпитера, а потоки газа и пыли, извергаемые с поверхности, простирались бы за орбиту Плутона на расстояние, превышающее расстояние от Земли до Солнца в 400 раз.
Самая большая туманность: Туманность Тарантула
Туманность Тарантула является самой большой известной туманностью и областью, в которой идут самые активные процессы формирования молодых звезд. Туманность простирается на расстояние в 1800 световых лет на самом ее длинном участке. Этот объект, известный еще, как 30 Doradus, расположен на удалении 170 тысяч световых лет в Большом Магеллановом Облаке, в маленькой галактике, являющейся спутником Млечного Пути.
Самое большое пустое пространство: супервойд Эридана
В 2004 году астрономы заметили огромное пустое место в картах, построенных на основе данных, собранных спутником WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe), который производил замеры микроволнового фона (реликтового космического излучения от Большого Взрыва) с высокой чувствительностью и разрешающей способностью. Эта пустота охватывает область в 1.8 миллиарда световых лет, а ее пространство полностью лишено звезд, газа, пыли и, похоже, даже темной материи.
Самая большая галактика: IC 1101
Размер нашей галактики, Млечного Пути, составляет приблизительно 100 тысяч световых лет, что является достаточно средним показателем среди всех спиральных галактик. А самая большая известная галактика 1101 IC в 50 раз больше и в 2 тысяч раз более массивна, чем Млечный Путь. Размеры галактики 1101 IC составляют 5.5 миллионов световых лет, и если ее поместить на место Млечного Пути, то своим краем эта галактика достанет до нашего ближайшего соседа на этом масштабе, галактики Андромеды.
Самая большая черная дыра: TON 618
Сверхмассивные черные дыры, находящиеся в центральных областях больших галактик, могут иметь массу, превосходящую массу Солнца во многие миллионы раз. Но самая большая черная дыра, TON 618, имеет массу, превосходящую массу Солнца в 66 миллиардов раз. Она, эта черная дыра, появилась во Вселенной в самый ранний период ее существования, а сейчас она приводит в действие один из самых ярких квазаров, излучающих в пространство просто безумное количество энергии в виде излучения различных типов.
Самые большие галактические пузыри: Fermi Bubbles
В 2010 году астрономы, работающие с космическим телескопом Fermi, обнаружили колоссальные структуры, появившиеся в свое время из недр Млечного Пути. Эти массивные космические «капли» видимы только в определенных длинах волн света, их размеры составляют около 25 тысяч световых лет или четверть от размера нашей галактики. Как предполагают ученые, эти пузыри являются последствиями «очень бурного пира» нашей центральной черной дыры, ее огромной «энергетической отрыжкой».
Самый большой объект: протокластер SPT2349-56
В очень далеком прошлом, когда возраст Вселенной составлял десятую часть от ее нынешнего возраста, 14 галактик сблизились друг с другом и под воздействием гравитационных сил начали сталкиваться, формируя протокластер SPT2349-56. Материя всех этих галактик упакована в пространстве очень плотно, занимаемый протокластером объем всего в три раза больше размеров Млечного Пути. И в очень далеком будущем все это скопление материи образует новую цельную супергалактику, масса которой составит 10 триллионов солнечных масс. После того, как это произойдет, центральная супергалактика и 50 ее галактик-спутников сформируют гигантский объект, называемый галактическим скоплением.
Самое большое скопление галактик: суперкластер Shapley
В 1930-х годах эта колоссальная структура была обнаружена астрономом Харлоу Шэпли (Harlow Shapley). В ее состав входит порядка 8 тысяч галактик, суммарная масса которых превышает массу Солнца в 10 миллионов миллиардов раз. Именно суперкластер Шэпли является самой большой единичной структурой в известной нам части Вселенной, согласно данным Европейского космического агентства.
Самый большой суперкластер: суперкластер Laniakea
Наша галактика, Млечный Путь, является членом огромного скопления галактик, известного как суперкластер Laniakea. У этого скопления не имеется никаких формальных границ и астрономы оценивают, что в его состав входит более 100 тысяч галактик. Суперкластер Laniakea простирается более чем на 520 миллионов световых лет, а суммарная масса всей его материи превышает массу Солнца в 100 миллионов миллиардов раз.
Самое большое скопление квазаров: Huge-LQG
Сверхяркие космические объекты, приводимые в действие черными дырами, известные как квазары, уже сами по себе огромны и в них заключены целые океаны энергии. Но иногда несколько квазаров могут объединиться в скопление, удерживаемое гравитационными силами черных дыр. И самым большим из таких скоплений квазаров является Huge-LQG (Huge Large Quasar Group), размер которого составляет 4 миллиарда световых лет. В его составе находится 73 квазара, суммарная масса которых превышает массу Солнца в 6.1 квинтиллиона (1 с 18 нулями) раз.
Самая большая вещь во Вселенной: Hercules-Corona Borealis Great Wall
Составляя карту расположения источников вспышек гамма-лучей, мощных космических взрывов, завершающих жизненный цикл звезд, астрономы открыли то, что является самым большим объектом в космосе — Hercules-Corona Borealis Great Wall. Размеры этого объекта составляют 10 миллиардов световых лет и в нем содержатся миллиарды галактик. Эта «Великая стена» была обнаружена в 2013 году, когда астрономы выяснили, что практически все гамма-вспышки сконцентрированы в области, размером в 10 миллиардов световых лет в направлении на созвездие Геркулеса (Hercules) и Северной Короны (Corona Borealis).
Космос
Вселенная – это огромнейшее и неисследованное место. Важно понимать, что на изучение конкретной темы или даже вопроса могут уходить десятки, а то и сотни лет. Существует миллион различных направлений, включающих сотни ответвлений. Чтобы вас не ошарашил такой информационный массив, мы предлагаем список тем, которые раскрывают информацию о Вселенной.
Большая часть научного сообщества соглашается с тем, что Вселенная плоская. Это основание базируется на показаниях прибора WMAP (изучение реликтового излучения). Но есть и те, кто не согласен. Не будем забывать, что не так давно все свято верили в плоскость Земли, так что в таких вопросах всегда остаются сомнения.
Конечно, вышеописанные сведения – всего лишь кратчайшее изложение, а вот детали вы узнаете по ссылкам. Каждая статья раскрывает интересующий вопрос и излагает все на понятном языке. Поэтому вам не придется тратить всю жизнь на изучение Вселенной, ведь ученые предоставили вам готовые сведения. Вы сможете больше узнать о Солнечной системе с описанием, характеристикой и качественными фото планет, а также изучить звезды, галактики, экзопланеты, туманности, звездные скопления, пульсары, квазары, черные дыры, созвездия, темную энергию и темную материю. Нужно лишь перейти по заинтересовавшей ссылке.
Строение Вселенной
Так что же такое Вселенная?
Некоторые даже не понимают, насколько сложным и масштабным выглядит вопрос: «Что такое Вселенная?». Можно потратить десятилетия на исследования и рассекретить лишь верхушку айсберга. Возможно, мы говорим не просто об огромном мире, но бесконечном. Поэтому нужно быть энтузиастом своего дела, чтобы погрузиться во все эти загадки, на расшифровку которых может уйти вся жизнь.
Что же такое Вселенная? Если емко, то это сумма всего существующего. Это все время, пространство, материя и энергия, образовавшиеся и расширяющиеся вот уже 13.8 миллиардов лет. Никто не может точно сказать, насколько обширны просторы нашего мира и пока нет точных предсказаний финала. Но исследования выдвигают множество теорий и пазл за пазлом собирают картинку.
Определение Вселенной
Само слово «Вселенная» происходит от латинского «universum». Впервые его использовал Цицерон, а уже после него оно стало общепринятым у римских авторов. Понятие обозначало мир и космос. На тот момент люди в этих словах видели Землю, все известные живые существа, Луну, Солнце, планеты (Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн) и звезды.
Геоцентрическая концепция Вселенной Птолемея, созданная Бартоломеу Велью
Иногда вместо «Вселенная» используют «космос», которое с греческого переводится как «мир». Кроме того, среди терминов фигурировали «природа» и «все». В современном понятии вмешают все, что существует во Вселенной – наша система, Млечный Путь и прочие структуры. Также сюда входят все виды энергии, пространство-время и физические законы.
Происхождение Вселенной
Как появился космос и все, что мы знаем? Вселенная берет свое начало 13.8 лет назад с Большого Взрыва. Это не единственное предположение (теория колеблющейся Вселенной или устойчивого состояния), но только ему удается объяснить появление всей материи, физических законов и прочих формирований. Теория также способна рассказать, почему происходит расширение, что такое реликтовое излучение и прочие известные явления.
Теория Большого Взрыва: сингулярность – стартовая точка, с последующим расширением
Ученые начали рассматривать Вселенную с настоящего момента и постепенно возвращались к стартовой точке. Отсюда выплыло предположение, что все началось с бесконечной плотности и исчисляемого времени, запустивших процесс расширения. После первого этапа температурные показатели упали, что помогло сформироваться субатомным частицам, а после них – простые атомы. Позже гигантские облака этих формирований соединились с гравитационными силами, порождая звезды и галактики.
Официальный возраст Вселенной – 13.8 миллиардов лет. Проводя тесты с ускорителями частиц, теоретическими принципами, а также исследуя небесные объекты, ученым удалось воссоздать этапы событий, чтобы вернуть нас с современности в мгновение начала всего.
Но наиболее отдаленный период Вселенной (от 10 43 до 10 11 секунд) все еще вызывает споры. Стоит учитывать, что современные физические законы к тому времени еще не применимы, поэтому никто не может понять, как повела себя Вселенная. Но все же есть сторонники некоторых теорий, которые помогли выделить главные временные промежутки вселенской эволюции: сингулярность, инфляция и охлаждение.
Графическое представление сингулярности Вселенной
Сингулярность (эпоха Планка) – самый ранний период Вселенной. На этом этапе материя была собрана в одной точке бесконечной плоскости, где царствовали экстремальные температурные режимы. В физическом плане доминирует исключительно сила гравитации.
Это время длилось от 0 до 10 43 секунд. Свое второе название эпоха получила в честь Планка, потому что лишь эта обсерватория способна проникнуть в такой промежуток. Вселенная была лишенной устойчивости, потому что вещество было не просто невероятно накаленным, но и сверхплотным. По мере расширения и снижения накаленности, возникли физические законы. С 10 43 до 10 36 секунды запустился температурный переход.
Это началось с 10 37 секунд, когда выделение сил привело к экспоненциальному росту. В этот промежуток стартует барионегез – гипотетическое событие, характеризующееся настолько высокими температурными показателями, что случайные движения частиц осуществлялись на релятивистских скоростях. При столкновениях они создавались и уничтожались. Полагают, что именно из-за этого материя преобладает над антиматерией.
Когда инфляция подошла к концу, пространство представляло собою кварк-глюонную плазменную структуру и прочие элементарные частички. С остыванием материя сливалась и формировала новые структуры. Период охлаждения наступил с уменьшением температуры и плотности. В этом процессе элементарные частички и фундаментальные силы приобрели современный вид.
Есть мнение, что через 10 11 секунд энергия стремительно снизилась. Еще спустя 10 6 секунд кварки и глюоны объединились в барионы, что привело к их переизбытку. Температура больше не достигала необходимой отметки, поэтому у протонов-антипротонов исчезла возможность формировать новые пары. Произошла массовая аннигиляция, оставившая лишь 10 10 изначального их количества. То же самое случилось и для электронов и протонов спустя секунду.
Оставшиеся протоны, электроны и нейтроны оставались статичными, поэтому вселенская плотность обеспечивалась только фотонами и нейтрино. Прошло еще несколько минут, и начался нуклеосинтез.
Температура остановилась на отметке в миллиард кельвинов, а плотность уменьшилась. Поэтому протоны и нейтроны начали сливаться, формируя изотоп водорода (дейтерий) и атомы гелия. Но большая часть протонов все же оставалась «одиночной».
Эволюция Вселенной
Как происходил процесс развития и эволюции Вселенной? В течение следующих миллиардов лет гравитация заставила более плотные области притягиваться. В этом процессе формировались газовые облака, звезды, галактические структуры и прочие небесные объекты. Этот период именуют Структурной Эпохой, так как именно в этот временной отрезок зарождалась современная Вселенная. Видимое вещество распределялось на различные формирования (звезды в галактики, а те в скопления и сверхскопления).
Если говорить о деталях процесса, то они зависят количества и разновидности материи. Можно выделить 4 типа темной: холодная, теплая, горячая и барионная. Из них стандартной считается Лямбда-CDM (холодная темная материя). В ней частички перемещаются со скоростью, уступающей скорости света.
Она составляет 23% вселенской материи, а барионная достигает лишь 4.6%. Лямбда дает отсылку к космологической константе, созданной Альбертом Эйнштейном. Она доказывала, что равновесие массы-энергии остается в статике.
Этапы эволюции Вселенной. Нажмите на изображение, чтобы его увеличить
Также связана с темной энергией, послужившей причиной ускорения Вселенной и оставляющей ее структуру однородной. Темную энергию нельзя увидеть напрямую, но ее наличие доказывают многочисленные теории. Считается, что 73% пространства насыщено ею.
Гравитация преобладала над всеми процессами еще на ранних этапах, когда барионное вещество располагалось ближе. Но темная энергия росла и стала доминирующей силой. Это привело к ускорению всех процессов и старту Эпохи Ускорения.
Считают, что это время началось 5 миллиардов лет назад. Этот период описывает в своих уравнениях Эйнштейн, хотя все же настоящая природа темной материи еще не раскрыта. Кроме того, все еще не придумали схем, способных объяснить, что произошло во Вселенной до 10 15 секунд после возникновения всего.
Однако ученые не теряют надежды и экспериментируют с Большим адронным коллайдером, пытаясь воссоздать необходимые условия для Большого Взрыва. Прорыв в этой области поможет понять, как гравитация взаимодействует со слабой и сильной ядерными силами, а также электромагнетизмом.
Структура Вселенной
Хотя старейший свет достигает 13.8 миллиардов световых лет (реликтовое излучение) это не реальные размеры Вселенной. Не будем забывать, что вот уже миллиарды лет пространство расширяется со скоростью выше скорости света. Именно из-за этого нам не удается увидеть край (если он есть).
Полагают, что Вселенная простирается на 91 миллиардов лет (29 миллиардов парсек) в диаметре. А это значит, что в любую сторону от нашей системы нам доступно 46 миллиардов световых лет наблюдения. Однако, мы все еще не знаем истинного размера космического пространства, так что есть вариант, что Вселенная не имеет границы.
Диаграмма Вселенной Лямбда-CBR (от Большого Взрыва к нашей эре).
Вещество распределяется в соотношении со структурами. Если брать галактические пределы, то мы видим планеты, звезды и туманности, чередующиеся с пустыми участками. Даже если увеличивать картинку, то сама суть остается той же. Галактики отделены газовыми и пылевыми участками. На высшем уровне мы видим сверхскопления, формирующиеся в нити, разделенные гигантскими космическими пустотами.
Пространство-время способно существовать в одной из трех конфигураций: положительно-изогнутая, отрицательно-изогнутая и плоская. Подобные виды основываются на 4 измерениях (координаты x, y, z и время) и зависят от космического расширения (повлияет бесконечность или конечность пространства).
Положительно-изогнутая представляет собою четырехмерную сферу. У нее есть конец, но не виден резкий край. Отрицательно-изогнутую еще называют открытой, потому что напоминает седло, у которого нет границ. Нижний рисунок демонстрирует возможные варианты форм Вселенной.
Возможные формы наблюдаемой Вселенной.
В первом случае, расширение Вселенной должно было остановиться из-за огромного количества энергии. Во втором ее слишком мало, чтобы остановить его. А в последнем – критическое число энергии заставило бы расширение остановиться, но через бесконечное время.
Что ждет Вселенную?
Если мы знаем о наличии стартовой точки, то нас должен волновать и финиш. Что же нас ждет? Вечное расширение? Или же возвращение в компактный первородный шарик? Как умрет Вселенная? Эти вопросы возродились, когда велись дискуссии об истинной модели Вселенной. В 1990-х годах научное сообщество определилось с Большим Взрывом, создав два возможных варианта конца.
Познакомьтесь с Большим Сжатием. Вселенная продолжит разрастаться до максимального объема, а затем запустит процесс саморазрушения. Это возможно, если массовая плотность превышает критическую. Если же это значение такое же или ниже, тогда в игру вступает Большое Замораживание. Пространство также продолжит расширяться, пока звезды не смогут поддерживать процесс формирования (израсходуется весь газ). Все уже существующие звезды сгорели бы и трансформировались в белых карликов, а нейтронные – в черные дыры.
Возможные варианты конца Вселенной
Конечно, черные дыры стали бы притягиваться, порождая настоящих гигантских монстров. Средняя температура пространства достигла бы абсолютного нуля, и черные дыры испарились. Энтропия вырастет до такой степени, что запустит сценарий тепловой смерти, когда уже просто невозможно извлечь никакой организованной формы энергии.
Есть также теория фантомных энергий. Она полагает, что галактические скопления, планеты, звезды, ядра и даже материя разорвутся из-за расширения. Такой исход называют Большим разрывом.
История изучения Вселенной
Если говорить в общем, то природу вещей изучают еще с начала времен. Наиболее ранние известия о Вселенной представлены в мифах и передавались устно. По большей части все начинается с момента творения, за которое ответственен Бог или боги.
Астрономия появилась в Древнем Вавилоне. Созвездия и календари фигурируют у них еще 2000 лет до н.э. Более того, им даже удалось создать предсказания на последующую тысячу лет. Греческие и индийские ученые подходили к вопросам Вселенной с философской стороны, сосредотачиваясь не на божественном вмешательстве, а на причине и следствии. Можно вспомнить Фалеса и Анаксимандра, утверждавших, что все появилось из первозданной материи.
Эмпедокл (5-й век до н.э.) стал первым в западном мире, кто предположил, что Вселенная представлена землей, воздухом, водой и огнем. Эта система стала очень популярной среди философов, так как сильно походила на китайскую: металл, дерево, вода, огонь и земля.
Ранняя атомная теория утверждала, что разные материалы состоят из атомов различной формы
Только с Демокритом приходит теория о неразделимых частицах (атомов), из которых и состоит пространство. Ее продолжил философ из Индии по имени Канада, считавший, что свет и тепло являются одним веществом, просто представленным в разных формах. Буддийский философ Дигнана еще более продвинулся, заявив, что вся материя – энергия.
Идея о конечности времени вошла в христианство, иудаизм и ислам. Они верили, что у Вселенной есть начало и конец. Космология продолжала развиваться, и греки выдвигают геоцентрическую модель, которая гласит, что в центре всего стоит Земля, вокруг которой вращаются небесные тела. Детальнее всего это описано в «Альмагесте» Птолемеем. Это станет каноном и продлится до Средневековья.
Сравнение геоцентрической и гелиоцентрической моделей Вселенной
Еще до периода научной революции (16-18 века) появлялись ученые, считавшие, что в основе всего должна стоять гелиоцентрическая модель, где в центре нашей системы расположено Солнце. Среди них фигурируют Аристарх Самосский (310-230 гг. до н.э.) и Селевк (190-150 гг. до н.э.).
Хотя в индийские, персидские и арабские философы развивали идеи Птолемея, находились и революционеры. Например, Ас-Сиджизи или Ариабхата. В 16-м веке появляется Николай Коперник. Его заслуга в том, что он выдвинул концепцию гелиоцентрической модели и обосновал доказательства ее верности. Они основывались на 7 принципах:
Титульный лист «Диалога» (1632)
Более расширенная версия его идей появилась в 1532 году, когда дописал «О вращении небесных сфер». В рукописи фигурировали те же аргументы, но уже подкрепленные научными доводами и примерами. Но автор переживал, что его начнут преследовать со стороны церкви и работа увидела свет лишь в 1542 году после его смерти.
За его идеи взялись ученые 16-17-х веков. Особой заслуги достоин Галилео Галилей. При помощи своего нового изобретение (телескоп) он впервые взглянул на Луну, Солнце и Юпитер, которые не вписывались в геоцентрическую модель, зато соответствовали гелиоцентрической.
В начале 17-го века его записи опубликовали. Интересными были наблюдения кратерной поверхности Луны, а также детализация крупнейших спутников Юпитера и выявление солнечных пятен. Не обошел он стороною и Млечный Путь, который до этого считался туманностью. Галилей увидел, что перед ним множество плотно расположенных звезд.
В 1632 году он выступил за гелиоцентрическую модель в трактате «Диалог о двух системах мира». Его аргументы разбили верования Птолемея и Аристотеля. Дальнейшему укреплению способствовала теория Иоганна Кеплера об эллиптических орбитах планет. Дальше появляется Исаак Ньютон, создавший теорию всемирного тяготения. В трактате 1687 года он описал три закона движения:
Демонстрация дистанции между планетами в Солнечной системе
Все вместе эти принципы описывали связь между объектом, воздействующими силами и движением. Это стало основой для классической механики. С их помощью Ньютон определил массы планет, выравнивание Земли на полюсах и выпуклость на экваторе, а также то, что сила тяжести между Солнцем и Луной создает приливы на Земле.
Следующий прорыв произошел в 1755 году. Иммануил Кант выдвигает идею, что Млечный Путь – огромная звездная коллекция, скрепленная общей гравитацией. Звезды вращаются, формируя сплющенный диск, а Солнечная система расположена внутри него.
В 1785 году Уильям Гершель хотел вычислить форму галактики, но он не догадался, что большая ее часть скрыта за пылью и газом. Пришлось ждать 20-го века и появления Эйнштейна с его Специальной и Общей теориями относительности. Началось с того, что он просто хотел решить законы ньютоновской механики законами электромагнетизма. В 1905 году появилась Специальная теория относительности.
Она утверждала, что скорость света одинакова для всех инерциальных систем координат. Но это вступало в противоречие с предыдущим мнением (свет, проходящий сквозь движущуюся среду, будет следовать вдоль среды, то есть, скорость света равняется сумме скорости прохода сквозь среду и скорость самой среды).
Получается, что эта теория сделала так, что среда вообще оказалась лишней. В 1907-1911х гг. Эйнштейн думал, как применить теорию к гравитационным полям. В итоге, он создал Общую теорию относительности (время относится к наблюдателю и зависит от его расположения в гравитационном поле).
Здесь же появляется принцип эквивалентности – гравитационная масса равняется инерционной массе. Он также предсказал замедление гравитационного времени, существование черных дыр и расширение Вселенной.
В 1915 году появляется радиус Шварцшильда – точка, в которой масса сферы будет так сильно сжата, что скорость ухода с поверхности приравнивается к скорости света (является результатом решения уравнение поля Эйнштейна). В 1931 году Субраманьян Чандрасекар использовал наработки Эйнштейна, чтобы понять, что если масса не вращающегося тела вырожденного электрона выше определенной отметки, то оно само рухнет.
В 1929 году Эдвин Хаббл подтвердил, что Вселенная расширяется. Для этого он замерил красное смещение, в котором галактики отходили от Млечного Пути. Кроме того, сумел продемонстрировать, что чем дальше галактика, тем быстрее скорость отдаления.
В 1931 году Жорж Леметр независимо подтвердил расширение и предположил, что Вселенная началась с маленького объекта (зарождение теории Большого Взрыва). То есть, в определенный момент вся масса была сконцентрирована в одной крошечной точке. Эта идея вызвала бурные споры в 1920-1930-х годах, так как все еще были сторонники статичной Вселенной.
Но споры разрешились в 1965 году, когда обнаружили реликтовое излучение. В это же время появляется предположение, что темная материя является недостающей массой Вселенной. Расширили понимание Вселенной наработки Стивена Хокинга и остальных физиков, подтвердивших вариант Большого Взрыва.
В 1990-х годах все силы тратились на попытку разобраться в темной энергии. Ее появление помогло объяснить, почему пространство продолжает ускоряться. Естественно, эпоха новых телескопов позволила впервые заглянуть в глубины космоса, а значит и в прошлое (определение возраста и плотности материи).
Результаты 2016 года показывают, что скорость расширения Вселенной выше, чем полагали ранее, а значит, и постоянная Хаббла увеличилась на 5-9%. Появление телескопа нового поколения Джеймс Уэбб позволит совершить дальнейшие прорывы в изучении Вселенной.
Кажется, что человечество серьезно продвинулось в исследовании мира. Но проблема в том, что мы лишь приоткрыли дверь и с удивлением смотрим на все эти чудеса, многим из которых все еще нет объяснения. Поэтому нас ожидает еще множество открытий и сюрпризов.