Из состоит вселенная: Наша Вселенная | Астрономические мероприятия, наблюдения звездного неба в Крыму!

Наша Вселенная | Астрономические мероприятия, наблюдения звездного неба в Крыму!

В этой заметке я хочу кратко и популярно описать нашу Вселенную.
Что же такое наша Вселенная? Строго это понятие не определено, но все согласны с тем, что она включает в себя весь окружающий мир.
Двигаться будем от простого. Около 13 млрд лет назад произошло некоторое событие, в результате которого начался глобальный разлет вещества — рождение Вселенной. Оно случилось сразу во всей Вселенной, которая была сжата в точку, называемую сингулярностью.

В начальной Вселенной существовали лишь самые элементарные частицы. Из них по мере расширения и остывания Вселенной сформировались электроны, протоны и нейтроны, а затем и первые атомы и молекулы. Первые несколько минут расширения нашей Вселенной происходил синтез ядер дейтерия, гелия и лития, прекратившийся до образования первых звезд. К этому моменту все вещество, равномерно заполнявшее Вселенную, разделилось на отдельные блоки: скопления галактик, сами галактики и звездные скопления внутри галактик. Это все произошло за первые полмиллиарда жизни Вселенной, дальнейшие 13 миллиардов лет шла эволюция Вселенной, заключавшаяся в превращении первичного водорода в более тяжелые элементы таблицы Менделеева (термоядерный синтез в недрах звезд) и столкновении отдельных галактик. Это основные процессы, другие не столь важные и знаем мы о них меньше.

В середине XX века был открыт так называемый «реликтовый фон». Считается, что это излучение, высвободившееся в момент образования атомов водорода. До этого момента излучение было «заперто» в веществе — плотной и очень горячей плазме. Реликтовый фон является довольно серьезным доказательством рождения Вселенной из некоторой точки, поскольку мы не наблюдаем источников его возникновения в настоящую эпоху.

Расширение Вселенной сводится к изменению масштаба координатной сетки, в узлах которой находятся галактики. Такую систему координат называют сопутствующей. Начало отсчёта обычно связывают с наблюдателем.

Несколько слов о составе Вселенной. Сейчас видимое вещество — звезды и газо-пылевые облака, по-видимому, составляют 4% массы Вселенной. 96% оставшейся массы  — неизвестное вещество, которое проявляет себя только гравитационно. Из этих 96% более 70 процентов — «темная энергия», обладающая свойством антигравитации и вызывающая разлет удаленных галактик, а еще процентов 25 — «темная материя», окружающая каждую галактику и влияющая на вращение звезд в ее внешних областях.

Каковы же масштабы нашей Вселенной? Самые большие расстояния — между скоплениями галактик и галактиками, измеряются парсеками. Парсек — это такая дистанция, с которой радиус орбиты Земли виден под углом в одну секунду. Он равен 206265 расстояний от Земли до Солнца. Вторая важная единица измерения, более известная среди любителей астрономии — это световой год, равный дистанции, проходимой светом в вакууме за один земной год. Парсек = 3.26 светового года. К примеру, от Луны свет идет к нам чуть больше секунды. От Солнца — 8 минут. Расстояние до ближайшей звезды, Проксимы Центавры, 4.3 св. года. До центра нашей Галактики 28000 св. лет. Вся галактика составляет в диаметре 100 000 св. лет. До соседней галактики, Андромеды, чуть более 2 000 000 св. лет.

Теперь про конструктивные элементы Вселенной. Вселенная состоит из скоплений галактик (спокойных и активных). Предполагается, что сначала рождались карликовые галактики, а галактики современного типа, большие, образовались при слиянии последних. В каждой галактике — десятки и сотни миллиардов звезд с вращающимися вокруг них планетами, а также газо-пылевые облака огромных размеров. Звезды — это объекты, в которых идут реакции термоядерного синтеза. Между звездами находится межзвездный газ — в основном разреженный водород — несколько сотен атомов в кубическом метре, а также отдельные протоны, нейтроны, электроны, нейтрино, фотоны. Межзвездный газ прозрачен и излучает в радиодиапазоне на волне 21см.

Все пространство между звездами пронизано слабыми магнитными и гравитационными полями.

Находящиеся в галактиках звезды бывают спокойные (постоянные) и переменные — которые меняют свою яркость в течение обозримых промежутков времени. Причин, по которым звезды меняют свою яркость, очень много, поэтому типов переменных звезд насчитывается более 200. Самые распространенные из них:
1. затменные звезды (например, Алголь) — которые меняют свою яркость в результате затмения другими звездами или планетами.
2. пульсирующие (например, RR Лиры) — в результате пульсации по схеме: разогрев — раздутие — охлаждение — сжатие…
3. катаклизмические — кратная система в которой один из компонентов периодически испытывает взрыв на поверхности из-за перетекания туда вещества с поверхности другого компонента.

4. Вращающиеся — переменность которых вызвана неравномерностью распределения яркости по диску, либо неравномерностью формы.

Вселенная богата загадками. Вот лишь некоторые из них:
— Почему античастиц оказалось меньше чем частиц?
— Почему энтропия Вселенной такая высокая?
— Вращается ли наша Вселенная?
— Является ли наша Вселенная плоской?

Астробиблиотека

Из чего состоит наша Вселенная? | Kosmosgid.ru

Безусловно, устройство Вселенной многообразно. В её состав входят не простые частицы, а целые структуры и объединения.
К тому же, связь всех элементов превращает Вселенную в то, что мы наблюдаем.

Вселенная

Устройство Вселенной

Установлено, что во Вселенной великое множество галактик. На данный момент их количество около 100 миллиардов. И это только в наблюдаемой нами части.

На самом деле практически все галактики объединены в группы. К тому же, существуют галактические скопления. В которых собраны сотни систем. Помимо этого, обнаружены сверхскопления с тысячами галактик в своём составе.

Сверхскопление галактик

Галактика это связанная силой гравитации система.
По определению, галактики состоят из:

  • Планет, звёзд, чёрных дыр — 1%,
  • Межзвёздный газ и пыль-от 10 до 30%,
  • Тёмная материя — остальная основная масса.

Но есть и свободное место в пространстве, которое называют войд. В них отсутствуют звёзды, и плотность материи менее одной десятой от характерной для Вселенной.

Войд (пустота Вселенной)

Структура галактики

Человека всегда интересовало, как устроена Вселенная. Бесспорно, структура и масштабы Вселенной удивляют и завораживают. Ведь это неимоверно красивейшее зрелище.

На самом деле, несмотря на разнообразие звёздных объединений, выделена их общая структура.
Ядро является центром. Это как сердце галактики и отдельной галактики в одном. Можно сказать, что сила галактики заключена в нём.

Структура галактики

Диск включает в себя основное количество газа, пыли и звёзд.
Балдж представляет собой часть в центре. Это внутренний и очень яркий элемент галактики.
Гало это внешняя часть сферы, которая плавно переходит от балджа.
Рукава имеются не во всех галактиках. Это структура из молодых звёзд и газа. Могут быть в разной степени закрученными.
Бар или перемычка является плотным формированием из газа и звёзд.

Свойства галактик

Сейчас, насколько это возможно изучив галактики, их разделяют на различные виды и классы.

Более того, установили взаимодействие таких космических комплексов. Они могут влиять друг на друга. Но с условием небольшого расстояния между ними. Кроме того, в зависимости от их массы и размеров.
Именно взаимосвязь между галактиками может привести к их слиянию.

Слияние двух галактик

Форма Вселенной

Вопрос о форме и размере Вселенной один из загадочных и неоднозначных. Потому как однозначного ответа просто нет. Учёные выдвигают разные гипотезы, но подтверждения им не найдено.
Разумеется, что изучение пространства продолжается. Вероятно, когда-нибудь мы узнаем, какой формы наш мир.

Предполагаемая форма Вселенной

Вселенная как живой организм, растёт и развивается. Правда, по своим правилам и законам.
Люди более или менее определили состав и физику Вселенной.

К тому же, мы немного разобрались в системе и устройстве Вселенной. Но остаётся много загадок и тайн, которые, возможно, мы сможем постичь в будущем.

Источник: kosmosgid.ru

Вселенная

Вселенная наполнена разнообразными объектами, возраст которых, происхождение, свойства и протекающие процессы составляют извечную тайну, разгадываемую человечеством тысячи лет.

Интересно о Мироздании

Инфографика «Вселенная»

Посмотреть в большом разрешении
Сущность Вселенной пытались понять пытливые умы еще на заре человечества. Однако полноценно объяснить ее основы астрономическая наука по-прежнему не может. Даже имея впечатляющий арсенал необходимых методов исследования, и накопив огромнейшее количество исходного материала. Понятию «Вселенная» все еще не дано точного определения. В широчайшем смысле – это пространство, доступное для анализа и познания в настоящий момент или в ближайшем будущем. Ведь каждое наблюдение, совершаемое в мире (физика – за строением атома, метеоролога – за погодой, ребенка – за собакой, астронома – за далекими звездами), можно приравнять к исследованию Вселенной. Ее бесконечную площадь заполняет атомарное вещество, из которого сформировались все космические объекты: черные дыры, различные типы галактик, туманности, скопления и звездные системы. Свободное пространство космоса (вакуум) – это также некое вещество, но оно пребывает в максимально разреженном состоянии. Согласно подтвержденным исследованиям Вселенная приумножает свои размеры, расширяясь с увеличивающейся скоростью.

Общие сведения о Вселенной

Распределение энергии во Вселенной

В отношении Мироздания такие основные понятия, как масса, размер и прочие, утрачивают свою корректность. Для нас Космос – единое целое, а значит, он уникален, ни с чем не связан и не вступает во взаимодействие. Описывая его, приходится ссылаться на термины – давление, химический состав, плотность. Молекулярный состав Вселенной установлен достаточно точно, на 75% она состоит из водорода, а 23% приходятся на гелий.

Доля иных элементов незначительна, на нее остается порядка двух процентов, один из которых принадлежит кислороду. Основная часть космоса – 95% – занимает темная материя и энергия, на элементарные частицы остается всего 5%. С момента рождения Вселенную наполняет реликтовое излучение, которое изначально было светом от Большого взрыва. Остывшие и расширившиеся фотоны перешли в микроволновый радиодиапазон и показывают температуру около 2,720 Кельвина (или -270,4 градуса по Цельсию).

Карта ближайших стен, войдов и сверхскоплений.

При изучении конструкции Вселенной возникла ассоциация с пчелиными сотами. Размеры таких ячеек практически невозможно представить – от 100 до 300 млн. св. лет. Просвет между их стенками называют войдами. Эти образования имеют следы темной материи, а их количество занимает половину космоса. Вдоль стенок разместились скопления галактик. Среди невероятного обилия объектов, которые их наполняют, определена темная материя, звезды различной кратности, межзвездный газ, шаровидные и рассеянные скопления.

Материалы по теме

Особого упоминания заслуживают квазары с их огромной светимостью и невероятные по силе гамма-всплески, появляющиеся от излучения сверхновой, перерастающей в нейтронную или кварковую звезду.

Различные теории возникновения Вселенной

Все модели, объясняющие образование Вселенной, условно делятся на религиозные (подразумевающие участие Божества в этом процессе) и теории без участия этого фактора. Согласно общепринятым научным представлениям старт Мирозданию дал Большой взрыв, от которого нас отделяет 13,7 млрд. лет. Благодаря этому потрясению из состояния космологической сингулярности и возникла Вселенная. С того ничтожного мига она не прекращает расти в пространстве и становится все холоднее.

По другой, альтернативной версии мироздание – это некая константа. Оно никогда не появлялось, поэтому не может и пропасть. Вселенная рождается и угасает бесчисленное количество раз (пульсирует). По ненаучным концепциям появления всего существующего мира предполагается присутствие Творца, руководящего этим процессом и ставшего его причиной. В 1990-х гг. возникли теории, описывающие Разумный замысел. Они подвели научное обоснование под религиозное учение о сотворении мира. Правда, современная наука их отвергают, так как они противоречат принципам объективности, фальсифицируемости.

Сложная структура Вселенной

Из чего состоит Вселенная

Известно, что светила концентрируются в скопления, которые в дальнейшем, объединяются в значительные собрания космических объектов – галактики. Но это не конечный этап эволюции. Далее следуют сверхскопления галактик, включающие тысячи объектов. Такая форма упорядочения материи во Вселенной, доступная для наблюдения и изучения, в космологии именуется крупномасштабной структурой. Гигантские скопления галактик не ограничены в движении силами гравитации. Они способны расширяться, подчиняясь закону Хаббла, описывающему основные механизмы увеличения границ Вселенной. Занимательный факт: Землю и самое дальнее от нас сверхскопление галактик разделяет 7 млрд. св. лет. Вес далекого исполина в квадриллион раз превосходит солнечный (его масса в тоннах выражается числом, имеющим вид двойки с сорока пятью нулями). Масштабными космическими конструкциями стали скопления галактик, сформированные в форме нитей. Их разделяют области, в которых отсутствует материя, – пустоты. В просторах космоса именно нити и пустоты образуют плоские конструкции, называемые стенами.

Познание реликтового излучения

Карта реликтового излучения со спутника Plank

Отголосок энергии Большого взрыва, ставший фоновым излучением, стабильно фиксируется в космическом пространстве. Его причисляют к спектру абсолютно черного тела. Из-за грандиозного расширения Вселенной первоначальная температура потока ее частиц опустилась до абсолютного нуля и составляет 2,720 К. Впервые подобное излучение заметили в 1941 году, а в 1948 году его наличие уверенно предполагали ученые, создавшие теорию Большого взрыва. Они смогли примерно вычислить и его температурные параметры. В 1965, при помощи экспериментального прибора, Пензиас и Вильсон установили температуру реликтового излучения.

Интерактивная карта реликтового излучения

Имеет место версия, что своим возникновением реликтовое излучение обязано моменту рождения простейшего атома – водорода. До этой фазы истории Вселенной оно помещалось внутри особого вещества – плазмы с высочайшей плотностью. Астрономы наблюдают реликтовое излучение благодаря специальному устройству телескопов, установленных в Антарктиде, а также радиотелескопов. Стоит отметить, что его анализ является трудной, но интересной и полезной задачей для современной науки.

Наблюдение за удаленными объектами

Буущий телескоп James Webb

Число звезд, наполняющих космос, особенно трудно вообразить. Его диаметр, экспериментально определенный учеными, должен достигать 93 млрд. св. лет. А подсчитанное значение промежутка до самого дальнего объекта, замеченного современной техникой, составило около 14 млрд. св. лет. Такие масштабы и колоссальные дистанции прослеживаются по всем известным направлениям. Между нашей системой и самой удаленной галактикой насчитывается 13,2 млрд. св. лет. Существование сверхдальнего объекта определено только в инфракрасном диапазоне. Достигающее нас его излучение приносит сведения о галактике с огромным опозданием, поэтому мы наблюдаем ее такой, какой она была миллиарды лет назад.

Для изучения столь отдаленных объектов требуется уникальное оборудование – сверхмощные телескопы типа «Хаббл». Ресурсы этих приборов возрастают с каждым годом: так, телескоп «Джеймс Уэбб», который планируется запустить в 2018 году, сможет заглянуть в космические глубины намного дальше. За пределами доступной для наблюдения Вселенной предполагается наличие гипотетических внеметагалактических объектов. Считается, что их развитие не затронуто процессом Большого взрыва, они относятся к Мультивселенной.

Проблемы будущего Вселенной

Из чего состоит Вселенная

Ученые не прекращают искать ответы на вопрос о будущем Мироздания. Многочисленные гипотезы дальнейшего развития макромира пророчат различный исход: от уничтожения всего современного мира до бесконечной жизни Космоса. К возможным сценариям развития Вселенной причисляют повторный Большой разрыв. В критический момент сила расширения возобладает над гравитационной, удерживающей вместе скопления галактик и звезд. При дальнейшем увеличении Вселенной прекратят существование планеты и более мелкие объекты. Наконец, за наносекунду до взрыва разрушатся атомы. По прогнозам вселенская катастрофа произойдет через 22 млрд. лет. Что произойдет после этого – сказать нереально, ведь современные законы физики не будут работать.

Будущее Вселенной

Торможение темпов увеличения Вселенной может спровоцировать активный процесс Большого сжатия. Это приведет к образованию одного мегаскопления звезд на месте здравствующего сегодня Космоса. В галактиках не прекратится рождение звезд, но с уменьшением границ Вселенной, показатель ее температуры будет непрерывно возрастать. В дальнейшем испарятся все планеты, а известная материя преобразуется в черные дыры. Слияние этих объектов вызовет сингулярность – появление большой черной дыры. Возможно, что далее придет время эпохи без ясного источника энергии – так называемый период «вечной тьмы». Но оптимистически настроенные ученые говорят, что после наступит время очередного Большого взрыва, подчеркивая тем самым бесконечную цикличность этих космических процессов.

По всей видимости, вопросы обсуждения зарождения Вселенной останутся открытым до конца, а именно от этого фактора зависят прогнозы эволюции Мироздания. В астрономии для многих явлений нет точных определений, а существуют только гипотезы для их объяснения. Это в очередной раз подчеркивает уникальность и сложность огромного мира Вселенной, в котором с невероятной скоростью движется и наша уютная Земля.

Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!

Просмотров записи: 18715

Запись опубликована: 15.07.2015
Автор: Максим Заболоцкий

Как зародилась Вселенная? Космос, галактики, Млечный Путь

Песчинки и небоскребы, пылинки и гигантские звезды, мельчайшие микробы и люди — все это составные части Вселенной. И даже пустое пространство тоже является частью Вселенной.

Вселенная невообразимо велика, она простирается на миллиарды километров. Расстояния во Вселенной столь огромны, что мы вынуждены измерять их особой единицей. Эгосветовой год, то есть расстояние, которое свет, движущийся со скоростью около 300000 км/ч, проходит за год. Это расстояние составляет приблизительно 9460528405000 км. Самая близкая к Земле звезда (не считая Солнца), которая называется Проксима Центавра, находится на расстоянии 4,2 светового года. Самый дальний известный нам во Вселенной объект располагается на расстоянии более 13 млрд световых лет от Земли.

Так произошла эволюция Вселенной, зародившись в результате так называемого «Большого Взрыва«. Она быстро расширяется, а все галактики удаляются друг от друга, будто Вселенная раздувается как воздушный шар неимоверной величины.

Вселенная состоит из множества сверхскоплений галактик, а те, в свою очередь, состоят из скоплений галактик. В одном из скоплений находится Млечный Путь, спиралевидная галактика из 200 млрд звезд, и одной из звезд является наше Солнце.

Почти вся материя во Вселенной содержится в галактиках, огромных скоплениях звезд, газа и пыли. Существуют, вероятно, около 100 млрд галактик, и в каждой есть сотни миллиардов звезд. Галактики группируются в колоссальные «облака», называющиеся сверхскоплениями галактик, меж которыми находятся пустые пространства гигантских размеров.

Сверхскопления, в свою очередь, состоят из скоплений галактик. Одно из этих скоплений, содержащее около 30 галактик, называется местной группой. К нему принадлежит Млечный Путь, спиралевидная галактика, к которой относится и наше Солнце.

Астрономы открыли, что все галактики разбегаются. Это значит, что когда-то, давным-давно, они располагались близко друг к другу. Следовательно, у Вселенной был свое начало и, возможно, будет и конец.

Галактики

Галактики — это гигантские скопления звезд. Млечный Путь – галактика, к которой относится Солнце, представляет собой колоссальную спираль диаметром приблизительно 100000 световых лет, состоящую из звезд. Большинство галактик во Вселенной имеет эллиптическую (овальную) форму. Существуют и галактики неправильных форм.

В центре Млечного Пути есть сгусток, ядро галактики, где сконцентрированы старые красные звезды. От ядра отходят четыре гигантских рукава. Они состоят из молодых голубых звезд, а также из областей газа и пыли — сырья для формирования новых звезд. Вся спираль вращается со скоростью около 250 км/с.

Туманность Конская Голова в действительности является одним из множества гигантских облаков пыли и газа во Вселенной, где зарождаются звезды.

Из чего состоит Вселенная: составлен топ-10 загадок современной науки | Lifestyle

Мировая наука движется вперед, но мироздание содержит в себе массу загадок и тайн, на которые современные исследователи не могут дать ответа. Журнал «Популярная механика» составил подборку из десяти вопросов, на которые у современных ученых нет ответов.

1. Что такое сознание? Что оно из себя представляет? Масса философских и теологических споров — и ни одного серьезного научного ответа.

2. Чем являются сновидения? Отражением переживаний, способом осмыслить происходящее наяву или чем-то еще? Какова природа сна, почему человек, просыпаясь, помнит очень малую часть того, что видел во сне или не помнит вообще ничего? Изучением снов занимается специальная наука онейрология.

3. Одиноки ли мы во Вселенной? По слова знаменитого фантаста Артура Кларка, есть два варианта: одиноки или нет. Подтверждений существования разумной жизни в космосе пока не найдено, однако ресурсов земной науки не хватает для того, чтобы заняться изучением глубин Вселенной на действительно серьезном уровне.

4. Из чего состоит Вселенная? По большей части — из темной материи и темной энергии. Их в общей сложности во Вселенной около 95% всего вещества. Но из чего они состоят, никто не знает.

5. Как зародилась первая жизнь? Жизнь создал Бог или она самостоятельно зародилась в так называемом «питательном бульоне» первичного океана юной Земли под воздействием электроимпульсов? Или живые клетки были занесены из космоса с метеоритом… Гипотез много, достоверных ответов нет.

6. Что находится на дне океана? Океан изучен, возможно, даже меньше, чем ближний космос, Солнечная система.

7. Что не так с простыми числами? Это натуральные числа, которые делятся лишь на единицу и сами на себя. Однако учёные до сих пор не могут доказать её закономерность распределения простых чисел в бесконечном натуральном ряду.

8. Что делать с лишним углеродом? Глобальное потепление подбирается к нам с каждой секундой. Атмосфера наполняется огромным количеством углерода, идущего от выхлопных газов и сжигания угля на ТЭС. Однако специалисты не нашли способ избавиться от него.

9. Существуют ли иные вселенные? Ответ на этот вопрос мы вряд ли получим в ближайшем будущем.

10. Что из себя представляют «чёрные дыры»? Многие учёные ставят под сомнение существование «чёрных дыр» в связи с их загадочностью. До сих пор нет никаких данных об их составе, размере и тем более условиях образования. Специалисты могут лишь догадываться, какие процессы происходят внутри.

Ученые доказали, что Вселенная является гигантской паутиной — Российская газета

Международная команда астрономов объявила о том, что ей впервые в истории удалось обнаружить две нити, которые связывают скопления галактик и подтверждают господствующую теорию космологов о существовании паутины Вселенной.

Исследование опубликовано в журнале Science, а более подробно с ним можно ознакомиться на сайте исследовательского проекта Riken Cluster for Pioneering Research.

Работа была выполнена сотрудниками этого кластера совместно с коллегами из Токийского университета, Даремского университета в Великобритании, Национальной астрономической обсерватории Японии, Университета Нагои и других институтов.

Для наблюдений они использовали спектроскоп MUSE установленный на Очень Большом Телескопе (Very Large Telescope) в Чили, а также инструмент Suprime-Cam на телескопе Subaru.

Это помогло провести детальный анализ нитей газа, соединяющих галактики в большом отдаленном протокластере, сформировавшемся в ранней Вселенной. Длина этих нитей превышает три миллиона световых лет. Они доставляют «сырье» для формирования новых звезд и роста сверхмассивных черных дыр.

Согласно господствующей теории космологии, каждая галактика заключена в обширную газовую «паутину», состоящую из нитей и слоев водорода. Увидеть эти нити до сих пор было невозможно. Они очень тонкие и расплывчатые. Однако их существование было предсказано многочисленными моделями.

Теория гласит, что только около 15 процентов Вселенной состоит из обычной материи. Остальная часть — это таинственная темная материя, которая взаимодействует с обычной материей только через гравитацию.

Открытие подтверждает эту теорию. Ученым впервые удалось обнаружить неуловимые космические нити. По итогам наблюдений была составлена очень подробная карта.

Нити были обнаружены в массивном родительском протокластере галактик SSA22, расположенном на расстоянии около 12 миллиардов световых лет от нас в созвездии Водолея. То есть это одна из древнейших структур Вселенной.

«Предыдущие наблюдения показали, что существуют выбросы от сгустков газа, распространяющиеся за пределы галактик, — говорит ведущий автор работы Хидека Умехата из Университета Токио. — Теперь мы смогли четко показать, что эти нити чрезвычайно длинны, они выходят даже за границы области, которую мы наблюдали».

Это говорит в пользу теории о том, что нити доставляют необходимое «сырье» и вызывают активность, которую астрономы наблюдают в галактиках.

Газ двигается вдоль нитей под воздействием гравитации. Это вызывает образование галактик и сверхмассивных черных дыр, формируя такую структуру Вселенной, которую мы видим сегодня.

Темной энергии не существует? Новые свидетельства, опровергающие принятую модель устройства Вселенной

  • Николай Воронин
  • Корреспондент по вопросам науки

Автор фото, Science Photo Library

Подпись к фото,

Взрыв сверхновой звезды ученые используют в качестве «стандартной свечи»

Современная наука утверждает, что наша Вселенная лишь на 5% состоит из «обычной», привычной нам материи. Еще примерно четверть составляет загадочная темная материя, о которой нам известно довольно мало, поскольку она недоступна прямому наблюдению.

Наибольшая же часть — оставшиеся две трети — приходятся на еще более загадочную темную энергию, о которой мы и вовсе не знаем практически ничего, но именно она заставляет Вселенную расширяться все быстрее и быстрее.

Однако недавнее исследование южнокорейских астрономов позволяет предположить, что на самом деле никакой темной энергии не существует. По мнению авторов статьи, сама гипотеза об ускоряющемся разбегании галактик основана на ложной догадке и некорректных расчетах.

Сенсационное заявление прозвучало на собрании Американского астрономического сообщества в Гонолулу и вызвало ожесточенную полемику в научных кругах, поскольку фактически ставит под вопрос принятую на сегодняшний день модель устройства Вселенной.

Критики работы указывают на ее возможные недостатки и напоминают о других косвенных доказательствах устоявшейся теории.

Однако, несмотря на все усилия, ученые уже 20 лет не могут объяснить природу темной энергии (или хотя бы приблизиться к такому объяснению). И сенсационная работа южнокорейских астрономов — не первая попытка опровергнуть само ее существование.

Что такое темная энергия?

В 1990-е годы астрономы обнаружили, что галактики не просто разбегаются в разные стороны, а делают это все быстрее и быстрее — то есть Вселенная расширяется с ускорением.

Это открытие сильно озадачило ученых, поскольку совершенно не укладывалось в принятую модель. Наблюдения телескопов опровергали сам принцип гравитации: ведь силы притяжения, возникающие между любыми материальными объектами, по идее должны замедлять расширение, а никак не ускорять его.

Для того чтобы как-то объяснить это противоречие, и была выдвинута гипотеза темной энергии — некой неведомой силы, которая заставляет галактики ускоряться.

Грубо говоря, ученые обнаружили в существующей теории дыру и наложили на нее заплатку: ввели в уравнение новую переменную, которая позволяла сойтись сделанным ранее расчетам.

Автор фото, NASA

Подпись к фото,

Так эффект темной энергии изображают в НАСА

С тех пор наблюдения астрономов принесли еще несколько не вполне объяснимых результатов, однако каждый раз их выручала все та же «математическая заплатка». С ней формулы сходились — а значит, существование загадочной энергии получало все новые косвенные подтверждения.

В 2011 году открытие ускоряющейся Вселенной было удостоено Нобелевской премии по физике, а гипотеза о темной энергии окончательно легла в основу современной космологии.

Как было сделано это открытие?

Один из способов измерить расстояние в астрономии — так называемый метод «стандартных свечей», на основе наблюдения за сверхновыми звездами определенного типа.

Когда звезда из типа белых карликов резко сжимается под действием гравитации и взрывается, этот взрыв сопровождается яркой вспышкой сверхновой. При этом, где бы ни располагалась такая звезда, ее яркость (ученые используют термин «светимость») примерно одинакова — во всяком случае так было принято считать до последнего времени.

Однако при наблюдении с Земли яркость сильно зависит от расстояния: чем ближе взорвавшаяся звезда, тем ярче вспышка. И это позволяет довольно точно рассчитать, насколько далеко произошел взрыв.

Помимо «стандартных свечей», для расчета астрономических расстояний используются и другие способы — например, уравнение Хаббла, составленное для равномерно расширяющейся Вселенной. И когда разные методы дают один и тот же результат, они как бы подтверждают друг друга.

Но в 1998 году астрономы вдруг обнаружили, что в удаленных галактиках разные способы подсчета приводят к разному результату. Расстояние, вычисленное по методу «стандартных свечей», оказывается значительно больше, чем рассчитанное ранее по методу Хаббла.

Подпись к фото,

«Карта» темной материи, составленная в 2006 году

Численный анализ заставил ученых предположить, что Вселенная расширяется быстрее, чем предполагалось ранее, и расширение это происходит с ускорением.

20 лет назад эта гипотеза звучала совершенно революционно, но сегодня в научном мире это общепринятая точка зрения.

Что изменилось теперь?

Команда астрономов из Университета Ёнсе в Сеуле и Лионского университета провела наиболее точные измерения возраста большинства галактик, где наблюдались вспышки сверхновых.

Результаты исследования, на которое ушло девять лет, показали, что яркость сверхновых звезд абсолютно соотносится с возрастом родительской галактики и не требует никаких дополнительных переменных. То есть в галактиках разного возраста светимость сверхновых будет разной.

Другими словами, расхождение измерений, поставившее ученых в тупик в 1998 году, легко объясняется одной лишь эволюцией яркости звезд — и нет никаких оснований предполагать, что Вселенная расширяется с ускорением.

А значит, отпадает и необходимость объяснения этого ускорения — загадочная темная энергия оказывается просто не нужна.

«Как говорил [американский астроном] Карл Саган, экстраординарные заявления требуют экстраординарных доказательств, а я вовсе не уверен, что у нас есть подобные экстраординарные доказательства существования темной энергии», — заявил руководитель исследования, профессор Ён Вук Ли.

«Наши результаты показывают, что сама гипотеза темной энергии на основе космологии сверхновых, удостоенная в 2011 году Нобелевской премии по физике, может базироваться на ненадежном и попросту ошибочном предположении», — утверждает он.

Ученые 20 лет искали то, чего нет?

Публикация работы южнокорейских астрономов подлила масла в огонь ожесточенной полемики, которая разгорелась в научном сообществе в последнее время.

Дело в том, что в ноябре и декабре были опубликованы сразу две работы, предлагающие альтернативные объяснения ускорению Вселенной.

В одной статье оно объясняется квантовыми свойствами материи (так называемым эффектом Казимира). В другой и вовсе делается предположение, что Вселенная на самом деле не ускоряется: противоречия в измерениях 1998 года объясняются лишь точкой, из которой ведется наблюдение.

«Важно понимать, что непосредственно ускоренное космологическое расширение наблюдать невозможно, — поясняет автор первой статьи Артем Асташенок, возглавляющий лабораторию астрофизики и космологии в Балтийском федеральном университете. — Когда астрофизики говорят об этом, то речь всегда идет об интерпретации тех или иных измерений».

Подпись к фото,

Взрыв сверхновой звезды

Так или иначе, все три опубликованные в последние месяцы работы объединяет одно: ни одна из них не требует существования темной энергии. Той самой невидимой силы, которую физики и астрономы искали последние 20 лет. Той самой, за «открытие» которой в 2011 году вручили Нобелевскую премию. Той самой, которая лежит в основе современных представлений о Вселенной.

Возможно, сама гипотеза о ее существовании изначально была ошибкой.

Что все это значит?

Наука постоянно развивается, углубляя наши представления об окружающем мире. Но выдвигаемые теории, объясняющие тот или иной феномен, не так уж редко впоследствии оказываются неточными или даже откровенно ошибочными.

Например, сейчас любой школьник знает, что горение — это процесс взаимодействия горючего вещества с кислородом. Однако этот химический элемент был открыт только в конце XVIII века, а до этого ученые считали, что все горючие вещества наполняет таинственная огненная субстанция — флогистон, который высвобождается при горении и смешивается с воздухом.

Когда выяснилось, что при прокаливании стали масса металла не уменьшается, а наоборот увеличивается, ученые озадачились — но быстро придумали объяснение: очевидно, флогистон обладает отрицательной массой.

Даже открытый в 1774 году кислород поначалу называли «дефлогистированный воздух» — то есть воздух, который очищен от флогистона и потому лучше поддерживает горение.

И темная энергия вполне может оказаться «флогистоном XXI века» — если в итоге выяснится, что на самом деле расширение Вселенной не ускоряется.

С другой стороны, наблюдения последних 20 лет дали ученым немало результатов, косвенно свидетельствующих в пользу ускоренного расширения (1, 2). И не очень понятно, как объяснять эти наблюдения, если отказаться от принятой теории.

«В таком важном вопросе требуется комплексный подход, поэтому рано говорить о том, что ускоренное расширение Вселенной связано просто с ошибочной интерпретацией данных наблюдений, — предупреждает Асташенок. — Но сама по себе возможность объяснить ускоренное расширение без темной энергии весьма интересна».

«Конечно, с точки зрения «бритвы Оккама», обойтись без темной энергии было бы хорошо, — резюмирует эксперт, — это избавило бы от многих проблем. Так что подождем развития дискуссии».

Из чего состоит Вселенная?

Наука и исследования

16.12.2003 133014 Просмотры 334 лайка

Считается, что Вселенная состоит из трех типов веществ: нормальная материя, «темная материя» и «темная энергия».

Нормальная материя состоит из атомов, из которых состоят звезды, планеты, люди и любой другой видимый объект во Вселенной.

Как ни унизительно это звучит, нормальная материя почти наверняка составляет наименьшую часть Вселенной, где-то между 1% и 10%.

В популярной в настоящее время модели Вселенной 70% составляют темная энергия, 25% темная материя и 5% нормальная материя. Но рентгеновская обсерватория ЕКА, XMM-Newton, вернула новые данные об этом содержании. XMM-Newton обнаружил загадочные различия между сегодняшними скоплениями галактик и скоплениями галактик во Вселенной около семи миллиардов лет назад.

Некоторые ученые интерпретируют это как означающее, что «темная энергия», которая, по мнению большинства астрономов, доминирует во Вселенной, просто не существует.

Скопления галактик излучают много рентгеновских лучей, потому что они содержат большое количество высокотемпературного газа. Измеряя количество рентгеновских лучей от скопления, астрономы могут определить как температуру кластерного газа, так и массу скопления.

XMM-Ньютон

Теоретически, во Вселенной с высокой плотностью материи скопления галактик будут продолжать расти, и поэтому в среднем они должны содержать больше массы, чем в прошлом.

Большинство астрономов считают, что мы живем во Вселенной с низкой плотностью, в которой таинственная субстанция, известная как «темная энергия», составляет 70% ее содержания и, следовательно, пронизывает все.

В этом сценарии скопления галактик должны перестать расти в начале истории Вселенной и выглядеть практически неотличимыми от нынешних.

Представление художника о том, как могла бы выглядеть очень ранняя Вселенная

Астрономы с помощью XMM-Newton Европейского космического агентства показали, что скопления галактик в далекой Вселенной не похожи на сегодняшние.Кажется, они излучают больше рентгеновских лучей, чем ожидалось.

Эти скопления галактик изменили свой внешний вид со временем, и расчеты также показывают, что в прошлом скоплений галактик было меньше.

Это указывает на то, что Вселенная должна быть средой с высокой плотностью, что противоречит современным представлениям. Этот вывод очень спорен, потому что для объяснения этих результатов во Вселенной должно быть много материи, а это оставляет мало места для темной энергии.

XMM-Newton дал астрономам новый взгляд на Вселенную и новую загадку, над которой стоит задуматься.Эти результаты подтверждаются другими рентгеновскими наблюдениями, и, если они дадут такой же ответ, нам, возможно, придется переосмыслить наше понимание Вселенной.

Нравиться

Спасибо за лайк

Вам уже понравилась эта страница, вам может понравиться только один раз!

Из чего сделана Вселенная?

Вселенная заполнена миллиардами галактик и триллионами звезд, а также почти бесчисленным количеством планет, лун, астероидов, комет и облаков пыли и газа — все кружится в бескрайних просторах космоса.

Но если мы увеличим масштаб, из каких блоков строятся эти небесные тела и откуда они взялись?

Водород — это самый распространенный элемент , обнаруженный во Вселенной, за ним следует гелий; вместе они составляют почти всю обычную материю. Но это лишь крошечный кусочек Вселенной — около 5%. Все остальное сделано из вещей, которые нельзя увидеть и которые можно обнаружить только косвенно. [ От Большого взрыва до наших дней: снимки нашей Вселенной во времени ]

В основном водород

Все началось с Большого взрыва , , около 13.8 миллиардов лет назад, когда сверхгорячая и плотно упакованная материя внезапно и быстро расширилась во всех направлениях одновременно. Миллисекунды спустя новорожденная Вселенная представляла собой вздымающуюся массу нейтронов, протонов, электронов, фотонов и других субатомных частиц с температурой около 100 миллиардов градусов Кельвина, согласно NASA .

Каждая крупица материи, из которой состоят все известные элементы в периодической таблице — и каждый объект во Вселенной, от черных дыр, до массивных звезд и частичек космической пыли — была создана во время Большого взрыва, сказала Нета Бахколл, профессор астрономии факультета астрофизических наук Принстонского университета в Нью-Джерси.

«Мы даже не знаем законов физики, которые существовали бы в такой горячей и плотной среде», — сказал Бахколл Live Science.

Примерно через 100 секунд после Большого взрыва температура упала до все еще кипящего уровня в 1 миллиард градусов Кельвина. Примерно к 380000 лет спустя Вселенная остыла достаточно, чтобы протоны и нейтроны собрались вместе и образовали литий, гелий и изотоп водорода дейтерий, в то время как свободные электроны были захвачены, чтобы сформировать нейтральные атомы.

Поскольку в ранней Вселенной было так много протонов, водород — самый легкий элемент, содержащий всего один протон и один нейтрон — стал самым распространенным элементом, составляя почти 95% процентов атомов Вселенной.Около 5% атомов Вселенной составляют гелий, согласно NASA . Затем, примерно через 200 миллионов лет после Большого взрыва, сформировались первые звезды и образовались остальные элементы, которые составляют долю оставшегося 1% всей обычной материи во Вселенной.

Невидимые частицы

Во время Большого взрыва было создано еще кое-что: темная материя. «Но мы не можем сказать, какую форму он принял, потому что мы не обнаружили эти частицы», — сказал Бахколл Live Science.

Темную материю нельзя наблюдать напрямую, но ее отпечатки сохраняются в первом свете Вселенной или в космическом микроволновом фоновом излучении (CMB) в виде крошечных флуктуаций излучения, сказал Бахколл.Ученые впервые предположили существование темной материи в 1930-х годах, предположив, что невидимое притяжение темной материи должно быть тем, что скрепляет быстро движущиеся скопления галактик. Десятилетия спустя, в 1970-х, американский астроном Вера Рубин нашла более косвенных свидетельств темной материи в более высоких, чем ожидалось, скоростях вращения звезд.

Основываясь на открытиях Рубина, астрофизики подсчитали, что темная материя — даже если ее нельзя увидеть или измерить — должна составлять значительную часть Вселенной.Но около 20 лет назад ученые обнаружили, что во Вселенной есть что-то еще более странное, чем темная материя; темная энергия, которой, как считается, гораздо больше, чем материи или темной материи. [Галерея : Темная материя во Вселенной ]

Эта фотография эволюционирующей Вселенной, сделанная в 2014 году космическим телескопом Хаббла, является одним из самых красочных изображений дальнего космоса, сделанных Хабблом. (Изображение предоставлено NASA / ESA)

Непреодолимая сила

Открытие темной энергии произошло потому, что ученые задались вопросом, достаточно ли темной материи во Вселенной, чтобы вызвать расширение или обратное направление, вызывающее коллапс Вселенной. внутрь на себя.

И вот, когда группа исследователей исследовала это в конце 1990-х, они обнаружили, что Вселенная не только не сжималась сама по себе, но и расширялась наружу со все более высокой скоростью. Группа определила, что неизвестная сила, получившая название темной энергии, толкает Вселенную в кажущейся пустоте пространства и ускоряет ее импульс; результаты ученых принесли физикам Адаму Риссу, Брайану Шмидту и Солу Перлмуттеру Нобелевскую премию по физике в 2011 году.

Модели силы, необходимые для объяснения ускоряющейся скорости расширения Вселенной, предполагают, что темная энергия должна составлять от 70% до 75% Вселенная.Между тем, темная материя составляет от 20% до 25%, в то время как так называемая обычная материя — вещество, которое мы действительно можем видеть — по оценкам составляет менее 5% Вселенной, сказал Бахколл.

Учитывая, что темная энергия составляет около трех четвертей Вселенной, понимание ее, возможно, является самой большой проблемой, с которой сегодня сталкиваются ученые, сказал Live Science астрофизик Марио Ливио из Научного института космического телескопа Университета Джонса Хопкинса в Балтиморе, штат Мэриленд. сестринский сайт Space.com in 2018.

«Хотя темная энергия не играла огромной роли в эволюции Вселенной в прошлом, она будет играть доминирующую роль в эволюции в будущем», — сказал Ливио. «Судьба Вселенной зависит от природы темной энергии».

Первоначально опубликовано на Live Science .

Что такое Вселенная? | Что такое экзопланета? — Исследование экзопланет: планеты за пределами нашей Солнечной системы

Что такое вселенная?

Вселенная — это все.Он включает в себя все пространство, всю материю и энергию, которые оно содержит. Оно включает даже само время и, конечно же, включает вас.

Земля и Луна являются частью Вселенной, как и другие планеты и их многие десятки лун. Наряду с астероидами и кометами планеты вращаются вокруг Солнца. Солнце — одна из сотен миллиардов звезд в галактике Млечный Путь, и у большинства этих звезд есть собственные планеты, известные как экзопланеты.

Млечный Путь — всего лишь одна из миллиардов галактик в наблюдаемой Вселенной. Считается, что все они, включая нашу собственную, имеют в центре сверхмассивные черные дыры.Все звезды во всех галактиках и все остальное, что астрономы даже не могут наблюдать, являются частью Вселенной. Это просто все.

Звездообразующая туманность W51 — одна из крупнейших «звездных фабрик» в галактике Млечный Путь. Такие «звездные фабрики» могут работать миллионы лет. Пещеристая красная область на правой стороне W51 старше, что очевидно по тому, как она уже была вырезана ветрами поколений массивных звезд (которые по крайней мере в 10 раз превышают массу нашего Солнца).Пыль и газ в этом регионе уносятся еще сильнее, когда эти звезды умирают и взрываются как сверхновые. На более молодой левой стороне туманности многие звезды только начинают избавляться от газа и пыли. Предоставлено: НАСА / Лаборатория реактивного движения — Калтех.

Хотя вселенная может показаться странным местом, это не так уж и далеко. Где бы вы сейчас ни находились, космическое пространство находится всего в 62 милях (100 км) от вас. Днем или ночью, в помещении или на улице, спите, обедаете или дремлет в классе, космическое пространство находится всего в нескольких десятках миль над вашей головой.Он тоже ниже тебя. Примерно в 12 800 километрах под вашими ногами — на противоположной стороне Земли — таится неумолимый вакуум и радиация космического пространства.

Фактически, технически вы сейчас находитесь в космосе. Люди говорят «в космосе», как будто оно там, а мы здесь, как будто Земля отделена от остальной Вселенной. Но Земля — ​​это планета, и она находится в космосе и является частью Вселенной, как и другие планеты. Так уж получилось, что здесь живут разные вещи, а окружающая среда у поверхности этой конкретной планеты благоприятна для жизни, какой мы ее знаем.Земля — ​​крошечное хрупкое исключение в космосе. Для людей и других существ, живущих на нашей планете, практически весь космос является враждебной и безжалостной средой.

Это полноцветное изображение показывает Северную и Южную Америку, как они выглядят из космоса на высоте 22 000 миль (35 000 км) над Землей. Изображение представляет собой комбинацию данных с двух спутников. Спектрорадиометр среднего разрешения (MODIS) на борту спутника НАСА Terra собирал данные о поверхности земли в течение 16 дней, в то время как геостационарный оперативный экологический спутник NOAA (GOES) сделал снимок облаков Земли и Луны.Изображение создано Рето Штёкли, Назми Эль Салеус и Марит Йентофт-Нильсен, NASA GSFC Сколько лет Земле?

Сколько лет Земле?

Наша планета Земля — ​​оазис не только в пространстве, но и во времени. Это может казаться постоянным, но вся планета — мимолетная вещь в продолжительности жизни Вселенной. Почти две трети времени с момента возникновения Вселенной Земля даже не существовала. И в нынешнем состоянии он не будет длиться вечно. Через несколько миллиардов лет Солнце расширится, поглотит Меркурий и Венеру и заполнит небо Земли.Он может даже расшириться настолько, что поглотит саму Землю. Трудно быть уверенным. В конце концов, люди только начали расшифровывать космос.

В то время как далекое будущее трудно точно предсказать, далекое прошлое — немного хуже. Изучая радиоактивный распад изотопов на Земле и в астероидах, ученые узнали, что наша планета и Солнечная система сформировались около 4,6 миллиарда лет назад.

Сколько лет Вселенной?

Сколько лет Вселенной?

С другой стороны, Вселенная выглядит примерно 13.8 миллиардов лет. Ученые пришли к этому числу, измерив возраст самых старых звезд и скорость расширения Вселенной. Они также измерили расширение, наблюдая за доплеровским сдвигом света от галактик, почти все из которых движутся далеко от нас и друг от друга. Чем дальше галактики, тем быстрее они удаляются. Можно было бы ожидать, что гравитация замедлит движение галактик друг от друга, но вместо этого они ускоряются, и ученые не знают почему. В далеком будущем галактики будут так далеко, что их свет не будет виден с Земли.

Другими словами, материя, энергия и все во Вселенной (включая само пространство) в прошлую субботу были более компактными, чем сегодня.

Другими словами, материя, энергия и все во Вселенной (включая само пространство) в прошлую субботу были более компактными, чем сегодня. То же самое можно сказать о любом времени в прошлом — в прошлом году, миллион лет назад, миллиард лет назад. Но прошлое не продолжается вечно.

Измеряя скорость галактик и расстояние до них от нас, ученые обнаружили, что если бы мы могли вернуться достаточно далеко, до того, как сформировались галактики или звезды начали превращать водород в гелий, все было бы так близко друг к другу и горячо, что атомы не могли бы образоваться и фотонам некуда было деваться.Чуть дальше в прошлое все было на том же месте. Или на самом деле вся вселенная (не только материя в ней) была одной точкой.

Не тратьте слишком много времени на обдумывание миссии по посещению места, где зародилась вселенная, поскольку человек не может посетить место, где произошел Большой взрыв. Дело не в том, что Вселенная была темным пустым пространством, и в нем произошел взрыв, из которого возникла вся материя. Вселенной не существовало. Пространства не существовало. Время — часть вселенной, поэтому его не существовало. Время тоже началось с большого взрыва. Само пространство расширилось от единственной точки до огромного космоса по мере того, как Вселенная расширялась с течением времени.

Из чего сделана вселенная?

Из чего состоит вселенная?

Вселенная содержит всю энергию и материю. Большая часть наблюдаемого вещества во Вселенной принимает форму отдельных атомов водорода, который является простейшим атомным элементом, состоящим только из протона и электрона (если атом также содержит нейтрон, его вместо этого называют дейтерием).Два или более атомов, разделяющих электроны, составляют молекулу. Многие триллионы атомов вместе составляют частицу пыли. Смешайте несколько тонн углерода, кремния, кислорода, льда и некоторых металлов вместе, и вы получите астероид. Или соберите вместе 333000 земных масс водорода и гелия, и вы получите звезду, подобную Солнцу.

Это впечатляющее изображение, полученное с помощью инструмента SPHERE на Очень Большом телескопе ESO, является первым четким изображением планеты, захваченной в самом процессе формирования вокруг карликовой звезды PDS 70. Планета четко выделяется, она видна как яркая точка справа от центр изображения, который затемнен маской коронографа, используемой для блокировки слепящего света центральной звезды.Предоставлено: ESO / A. Мюллер и др.

Ради практичности люди классифицируют сгустки материи на основе их атрибутов. Галактики, звездные скопления, планеты, карликовые планеты, планеты-изгои, луны, кольца, локоны, кометы, метеориты, еноты — все это совокупность материи, обладающая разными характеристиками, но подчиняющаяся одним и тем же законам природы.

Ученые начали подсчитывать эти сгустки материи, и полученные цифры довольно дикие. Наша родная галактика, Млечный Путь, содержит не менее 100 миллиардов звезд, а наблюдаемая Вселенная содержит не менее 100 миллиардов галактик.Если бы все галактики были одинакового размера, это дало бы нам 10 миллиардов миллиардов (или 10 секстиллионов) звезд в наблюдаемой Вселенной.

Но вселенная, кажется, также содержит сгусток материи и энергии, которые мы не можем видеть или непосредственно наблюдать. Все звезды, планеты, кометы, каланы, черные дыры и навозные жуки вместе составляют менее 5 процентов вещества во Вселенной. Около 27 процентов остального составляет темная материя, а 68 процентов — темная энергия, ни одна из которых даже отдаленно не изучена.Вселенная, как мы ее понимаем, не работала бы, если бы темная материя и темная энергия не существовали, и они называются «темными», потому что ученые, кажется, не могут напрямую наблюдать за ними. По крайней мере, пока.

Показаны два изображения с телескопа Хаббла массивного скопления галактик Cl 0024 + 17 (ZwCl 0024 + 1652). Слева вид в видимом свете с необычными синими дугами, появляющимися среди желтоватых галактик. Это увеличенные и искаженные изображения галактик, расположенных далеко за скоплением. Их свет изгибается и усиливается огромной гравитацией скопления в процессе, называемом гравитационным линзированием.Справа была добавлена ​​синяя заливка, чтобы указать местоположение невидимого материала, называемого темной материей, который математически необходим для объяснения природы и расположения видимых галактик с гравитационной линзой. Источники: НАСА, ЕКА, М.Дж. Джи и Х. Форд (Университет Джона Хопкинса). Как наш взгляд на Вселенную изменился с течением времени?

Как наш взгляд на Вселенную изменился с течением времени?

Человеческое понимание того, что такое Вселенная, как она устроена и насколько огромна, изменилось с течением времени.В течение бесчисленных жизней у людей было мало или совсем не было средств для понимания Вселенной. Наши далекие предки вместо этого полагались на мифы, чтобы объяснить происхождение всего. Поскольку наши предки сами изобрели их, мифы отражают человеческие заботы, надежды, чаяния или страхи, а не природу реальности.

Однако несколько веков назад люди начали применять математику, письмо и новые исследовательские принципы для поиска знаний. Со временем эти принципы совершенствовались, как и научные инструменты, в конечном итоге давая намек на природу Вселенной.Всего несколько сотен лет назад, когда люди начали систематически исследовать природу вещей, слова «ученый» вообще не существовало (исследователей вместо этого какое-то время называли «натурфилософами»). С тех пор наши знания о Вселенной неоднократно продвигались вперед. Всего около столетия назад астрономы впервые наблюдали галактики за пределами нашей собственной, и только полвека прошло с тех пор, как люди впервые начали отправлять космические корабли в другие миры.

За одну человеческую жизнь космические зонды совершили путешествие во внешние области Солнечной системы и отправили назад первые изображения четырех гигантских внешних планет и их бесчисленных спутников; марсоходы впервые прокатились по поверхности Марса; люди построили космическую станцию ​​с постоянным экипажем на околоземной орбите; а первые большие космические телескопы открыли потрясающие виды на более далекие части космоса, чем когда-либо прежде.Только в начале 21 века астрономы открыли тысячи планет вокруг других звезд, впервые обнаружили гравитационные волны и получили первое изображение черной дыры.

Используя телескоп Event Horizon, ученые получили изображение черной дыры в центре галактики M87. Предоставлено: сотрудничество телескопа Event Horizon и др. Подробнее о Black Holes

Обладая постоянно развивающимися технологиями и знаниями, а также не испытывая недостатка в воображении, люди продолжают открывать секреты космоса.В этом стремлении помогают новые идеи и вдохновляющие идеи, а также вывести из . Нам еще предстоит отправить космический зонд даже к ближайшей из миллиардов и миллиардов других звезд в галактике. Люди даже не исследовали все миры из нашей собственной солнечной системы . Короче говоря, большая часть Вселенной, которая может быть известна , остается неизвестной .

Вселенной почти 14 миллиардов лет, нашей Солнечной системе 4,6 миллиарда лет, жизнь на Земле существует примерно 3 года. 8 миллиардов лет, а люди существуют всего несколько сотен тысяч лет. Другими словами, Вселенная существует примерно в 56 000 раз дольше, чем наш вид. По этой мерке почти все, что когда-либо происходило, происходило до появления людей. Так что, конечно, у нас есть множество вопросов — в космическом смысле мы только что сюда попали.

Наши первые несколько десятилетий исследования нашей собственной солнечной системы — это только начало. Отсюда, всего через одну человеческую жизнь, наше понимание Вселенной и нашего места в ней, несомненно, будет расти и развиваться способами, которые мы сегодня можем только представить.

Далее: В поисках жизни: мы одни?

Что такое Вселенная? | Что такое экзопланета? — Исследование экзопланет: планеты за пределами нашей Солнечной системы

Что такое вселенная?

Вселенная — это все. Он включает в себя все пространство, всю материю и энергию, которые оно содержит. Оно включает даже само время и, конечно же, включает вас.

Земля и Луна являются частью Вселенной, как и другие планеты и их многие десятки лун.Наряду с астероидами и кометами планеты вращаются вокруг Солнца. Солнце — одна из сотен миллиардов звезд в галактике Млечный Путь, и у большинства этих звезд есть собственные планеты, известные как экзопланеты.

Млечный Путь — всего лишь одна из миллиардов галактик в наблюдаемой Вселенной. Считается, что все они, включая нашу собственную, имеют в центре сверхмассивные черные дыры. Все звезды во всех галактиках и все остальное, что астрономы даже не могут наблюдать, являются частью Вселенной.Это просто все.

Звездообразующая туманность W51 — одна из крупнейших «звездных фабрик» в галактике Млечный Путь. Такие «звездные фабрики» могут работать миллионы лет. Пещеристая красная область на правой стороне W51 старше, что очевидно по тому, как она уже была вырезана ветрами поколений массивных звезд (которые по крайней мере в 10 раз превышают массу нашего Солнца). Пыль и газ в этом регионе уносятся еще сильнее, когда эти звезды умирают и взрываются как сверхновые.На более молодой левой стороне туманности многие звезды только начинают избавляться от газа и пыли. Предоставлено: НАСА / Лаборатория реактивного движения — Калтех.

Хотя вселенная может показаться странным местом, это не так уж и далеко. Где бы вы сейчас ни находились, космическое пространство находится всего в 62 милях (100 км) от вас. Днем или ночью, в помещении или на улице, спите, обедаете или дремлет в классе, космическое пространство находится всего в нескольких десятках миль над вашей головой. Он тоже ниже тебя. Примерно в 12 800 километрах под вашими ногами — на противоположной стороне Земли — таится неумолимый вакуум и радиация космического пространства.

Фактически, технически вы сейчас находитесь в космосе. Люди говорят «в космосе», как будто оно там, а мы здесь, как будто Земля отделена от остальной Вселенной. Но Земля — ​​это планета, и она находится в космосе и является частью Вселенной, как и другие планеты. Так уж получилось, что здесь живут разные вещи, а окружающая среда у поверхности этой конкретной планеты благоприятна для жизни, какой мы ее знаем. Земля — ​​крошечное хрупкое исключение в космосе. Для людей и других существ, живущих на нашей планете, практически весь космос является враждебной и безжалостной средой.

Это полноцветное изображение показывает Северную и Южную Америку, как они выглядят из космоса на высоте 22 000 миль (35 000 км) над Землей. Изображение представляет собой комбинацию данных с двух спутников. Спектрорадиометр среднего разрешения (MODIS) на борту спутника НАСА Terra собирал данные о поверхности земли в течение 16 дней, в то время как геостационарный оперативный экологический спутник NOAA (GOES) сделал снимок облаков Земли и Луны. Изображение создано Рето Штёкли, Назми Эль Салеус и Марит Йентофт-Нильсен, NASA GSFC Сколько лет Земле?

Сколько лет Земле?

Наша планета Земля — ​​оазис не только в пространстве, но и во времени. Это может казаться постоянным, но вся планета — мимолетная вещь в продолжительности жизни Вселенной. Почти две трети времени с момента возникновения Вселенной Земля даже не существовала. И в нынешнем состоянии он не будет длиться вечно. Через несколько миллиардов лет Солнце расширится, поглотит Меркурий и Венеру и заполнит небо Земли. Он может даже расшириться настолько, что поглотит саму Землю. Трудно быть уверенным. В конце концов, люди только начали расшифровывать космос.

В то время как далекое будущее трудно точно предсказать, далекое прошлое — немного хуже.Изучая радиоактивный распад изотопов на Земле и в астероидах, ученые узнали, что наша планета и Солнечная система сформировались около 4,6 миллиарда лет назад.

Сколько лет Вселенной?

Сколько лет Вселенной?

С другой стороны, возраст Вселенной составляет около 13,8 миллиарда лет. Ученые пришли к этому числу, измерив возраст самых старых звезд и скорость расширения Вселенной. Они также измерили расширение, наблюдая за доплеровским сдвигом света от галактик, почти все из которых движутся далеко от нас и друг от друга.Чем дальше галактики, тем быстрее они удаляются. Можно было бы ожидать, что гравитация замедлит движение галактик друг от друга, но вместо этого они ускоряются, и ученые не знают почему. В далеком будущем галактики будут так далеко, что их свет не будет виден с Земли.

Другими словами, материя, энергия и все во Вселенной (включая само пространство) в прошлую субботу были более компактными, чем сегодня.

Другими словами, материя, энергия и все во Вселенной (включая само пространство) в прошлую субботу были более компактными, чем сегодня.То же самое можно сказать о любом времени в прошлом — в прошлом году, миллион лет назад, миллиард лет назад. Но прошлое не продолжается вечно.

Измеряя скорость галактик и расстояние до них от нас, ученые обнаружили, что если бы мы могли вернуться достаточно далеко, до того, как сформировались галактики или звезды начали превращать водород в гелий, все было бы так близко друг к другу и горячо, что атомы не могли бы образоваться и фотонам некуда было деваться. Чуть дальше в прошлое все было на том же месте. Или на самом деле вся вселенная (не только материя в ней) была одной точкой.

Не тратьте слишком много времени на обдумывание миссии по посещению места, где зародилась вселенная, поскольку человек не может посетить место, где произошел Большой взрыв. Дело не в том, что Вселенная была темным пустым пространством, и в нем произошел взрыв, из которого возникла вся материя. Вселенной не существовало. Пространства не существовало. Время — часть вселенной, поэтому его не существовало. Время тоже началось с большого взрыва. Само пространство расширилось от единственной точки до огромного космоса по мере того, как Вселенная расширялась с течением времени.

Из чего сделана вселенная?

Из чего состоит вселенная?

Вселенная содержит всю энергию и материю. Большая часть наблюдаемого вещества во Вселенной принимает форму отдельных атомов водорода, который является простейшим атомным элементом, состоящим только из протона и электрона (если атом также содержит нейтрон, его вместо этого называют дейтерием). Два или более атомов, разделяющих электроны, составляют молекулу. Многие триллионы атомов вместе составляют частицу пыли.Смешайте несколько тонн углерода, кремния, кислорода, льда и некоторых металлов вместе, и вы получите астероид. Или соберите вместе 333000 земных масс водорода и гелия, и вы получите звезду, подобную Солнцу.

Это впечатляющее изображение, полученное с помощью инструмента SPHERE на Очень Большом телескопе ESO, является первым четким изображением планеты, захваченной в самом процессе формирования вокруг карликовой звезды PDS 70. Планета четко выделяется, она видна как яркая точка справа от центр изображения, который затемнен маской коронографа, используемой для блокировки слепящего света центральной звезды.Предоставлено: ESO / A. Мюллер и др.

Ради практичности люди классифицируют сгустки материи на основе их атрибутов. Галактики, звездные скопления, планеты, карликовые планеты, планеты-изгои, луны, кольца, локоны, кометы, метеориты, еноты — все это совокупность материи, обладающая разными характеристиками, но подчиняющаяся одним и тем же законам природы.

Ученые начали подсчитывать эти сгустки материи, и полученные цифры довольно дикие. Наша родная галактика, Млечный Путь, содержит не менее 100 миллиардов звезд, а наблюдаемая Вселенная содержит не менее 100 миллиардов галактик.Если бы все галактики были одинакового размера, это дало бы нам 10 миллиардов миллиардов (или 10 секстиллионов) звезд в наблюдаемой Вселенной.

Но вселенная, кажется, также содержит сгусток материи и энергии, которые мы не можем видеть или непосредственно наблюдать. Все звезды, планеты, кометы, каланы, черные дыры и навозные жуки вместе составляют менее 5 процентов вещества во Вселенной. Около 27 процентов остального составляет темная материя, а 68 процентов — темная энергия, ни одна из которых даже отдаленно не изучена.Вселенная, как мы ее понимаем, не работала бы, если бы темная материя и темная энергия не существовали, и они называются «темными», потому что ученые, кажется, не могут напрямую наблюдать за ними. По крайней мере, пока.

Показаны два изображения с телескопа Хаббла массивного скопления галактик Cl 0024 + 17 (ZwCl 0024 + 1652). Слева вид в видимом свете с необычными синими дугами, появляющимися среди желтоватых галактик. Это увеличенные и искаженные изображения галактик, расположенных далеко за скоплением. Их свет изгибается и усиливается огромной гравитацией скопления в процессе, называемом гравитационным линзированием.Справа была добавлена ​​синяя заливка, чтобы указать местоположение невидимого материала, называемого темной материей, который математически необходим для объяснения природы и расположения видимых галактик с гравитационной линзой. Источники: НАСА, ЕКА, М.Дж. Джи и Х. Форд (Университет Джона Хопкинса). Как наш взгляд на Вселенную изменился с течением времени?

Как наш взгляд на Вселенную изменился с течением времени?

Человеческое понимание того, что такое Вселенная, как она устроена и насколько огромна, изменилось с течением времени.В течение бесчисленных жизней у людей было мало или совсем не было средств для понимания Вселенной. Наши далекие предки вместо этого полагались на мифы, чтобы объяснить происхождение всего. Поскольку наши предки сами изобрели их, мифы отражают человеческие заботы, надежды, чаяния или страхи, а не природу реальности.

Однако несколько веков назад люди начали применять математику, письмо и новые исследовательские принципы для поиска знаний. Со временем эти принципы совершенствовались, как и научные инструменты, в конечном итоге давая намек на природу Вселенной.Всего несколько сотен лет назад, когда люди начали систематически исследовать природу вещей, слова «ученый» вообще не существовало (исследователей вместо этого какое-то время называли «натурфилософами»). С тех пор наши знания о Вселенной неоднократно продвигались вперед. Всего около столетия назад астрономы впервые наблюдали галактики за пределами нашей собственной, и только полвека прошло с тех пор, как люди впервые начали отправлять космические корабли в другие миры.

За одну человеческую жизнь космические зонды совершили путешествие во внешние области Солнечной системы и отправили назад первые изображения четырех гигантских внешних планет и их бесчисленных спутников; марсоходы впервые прокатились по поверхности Марса; люди построили космическую станцию ​​с постоянным экипажем на околоземной орбите; а первые большие космические телескопы открыли потрясающие виды на более далекие части космоса, чем когда-либо прежде.Только в начале 21 века астрономы открыли тысячи планет вокруг других звезд, впервые обнаружили гравитационные волны и получили первое изображение черной дыры.

Используя телескоп Event Horizon, ученые получили изображение черной дыры в центре галактики M87. Предоставлено: сотрудничество телескопа Event Horizon и др. Подробнее о Black Holes

Обладая постоянно развивающимися технологиями и знаниями, а также не испытывая недостатка в воображении, люди продолжают открывать секреты космоса.В этом стремлении помогают новые идеи и вдохновляющие идеи, а также вывести из . Нам еще предстоит отправить космический зонд даже к ближайшей из миллиардов и миллиардов других звезд в галактике. Люди даже не исследовали все миры из нашей собственной солнечной системы . Короче говоря, большая часть Вселенной, которая может быть известна , остается неизвестной .

Вселенной почти 14 миллиардов лет, нашей Солнечной системе 4,6 миллиарда лет, жизнь на Земле существует примерно 3 года.8 миллиардов лет, а люди существуют всего несколько сотен тысяч лет. Другими словами, Вселенная существует примерно в 56 000 раз дольше, чем наш вид. По этой мерке почти все, что когда-либо происходило, происходило до появления людей. Так что, конечно, у нас есть множество вопросов — в космическом смысле мы только что сюда попали.

Наши первые несколько десятилетий исследования нашей собственной солнечной системы — это только начало. Отсюда, всего через одну человеческую жизнь, наше понимание Вселенной и нашего места в ней, несомненно, будет расти и развиваться способами, которые мы сегодня можем только представить.

Далее: В поисках жизни: мы одни?

Что такое Вселенная? | Что такое экзопланета? — Исследование экзопланет: планеты за пределами нашей Солнечной системы

Что такое вселенная?

Вселенная — это все. Он включает в себя все пространство, всю материю и энергию, которые оно содержит. Оно включает даже само время и, конечно же, включает вас.

Земля и Луна являются частью Вселенной, как и другие планеты и их многие десятки лун.Наряду с астероидами и кометами планеты вращаются вокруг Солнца. Солнце — одна из сотен миллиардов звезд в галактике Млечный Путь, и у большинства этих звезд есть собственные планеты, известные как экзопланеты.

Млечный Путь — всего лишь одна из миллиардов галактик в наблюдаемой Вселенной. Считается, что все они, включая нашу собственную, имеют в центре сверхмассивные черные дыры. Все звезды во всех галактиках и все остальное, что астрономы даже не могут наблюдать, являются частью Вселенной. Это просто все.

Звездообразующая туманность W51 — одна из крупнейших «звездных фабрик» в галактике Млечный Путь. Такие «звездные фабрики» могут работать миллионы лет. Пещеристая красная область на правой стороне W51 старше, что очевидно по тому, как она уже была вырезана ветрами поколений массивных звезд (которые по крайней мере в 10 раз превышают массу нашего Солнца). Пыль и газ в этом регионе уносятся еще сильнее, когда эти звезды умирают и взрываются как сверхновые.На более молодой левой стороне туманности многие звезды только начинают избавляться от газа и пыли. Предоставлено: НАСА / Лаборатория реактивного движения — Калтех.

Хотя вселенная может показаться странным местом, это не так уж и далеко. Где бы вы сейчас ни находились, космическое пространство находится всего в 62 милях (100 км) от вас. Днем или ночью, в помещении или на улице, спите, обедаете или дремлет в классе, космическое пространство находится всего в нескольких десятках миль над вашей головой. Он тоже ниже тебя. Примерно в 12 800 километрах под вашими ногами — на противоположной стороне Земли — таится неумолимый вакуум и радиация космического пространства.

Фактически, технически вы сейчас находитесь в космосе. Люди говорят «в космосе», как будто оно там, а мы здесь, как будто Земля отделена от остальной Вселенной. Но Земля — ​​это планета, и она находится в космосе и является частью Вселенной, как и другие планеты. Так уж получилось, что здесь живут разные вещи, а окружающая среда у поверхности этой конкретной планеты благоприятна для жизни, какой мы ее знаем. Земля — ​​крошечное хрупкое исключение в космосе. Для людей и других существ, живущих на нашей планете, практически весь космос является враждебной и безжалостной средой.

Это полноцветное изображение показывает Северную и Южную Америку, как они выглядят из космоса на высоте 22 000 миль (35 000 км) над Землей. Изображение представляет собой комбинацию данных с двух спутников. Спектрорадиометр среднего разрешения (MODIS) на борту спутника НАСА Terra собирал данные о поверхности земли в течение 16 дней, в то время как геостационарный оперативный экологический спутник NOAA (GOES) сделал снимок облаков Земли и Луны. Изображение создано Рето Штёкли, Назми Эль Салеус и Марит Йентофт-Нильсен, NASA GSFC Сколько лет Земле?

Сколько лет Земле?

Наша планета Земля — ​​оазис не только в пространстве, но и во времени.Это может казаться постоянным, но вся планета — мимолетная вещь в продолжительности жизни Вселенной. Почти две трети времени с момента возникновения Вселенной Земля даже не существовала. И в нынешнем состоянии он не будет длиться вечно. Через несколько миллиардов лет Солнце расширится, поглотит Меркурий и Венеру и заполнит небо Земли. Он может даже расшириться настолько, что поглотит саму Землю. Трудно быть уверенным. В конце концов, люди только начали расшифровывать космос.

В то время как далекое будущее трудно точно предсказать, далекое прошлое — немного хуже.Изучая радиоактивный распад изотопов на Земле и в астероидах, ученые узнали, что наша планета и Солнечная система сформировались около 4,6 миллиарда лет назад.

Сколько лет Вселенной?

Сколько лет Вселенной?

С другой стороны, возраст Вселенной составляет около 13,8 миллиарда лет. Ученые пришли к этому числу, измерив возраст самых старых звезд и скорость расширения Вселенной. Они также измерили расширение, наблюдая за доплеровским сдвигом света от галактик, почти все из которых движутся далеко от нас и друг от друга.Чем дальше галактики, тем быстрее они удаляются. Можно было бы ожидать, что гравитация замедлит движение галактик друг от друга, но вместо этого они ускоряются, и ученые не знают почему. В далеком будущем галактики будут так далеко, что их свет не будет виден с Земли.

Другими словами, материя, энергия и все во Вселенной (включая само пространство) в прошлую субботу были более компактными, чем сегодня.

Другими словами, материя, энергия и все во Вселенной (включая само пространство) в прошлую субботу были более компактными, чем сегодня.То же самое можно сказать о любом времени в прошлом — в прошлом году, миллион лет назад, миллиард лет назад. Но прошлое не продолжается вечно.

Измеряя скорость галактик и расстояние до них от нас, ученые обнаружили, что если бы мы могли вернуться достаточно далеко, до того, как сформировались галактики или звезды начали превращать водород в гелий, все было бы так близко друг к другу и горячо, что атомы не могли бы образоваться и фотонам некуда было деваться. Чуть дальше в прошлое все было на том же месте. Или на самом деле вся вселенная (не только материя в ней) была одной точкой.

Не тратьте слишком много времени на обдумывание миссии по посещению места, где зародилась вселенная, поскольку человек не может посетить место, где произошел Большой взрыв. Дело не в том, что Вселенная была темным пустым пространством, и в нем произошел взрыв, из которого возникла вся материя. Вселенной не существовало. Пространства не существовало. Время — часть вселенной, поэтому его не существовало. Время тоже началось с большого взрыва. Само пространство расширилось от единственной точки до огромного космоса по мере того, как Вселенная расширялась с течением времени.

Из чего сделана вселенная?

Из чего состоит вселенная?

Вселенная содержит всю энергию и материю. Большая часть наблюдаемого вещества во Вселенной принимает форму отдельных атомов водорода, который является простейшим атомным элементом, состоящим только из протона и электрона (если атом также содержит нейтрон, его вместо этого называют дейтерием). Два или более атомов, разделяющих электроны, составляют молекулу. Многие триллионы атомов вместе составляют частицу пыли.Смешайте несколько тонн углерода, кремния, кислорода, льда и некоторых металлов вместе, и вы получите астероид. Или соберите вместе 333000 земных масс водорода и гелия, и вы получите звезду, подобную Солнцу.

Это впечатляющее изображение, полученное с помощью инструмента SPHERE на Очень Большом телескопе ESO, является первым четким изображением планеты, захваченной в самом процессе формирования вокруг карликовой звезды PDS 70. Планета четко выделяется, она видна как яркая точка справа от центр изображения, который затемнен маской коронографа, используемой для блокировки слепящего света центральной звезды.Предоставлено: ESO / A. Мюллер и др.

Ради практичности люди классифицируют сгустки материи на основе их атрибутов. Галактики, звездные скопления, планеты, карликовые планеты, планеты-изгои, луны, кольца, локоны, кометы, метеориты, еноты — все это совокупность материи, обладающая разными характеристиками, но подчиняющаяся одним и тем же законам природы.

Ученые начали подсчитывать эти сгустки материи, и полученные цифры довольно дикие. Наша родная галактика, Млечный Путь, содержит не менее 100 миллиардов звезд, а наблюдаемая Вселенная содержит не менее 100 миллиардов галактик.Если бы все галактики были одинакового размера, это дало бы нам 10 миллиардов миллиардов (или 10 секстиллионов) звезд в наблюдаемой Вселенной.

Но вселенная, кажется, также содержит сгусток материи и энергии, которые мы не можем видеть или непосредственно наблюдать. Все звезды, планеты, кометы, каланы, черные дыры и навозные жуки вместе составляют менее 5 процентов вещества во Вселенной. Около 27 процентов остального составляет темная материя, а 68 процентов — темная энергия, ни одна из которых даже отдаленно не изучена.Вселенная, как мы ее понимаем, не работала бы, если бы темная материя и темная энергия не существовали, и они называются «темными», потому что ученые, кажется, не могут напрямую наблюдать за ними. По крайней мере, пока.

Показаны два изображения с телескопа Хаббла массивного скопления галактик Cl 0024 + 17 (ZwCl 0024 + 1652). Слева вид в видимом свете с необычными синими дугами, появляющимися среди желтоватых галактик. Это увеличенные и искаженные изображения галактик, расположенных далеко за скоплением. Их свет изгибается и усиливается огромной гравитацией скопления в процессе, называемом гравитационным линзированием.Справа была добавлена ​​синяя заливка, чтобы указать местоположение невидимого материала, называемого темной материей, который математически необходим для объяснения природы и расположения видимых галактик с гравитационной линзой. Источники: НАСА, ЕКА, М.Дж. Джи и Х. Форд (Университет Джона Хопкинса). Как наш взгляд на Вселенную изменился с течением времени?

Как наш взгляд на Вселенную изменился с течением времени?

Человеческое понимание того, что такое Вселенная, как она устроена и насколько огромна, изменилось с течением времени.В течение бесчисленных жизней у людей было мало или совсем не было средств для понимания Вселенной. Наши далекие предки вместо этого полагались на мифы, чтобы объяснить происхождение всего. Поскольку наши предки сами изобрели их, мифы отражают человеческие заботы, надежды, чаяния или страхи, а не природу реальности.

Однако несколько веков назад люди начали применять математику, письмо и новые исследовательские принципы для поиска знаний. Со временем эти принципы совершенствовались, как и научные инструменты, в конечном итоге давая намек на природу Вселенной.Всего несколько сотен лет назад, когда люди начали систематически исследовать природу вещей, слова «ученый» вообще не существовало (исследователей вместо этого какое-то время называли «натурфилософами»). С тех пор наши знания о Вселенной неоднократно продвигались вперед. Всего около столетия назад астрономы впервые наблюдали галактики за пределами нашей собственной, и только полвека прошло с тех пор, как люди впервые начали отправлять космические корабли в другие миры.

За одну человеческую жизнь космические зонды совершили путешествие во внешние области Солнечной системы и отправили назад первые изображения четырех гигантских внешних планет и их бесчисленных спутников; марсоходы впервые прокатились по поверхности Марса; люди построили космическую станцию ​​с постоянным экипажем на околоземной орбите; а первые большие космические телескопы открыли потрясающие виды на более далекие части космоса, чем когда-либо прежде.Только в начале 21 века астрономы открыли тысячи планет вокруг других звезд, впервые обнаружили гравитационные волны и получили первое изображение черной дыры.

Используя телескоп Event Horizon, ученые получили изображение черной дыры в центре галактики M87. Предоставлено: сотрудничество телескопа Event Horizon и др. Подробнее о Black Holes

Обладая постоянно развивающимися технологиями и знаниями, а также не испытывая недостатка в воображении, люди продолжают открывать секреты космоса.В этом стремлении помогают новые идеи и вдохновляющие идеи, а также вывести из . Нам еще предстоит отправить космический зонд даже к ближайшей из миллиардов и миллиардов других звезд в галактике. Люди даже не исследовали все миры из нашей собственной солнечной системы . Короче говоря, большая часть Вселенной, которая может быть известна , остается неизвестной .

Вселенной почти 14 миллиардов лет, нашей Солнечной системе 4,6 миллиарда лет, жизнь на Земле существует примерно 3 года.8 миллиардов лет, а люди существуют всего несколько сотен тысяч лет. Другими словами, Вселенная существует примерно в 56 000 раз дольше, чем наш вид. По этой мерке почти все, что когда-либо происходило, происходило до появления людей. Так что, конечно, у нас есть множество вопросов — в космическом смысле мы только что сюда попали.

Наши первые несколько десятилетий исследования нашей собственной солнечной системы — это только начало. Отсюда, всего через одну человеческую жизнь, наше понимание Вселенной и нашего места в ней, несомненно, будет расти и развиваться способами, которые мы сегодня можем только представить.

Далее: В поисках жизни: мы одни?

Что такое Вселенная? | Что такое экзопланета? — Исследование экзопланет: планеты за пределами нашей Солнечной системы

Что такое вселенная?

Вселенная — это все. Он включает в себя все пространство, всю материю и энергию, которые оно содержит. Оно включает даже само время и, конечно же, включает вас.

Земля и Луна являются частью Вселенной, как и другие планеты и их многие десятки лун. Наряду с астероидами и кометами планеты вращаются вокруг Солнца. Солнце — одна из сотен миллиардов звезд в галактике Млечный Путь, и у большинства этих звезд есть собственные планеты, известные как экзопланеты.

Млечный Путь — всего лишь одна из миллиардов галактик в наблюдаемой Вселенной. Считается, что все они, включая нашу собственную, имеют в центре сверхмассивные черные дыры. Все звезды во всех галактиках и все остальное, что астрономы даже не могут наблюдать, являются частью Вселенной.Это просто все.

Звездообразующая туманность W51 — одна из крупнейших «звездных фабрик» в галактике Млечный Путь. Такие «звездные фабрики» могут работать миллионы лет. Пещеристая красная область на правой стороне W51 старше, что очевидно по тому, как она уже была вырезана ветрами поколений массивных звезд (которые по крайней мере в 10 раз превышают массу нашего Солнца). Пыль и газ в этом регионе уносятся еще сильнее, когда эти звезды умирают и взрываются как сверхновые.На более молодой левой стороне туманности многие звезды только начинают избавляться от газа и пыли. Предоставлено: НАСА / Лаборатория реактивного движения — Калтех.

Хотя вселенная может показаться странным местом, это не так уж и далеко. Где бы вы сейчас ни находились, космическое пространство находится всего в 62 милях (100 км) от вас. Днем или ночью, в помещении или на улице, спите, обедаете или дремлет в классе, космическое пространство находится всего в нескольких десятках миль над вашей головой. Он тоже ниже тебя. Примерно в 12 800 километрах под вашими ногами — на противоположной стороне Земли — таится неумолимый вакуум и радиация космического пространства.

Фактически, технически вы сейчас находитесь в космосе. Люди говорят «в космосе», как будто оно там, а мы здесь, как будто Земля отделена от остальной Вселенной. Но Земля — ​​это планета, и она находится в космосе и является частью Вселенной, как и другие планеты. Так уж получилось, что здесь живут разные вещи, а окружающая среда у поверхности этой конкретной планеты благоприятна для жизни, какой мы ее знаем. Земля — ​​крошечное хрупкое исключение в космосе. Для людей и других существ, живущих на нашей планете, практически весь космос является враждебной и безжалостной средой.

Это полноцветное изображение показывает Северную и Южную Америку, как они выглядят из космоса на высоте 22 000 миль (35 000 км) над Землей. Изображение представляет собой комбинацию данных с двух спутников. Спектрорадиометр среднего разрешения (MODIS) на борту спутника НАСА Terra собирал данные о поверхности земли в течение 16 дней, в то время как геостационарный оперативный экологический спутник NOAA (GOES) сделал снимок облаков Земли и Луны. Изображение создано Рето Штёкли, Назми Эль Салеус и Марит Йентофт-Нильсен, NASA GSFC Сколько лет Земле?

Сколько лет Земле?

Наша планета Земля — ​​оазис не только в пространстве, но и во времени.Это может казаться постоянным, но вся планета — мимолетная вещь в продолжительности жизни Вселенной. Почти две трети времени с момента возникновения Вселенной Земля даже не существовала. И в нынешнем состоянии он не будет длиться вечно. Через несколько миллиардов лет Солнце расширится, поглотит Меркурий и Венеру и заполнит небо Земли. Он может даже расшириться настолько, что поглотит саму Землю. Трудно быть уверенным. В конце концов, люди только начали расшифровывать космос.

В то время как далекое будущее трудно точно предсказать, далекое прошлое — немного хуже.Изучая радиоактивный распад изотопов на Земле и в астероидах, ученые узнали, что наша планета и Солнечная система сформировались около 4,6 миллиарда лет назад.

Сколько лет Вселенной?

Сколько лет Вселенной?

С другой стороны, возраст Вселенной составляет около 13,8 миллиарда лет. Ученые пришли к этому числу, измерив возраст самых старых звезд и скорость расширения Вселенной. Они также измерили расширение, наблюдая за доплеровским сдвигом света от галактик, почти все из которых движутся далеко от нас и друг от друга.Чем дальше галактики, тем быстрее они удаляются. Можно было бы ожидать, что гравитация замедлит движение галактик друг от друга, но вместо этого они ускоряются, и ученые не знают почему. В далеком будущем галактики будут так далеко, что их свет не будет виден с Земли.

Другими словами, материя, энергия и все во Вселенной (включая само пространство) в прошлую субботу были более компактными, чем сегодня.

Другими словами, материя, энергия и все во Вселенной (включая само пространство) в прошлую субботу были более компактными, чем сегодня.То же самое можно сказать о любом времени в прошлом — в прошлом году, миллион лет назад, миллиард лет назад. Но прошлое не продолжается вечно.

Измеряя скорость галактик и расстояние до них от нас, ученые обнаружили, что если бы мы могли вернуться достаточно далеко, до того, как сформировались галактики или звезды начали превращать водород в гелий, все было бы так близко друг к другу и горячо, что атомы не могли бы образоваться и фотонам некуда было деваться. Чуть дальше в прошлое все было на том же месте. Или на самом деле вся вселенная (не только материя в ней) была одной точкой.

Не тратьте слишком много времени на обдумывание миссии по посещению места, где зародилась вселенная, поскольку человек не может посетить место, где произошел Большой взрыв. Дело не в том, что Вселенная была темным пустым пространством, и в нем произошел взрыв, из которого возникла вся материя. Вселенной не существовало. Пространства не существовало. Время — часть вселенной, поэтому его не существовало. Время тоже началось с большого взрыва. Само пространство расширилось от единственной точки до огромного космоса по мере того, как Вселенная расширялась с течением времени.

Из чего сделана вселенная?

Из чего состоит вселенная?

Вселенная содержит всю энергию и материю. Большая часть наблюдаемого вещества во Вселенной принимает форму отдельных атомов водорода, который является простейшим атомным элементом, состоящим только из протона и электрона (если атом также содержит нейтрон, его вместо этого называют дейтерием). Два или более атомов, разделяющих электроны, составляют молекулу. Многие триллионы атомов вместе составляют частицу пыли.Смешайте несколько тонн углерода, кремния, кислорода, льда и некоторых металлов вместе, и вы получите астероид. Или соберите вместе 333000 земных масс водорода и гелия, и вы получите звезду, подобную Солнцу.

Это впечатляющее изображение, полученное с помощью инструмента SPHERE на Очень Большом телескопе ESO, является первым четким изображением планеты, захваченной в самом процессе формирования вокруг карликовой звезды PDS 70. Планета четко выделяется, она видна как яркая точка справа от центр изображения, который затемнен маской коронографа, используемой для блокировки слепящего света центральной звезды.Предоставлено: ESO / A. Мюллер и др.

Ради практичности люди классифицируют сгустки материи на основе их атрибутов. Галактики, звездные скопления, планеты, карликовые планеты, планеты-изгои, луны, кольца, локоны, кометы, метеориты, еноты — все это совокупность материи, обладающая разными характеристиками, но подчиняющаяся одним и тем же законам природы.

Ученые начали подсчитывать эти сгустки материи, и полученные цифры довольно дикие. Наша родная галактика, Млечный Путь, содержит не менее 100 миллиардов звезд, а наблюдаемая Вселенная содержит не менее 100 миллиардов галактик.Если бы все галактики были одинакового размера, это дало бы нам 10 миллиардов миллиардов (или 10 секстиллионов) звезд в наблюдаемой Вселенной.

Но вселенная, кажется, также содержит сгусток материи и энергии, которые мы не можем видеть или непосредственно наблюдать. Все звезды, планеты, кометы, каланы, черные дыры и навозные жуки вместе составляют менее 5 процентов вещества во Вселенной. Около 27 процентов остального составляет темная материя, а 68 процентов — темная энергия, ни одна из которых даже отдаленно не изучена.Вселенная, как мы ее понимаем, не работала бы, если бы темная материя и темная энергия не существовали, и они называются «темными», потому что ученые, кажется, не могут напрямую наблюдать за ними. По крайней мере, пока.

Показаны два изображения с телескопа Хаббла массивного скопления галактик Cl 0024 + 17 (ZwCl 0024 + 1652). Слева вид в видимом свете с необычными синими дугами, появляющимися среди желтоватых галактик. Это увеличенные и искаженные изображения галактик, расположенных далеко за скоплением. Их свет изгибается и усиливается огромной гравитацией скопления в процессе, называемом гравитационным линзированием.Справа была добавлена ​​синяя заливка, чтобы указать местоположение невидимого материала, называемого темной материей, который математически необходим для объяснения природы и расположения видимых галактик с гравитационной линзой. Источники: НАСА, ЕКА, М.Дж. Джи и Х. Форд (Университет Джона Хопкинса). Как наш взгляд на Вселенную изменился с течением времени?

Как наш взгляд на Вселенную изменился с течением времени?

Человеческое понимание того, что такое Вселенная, как она устроена и насколько огромна, изменилось с течением времени.В течение бесчисленных жизней у людей было мало или совсем не было средств для понимания Вселенной. Наши далекие предки вместо этого полагались на мифы, чтобы объяснить происхождение всего. Поскольку наши предки сами изобрели их, мифы отражают человеческие заботы, надежды, чаяния или страхи, а не природу реальности.

Однако несколько веков назад люди начали применять математику, письмо и новые исследовательские принципы для поиска знаний. Со временем эти принципы совершенствовались, как и научные инструменты, в конечном итоге давая намек на природу Вселенной.Всего несколько сотен лет назад, когда люди начали систематически исследовать природу вещей, слова «ученый» вообще не существовало (исследователей вместо этого какое-то время называли «натурфилософами»). С тех пор наши знания о Вселенной неоднократно продвигались вперед. Всего около столетия назад астрономы впервые наблюдали галактики за пределами нашей собственной, и только полвека прошло с тех пор, как люди впервые начали отправлять космические корабли в другие миры.

За одну человеческую жизнь космические зонды совершили путешествие во внешние области Солнечной системы и отправили назад первые изображения четырех гигантских внешних планет и их бесчисленных спутников; марсоходы впервые прокатились по поверхности Марса; люди построили космическую станцию ​​с постоянным экипажем на околоземной орбите; а первые большие космические телескопы открыли потрясающие виды на более далекие части космоса, чем когда-либо прежде.Только в начале 21 века астрономы открыли тысячи планет вокруг других звезд, впервые обнаружили гравитационные волны и получили первое изображение черной дыры.

Используя телескоп Event Horizon, ученые получили изображение черной дыры в центре галактики M87. Предоставлено: сотрудничество телескопа Event Horizon и др. Подробнее о Black Holes

Обладая постоянно развивающимися технологиями и знаниями, а также не испытывая недостатка в воображении, люди продолжают открывать секреты космоса.В этом стремлении помогают новые идеи и вдохновляющие идеи, а также вывести из . Нам еще предстоит отправить космический зонд даже к ближайшей из миллиардов и миллиардов других звезд в галактике. Люди даже не исследовали все миры из нашей собственной солнечной системы . Короче говоря, большая часть Вселенной, которая может быть известна , остается неизвестной .

Вселенной почти 14 миллиардов лет, нашей Солнечной системе 4,6 миллиарда лет, жизнь на Земле существует примерно 3 года.8 миллиардов лет, а люди существуют всего несколько сотен тысяч лет. Другими словами, Вселенная существует примерно в 56 000 раз дольше, чем наш вид. По этой мерке почти все, что когда-либо происходило, происходило до появления людей. Так что, конечно, у нас есть множество вопросов — в космическом смысле мы только что сюда попали.

Наши первые несколько десятилетий исследования нашей собственной солнечной системы — это только начало. Отсюда, всего через одну человеческую жизнь, наше понимание Вселенной и нашего места в ней, несомненно, будет расти и развиваться способами, которые мы сегодня можем только представить.

Далее: В поисках жизни: мы одни?

BBC — Земля — ​​Из чего состоит наша Вселенная?

Если инопланетянам удалось посетить нашу Вселенную из параллельной реальности, высока вероятность, что они даже не заметят, что мы существуем.

В некотором смысле это очевидно: Вселенная огромна, а наша планета представляет собой всего лишь маленькую бледно-голубую точку. Но это еще хуже: инопланетяне могут даже не заметить все звезды и планеты, вращающиеся вокруг них.Они могли даже не заметить огромные облака пыли, плывущие в космосе.

Все эти знакомые вещи составляют лишь малую часть материи нашей Вселенной. Остальное — это нечто иное, материал, который никто на Земле никогда не видел.

Из-за отсутствия лучшего названия физики называют это вещество «темной материей». Если бы его не было, галактики разлетелись бы. Никто не знает, что это, но физики идут по горячим следам.

Все, что вы видите вокруг себя, от собственного тела до планеты, на которой вы стоите, и звезд на небе, состоит из атомов.Они, в свою очередь, состоят из более мелких частиц, таких как протоны и нейтроны, многие из которых могут быть еще больше разрушены.

Когда в начале 20 века физики начали понимать структуру атомов, казалось, что мы собираемся понять основу всей материи Вселенной.

Но в 1933 году швейцарский астроном по имени Фриц Цвикки начал утверждать, что большая часть Вселенной должна состоять из чего-то совершенно другого.

Цвикки подсчитал весь материал, который он мог наблюдать в группах галактик.Он обнаружил, что там недостаточно материи, чтобы объяснить силу тяжести, удерживающую их вместе.

Это был сумасшедший теоретик, который не мог заставить свои силы суммировать

Галактики, которые наблюдал Цвикки, также вращались так быстро, что должны были бы броситься и рассыпаться во все уголки Вселенной, говорит Ричард Мэсси. Даремского университета в Великобритании . Каждая галактика была похожа на карусель, которая вращается слишком быстро: любые всадники будут сбиты с толку.

Цвикки понял, что там должно быть что-то еще, что он не мог непосредственно наблюдать, но у которого было достаточно сильное гравитационное притяжение, чтобы все скрепить. Он сказал, что эта неизвестная форма материи была «темной».

В то время его считали чудаком, и его теории не принимали всерьез. «Это был сумасшедший теоретик, который не сумел собрать свои силы, и поэтому изобрел совершенно новую форму материи», — говорит Мэсси.

Работа Цвикки была в значительной степени забыта до 1970-х годов, когда астроном Вера Рубин обнаружила, что близлежащие галактики вращаются неправильно.

Что-то должно было быть, чтобы эти звезды не улетели

В нашей солнечной системе действует простое правило. Чем дальше планета от Солнца, тем слабее сила притяжения. В результате эта планета будет двигаться медленнее, и ей потребуется больше времени, чтобы совершить полный оборот по орбите.

Та же логика должна применяться к звездам, вращающимся вокруг центра галактики. Самые далекие звезды должны двигаться медленнее всего, поскольку сила гравитации ослабевает.

Вместо этого Рубин обнаружил, что самые дальние звезды движутся так же быстро, как и ближайшие звезды.

Что-то должно было быть, чтобы эти звезды не улетели. В конце концов, Цвикки был на правильном пути.

Астрономы теперь считают, что темная материя сыграла фундаментальную роль в создании Вселенной, какой мы ее знаем.

Темная материя похожа на ветер: мы не можем напрямую увидеть ее, но мы знаем, что она есть

Почти 14 миллиардов лет назад, спустя несколько мгновений после Большого взрыва, Вселенная начала быстро расширяться, и начали формироваться скопления галактик.

Однако Вселенная не расширялась так быстро, чтобы все эти галактики улетели в далекие уголки.Это потому, что темная материя связывает все вместе, несмотря на то, что она невидима.

В каком-то смысле темная материя похожа на ветер: мы не можем напрямую увидеть ее, но мы знаем, что она есть. Более того, его очень много: около 25% Вселенной.

Как ни странно, иногда говорят, что темная материя составляет около 80% всей материи Вселенной. Это потому, что только 30% Вселенной состоит из материи, и большая ее часть — темная материя. Остальное — энергия.

К 1980-м годам появились первые убедительные доказательства существования темной материи.

Темная материя — это скелет, на котором висит обычная материя

Например, в 1981 году группа под руководством Марка Дэвиса из Гарвардского университета провела один из первых галактических исследований. Они поняли, что галактики не расположены одинаково. Их «не просто рассыпают, как глазурь на торте», — говорит Карлос Френк из Даремского университета в Великобритании.

Вместо этого галактики собираются в большие скопления, каждое из которых содержит сотни тысяч галактик.Они образуют замысловатые узоры, известные как «космическая паутина». Эта паутина связана с темной материей.

Другими словами, темная материя — это скелет, на котором висит обычная материя, — говорит Кэролин Кроуфорд из Кембриджского университета в Великобритании. «Мы знаем, что это должно было быть в ранней Вселенной. Крайне важно собрать все это вместе, чтобы затем развиться структуры, которые мы видим».

«Открытие этих скоплений произвело фурор», — говорит Френк. Дэвис, его начальник в то время, предложил ему выяснить, почему галактики устроены таким образом.

Когда Френк начал поиски, он обнаружил, что кто-то утверждал, что избил его. В 1980 году российская группа под руководством В.А. Любимова предложила возможное объяснение темной материи. Они предположили, что он был сделан из нейтрино.

Мы обнаружили, что Вселенная с горячей темной материей не похожа на реальную Вселенную

Это имело определенный смысл. Нейтрино — это темные призрачные частицы, которые почти ни с чем не взаимодействуют. Исследователи предположили, что объединенная масса всех нейтрино во Вселенной может объяснить недостающую массу.

Возникла одна проблема. Нейтрино — это «горячая темная материя», то есть они легкие и, следовательно, способны быстро двигаться. Когда Френк смоделировал космос, полный горячей темной материи, он обнаружил, что это не может работать.

«К нашему большому разочарованию, мы обнаружили, что Вселенная с горячей темной материей не похожа на настоящую Вселенную», — говорит Френк. «Это было красиво, но не там, где мы живем. Было это огромное сверхскопление галактик, которого, как мы знали, не существует».

Вместо этого темная материя должна быть холодной и медленной.Следующим шагом было выяснить, где находится эта холодная темная материя.

Хотя мы не можем увидеть это напрямую, темная материя действительно делает одну вещь, чтобы выдать себя. Он искривляет проходящий через него свет. Это немного похоже на то, когда свет проникает через бассейн или матовое окно ванной комнаты.

У нас, по крайней мере, есть приблизительное представление о том, где находится темная материя.

Эффект называется «гравитационное линзирование», и его можно использовать, чтобы выяснить, где находятся облака темной материи.Используя эту технику, ученые создают карты темной материи Вселенной.

На данный момент нанесена на карту только часть. Но команда, стоящая за одним из таких проектов, преследует амбициозные цели, надеясь нанести на карту одну восьмую нашей Вселенной, что составляет миллионы галактик. Чтобы поместить это в контекст, наша собственная галактика, Млечный Путь, содержит миллиарды звезд и, возможно, до 100 миллиардов планет.

На данный момент эти карты слишком грубые, чтобы показать какие-либо детали. «Это все равно, что сказать, что у вас есть базовое представление о континентах на Земле, но что вас действительно интересует, так это формы гор и озер», — говорит Гэри Презо из Лаборатории реактивного движения НАСА в Калифорнийском технологическом институте.

Тем не менее, у нас есть хотя бы приблизительное представление о том, где находится темная материя. Но мы до сих пор не знаем, что это такое.

Было выдвинуто несколько идей, но сейчас наиболее популярным является предположение, что темная материя состоит из частиц нового типа, предсказываемых теорией, но никогда не обнаруживаемых. Их называют WIMP: слабовзаимодействующие массивные частицы.

Термин «WIMP» — это просто крылатая фраза и может включать в себя множество различных типов частиц.

«WIMP» — слабые во всех смыслах мира, — говорит Энн Грин из Ноттингемского университета в Великобритании.Во-первых, они почти не взаимодействуют друг с другом, не говоря уже о нормальной материи. Когда вы ударяетесь о стену, ваша рука сталкивается с ней, но когда WIMP ударяется о стену или себя, он обычно проходит сквозь нее.

Вторая часть аббревиатуры говорит сама за себя. WIMP имеют большую массу, хотя и не обязательно большие. По словам Грин, они могут весить в сотни или тысячи раз больше, чем протон.

Дело в том, что мы не знаем.

Термин «WIMP» — это просто крылатая фраза, и он может включать в себя множество различных типов частиц, — говорит Мэсси.Хуже того, потому что они якобы настолько призрачные, что их чрезвычайно трудно обнаружить.

В этот момент вы, возможно, разочарованно вскидываете руки. «Сначала они решили, что есть вся эта невидимая материя, теперь они решили, что она сделана из какого-то нового вида материи, которую они не могут обнаружить! Это глупо». Ну, ты не первый, кто это сказал.

Еще в 1983 году некоторые физики утверждали, что темной материи вообще не существует. Напротив, законы гравитации в том виде, в каком мы их знаем, должны быть неправильными, и именно поэтому галактики ведут себя так странно.Эта идея называется MOND, сокращенно от «Модифицированная ньютоновская динамика».

Любой, кто хочет изобрести новую теорию гравитации, должен научиться лучше, чем Эйнштейн

«Мы интерпретируем все эти карусели Вселенной, как они кружатся и тянутся вокруг гравитация, если предположить, что мы знаем, как работает гравитация », — говорит Мэсси. «Возможно, мы ошиблись в гравитации и неверно истолковали доказательства».

Проблема, говорит Мэсси, в том, что сторонники MOND не придумали жизнеспособной альтернативы темной материи: их идеи не могут объяснить данные.«Любой, кто хочет изобрести новую теорию гравитации, должен пойти лучше Эйнштейна и объяснить все, что он смог объяснить, а также объяснить темную материю».

В 2006 году НАСА опубликовало впечатляющее изображение, которое, по мнению многих исследователей, навсегда уничтожило MOND.

На изображении показаны два огромных скопления галактик, которые сталкиваются друг с другом. Поскольку большая часть материи хорошо видна в центре, можно ожидать, что именно здесь находится большая часть гравитации.

Есть три разных способа найти темную материю

Но внешние области показывают свет, который также искривляется гравитацией, подразумевая, что в этих областях есть другая форма материи.Изображение было расценено как прямое доказательство существования темной материи.

Если это так, мы вернулись туда, где были. Задача состоит в том, чтобы найти темную материю, когда мы не знаем, что ищем.

Это может звучать хуже, чем старая проблема «иголка в стоге сена», но на самом деле есть три разных способа ее найти.

Первый способ — наблюдать темную материю в действии в космосе. Наблюдая за его поведением с помощью существующих «карт» темной материи, астрономы могут обнаружить случайные аварии.

Они обнаружили область нашей галактики Млечный Путь, которая, кажется, светится гамма-лучами.

Частицы темной материи обычно проходят через нормальную материю. Но их огромное количество означает, что изредка некоторые из них сталкиваются с ядром атома.

Когда это происходит, темная материя «пинает» атом, заставляя его отскочить, как шар для пула. Это столкновение должно создать гамма-лучи: свет чрезвычайно высокой энергии. В таких редких случаях «темная материя может светить», — говорит Френк.

«Есть эксперименты по прямому обнаружению этих ядерных отдач», — говорит Грин.

В 2014 году, используя данные мощного телескопа Ферми НАСА, исследователи заявили, что обнаружили гамма-лучи от этих столкновений. Они обнаружили область нашей галактики Млечный Путь, которая, кажется, светится гамма-лучами, возможно, от темной материи.

Эти модели соответствуют теоретическим моделям, но до сих пор неясно, действительно ли гамма-лучи исходят от темной материи.Они также могли происходить от энергичных звезд, называемых пульсарами, или от коллапсирующих звезд.

Помимо столкновения с нормальной материей, темная материя может иногда сталкиваться с самой собой, и это тоже есть способ увидеть.

Невозможно схватить облако темной материи размером с галактику и поместить его под микроскоп.

Команда Мэсси недавно наблюдала, как галактики сталкиваются друг с другом. Они ожидали, что вся темная материя в галактиках пройдет сквозь нее, но вместо этого часть ее замедлилась, отставая от галактики, которой она принадлежала.

Это означает, что он взаимодействовал с другой темной материей. «Если это так, то это первое свидетельство того, что он хоть немного заботится об остальном мире», — говорит Мэсси.

У обоих этих методов есть серьезный недостаток: вы не можете захватить облако темной материи размером с галактику и поместить его под микроскоп. Они слишком большие и слишком далеко.

Итак, второй способ обнаружения темной материи — ее создание первым.

Физики надеются сделать это с помощью коллайдеров частиц, таких как Большой адронный коллайдер (LHC) в Женеве, Швейцария.

БАК сталкивает протоны со скоростью, близкой к скорости света. Эти столкновения достаточно мощны, чтобы разбить протоны на составные части. Затем БАК изучает этот субатомный мусор.

Во время этих мощных столкновений вполне могут быть обнаружены новые частицы, такие как WIMP, говорит Малькольм Фэйрбэрн из Королевского колледжа Лондона в Великобритании.

«Если WIMP действительно составляют темную материю, и мы обнаруживаем их на LHC, тогда у нас есть хорошие шансы выяснить, из чего состоит темная материя во Вселенной», — говорит он.

Однако, если темная материя не похожа на WIMP, LHC не обнаружит ее.

Ученые ждут тех редких случаев, когда WIMP сталкиваются с нормальной материей

Есть еще одна трудность. Если LHC действительно создает некоторую темную материю, он фактически не регистрируется на своих детекторах.

Вместо этого система могла бы обнаружить группу частиц, движущихся в одном направлении, но ничего в другом, говорит Фэйрберн. Это могло произойти только в том случае, если в движении было что-то еще, что детекторы не могли уловить.«Тогда это может быть частица темной материи».

Если и это не удастся, у физиков есть третий вариант, к которому они могут прибегнуть: путешествовать глубоко под землей.

В старых шахтах и ​​в горах ученые ждут тех редких случаев, когда WIMP сталкиваются с нормальным веществом — такого же рода столкновения телескоп Ферми мог наблюдать в глубоком космосе.

Каждую секунду через нас проходят миллиарды частиц темной материи. «Они есть в вашем офисе, в вашей комнате, везде», — говорит Френк.«Они проходят через ваше тело со скоростью миллиарды в секунду, и вы ничего не чувствуете».

По пути было несколько ложных срабатываний

Теоретически мы должны быть в состоянии обнаружить небольшие вспышки гамма-излучения от этих столкновений. Проблема в том, что через них проходит множество других вещей, включая излучение в форме космических лучей, и это заглушает сигнал от темной материи.

Отсюда и подземные эксперименты: скалы наверху блокируют большую часть излучения, но пропускают темную материю.

Пока что большинство физиков согласны с тем, что мы еще не видели убедительных сигналов от этих детекторов. В статье, опубликованной в августе 2015 года, объясняется, что детектор XENON100 в итальянской национальной лаборатории Гран-Сассо ничего не нашел.

По пути было несколько ложных срабатываний. Другая команда из той же лаборатории, использующая другой детектор, годами утверждала, что их эксперимент DAMA обнаружил темную материю. Кажется, они что-то нашли, но большинство физиков говорят, что это не WIMP.

Один из этих детекторов, или LHC, может еще обнаружить некоторую темную материю. Но найти его в одном месте будет недостаточно.

Это унизительное напоминание о том, как далеко нам еще предстоит пройти, прежде чем мы действительно поймем нашу Вселенную.

«В конечном итоге нам придется открыть темную материю более чем одним способом, чтобы убедиться, что то, что мы наблюдаем в лаборатории — это то же самое, что летают в галактиках », — говорит Фэйрберн.

На данный момент большая часть нашей Вселенной остается темной, и неясно, как долго она будет оставаться такой.

Некоторые космологи, в том числе Френк, надеются, что мы получим некоторые ответы в следующем десятилетии. Другие, как Грин, менее уверены. По ее словам, если БАК что-то не обнаружит в ближайшее время, вероятно, мы ищем не то.

Прошло более 80 лет с тех пор, как Цвикки впервые предположил существование темной материи. Все это время нам не удавалось получить образец или зафиксировать, что это такое.

Это унизительное напоминание о том, как далеко нам еще предстоит пройти, прежде чем мы действительно поймем нашу Вселенную.Мы можем понимать все, от зарождения Вселенной до эволюции жизни на Земле. Но большая часть нашей Вселенной по-прежнему остается черным ящиком, его секреты ждут своего часа.

Мелисса Хогенбум, автор художественных программ BBC Earth, она @melissasuzanneh в твиттере.

Подписывайтесь на BBC Earth в Facebook, Twitter и Instagram.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *