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

Интересно о Мироздании

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

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).

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.

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

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

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

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

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.

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.