Нашият свят, роден в процеса на Големия взрив, все още се разширява и обемът на пространството, разделящо галактиките, бързо се увеличава. Куповете галактики, отдалечавайки се един от друг, въпреки това остават стабилни образувания с определен размер и стабилна структура. И атомите изобщо не се раздуват в процеса на разширяване на Вселената, за разлика от свободно летящите фотони, които увеличават дължината на вълната си в процеса на движение в разширяващото се пространство. Къде отиде енергията на реликтовите фотони? Защо можем да видим квазари, които се отдалечават от нас със свръхсветлинна скорост? Какво е тъмна енергия? Защо частта от вселената, достъпна за нас, се свива през цялото време? Това са само част от въпросите, върху които днес мислят космолозите, опитвайки се да хармонизират общата теория на относителността с картината на света, наблюдавана от астрономите.

Сфера на Хъбъл

Според закона на Хъбъл, който описва разширяването на Вселената, радиалните скорости на галактиките са пропорционални на тяхното разстояние от коефициент H 0който днес се нарича Константа на Хъбъл.

Стойността на H 0 се определя от наблюдения на галактически обекти, разстоянията до които се измерват главно от най-ярките звезди или цефеиди.

Повечето независими оценки на H 0 в момента дават стойност от около 70 km/s на мегапарсек за този параметър.

Това означава, че галактики, които са на разстояние от 100 мегапарсека, се отдалечават от нас със скорост около 7000 km/s.

В моделите на разширяваща се вселена константата на Хъбъл се променя с времето, но терминът "константа" е оправдан от факта, че във всеки даден момент във всички точки на Вселената константата на Хъбъл е една и съща.

Реципрочната на константата на Хъбъл има смисъл характерно време на разширяване на Вселенатав този момент. За настоящата стойност на константата на Хъбъл възрастта на Вселената се оценява на приблизително 13,8 милиарда години.

Спрямо центъра на сферата на Хъбъл скоростта на разширяване на пространството вътре в нея е по-малка от скоростта на светлината, а извън нея е по-голяма. На самата сфера на Хъбъл светлинните кванти са сякаш замразени в пространството, което се разширява там със скорост на светлината и следователно става друг хоризонт - фотонен хоризонт.

Ако разширяването на Вселената се забави, тогава радиусът на сферата на Хъбъл се увеличава, защото е обратно пропорционален на намаляващия параметър на Хъбъл. В този случай, с остаряването на Вселената, тази сфера обхваща все повече и повече региони от пространството и пропуска все повече и повече светлинни кванти. С течение на времето наблюдателят ще види галактики и вътрешногалактически събития, които преди са били извън неговия фотонен хоризонт. Ако разширяването на Вселената се ускорява, тогава радиусът на сферата на Хъбъл, напротив, намалява.

Има три важни повърхности в космологията: хоризонта на събитията, хоризонта на частиците и сферата на Хъбъл. Последните две са повърхности в пространството, а първата е в пространство-времето. Вече се запознахме със сферата на Хъбъл, сега нека поговорим за хоризонтите.

Хоризонт на частиците

Хоризонт на частиците разделя наблюдаваните в момента обекти от ненаблюдаемите.

Поради ограничеността на скоростта на светлината, наблюдателят вижда небесните обекти такива, каквито са били в повече или по-малко далечно минало. Отвъд хоризонта на частиците лежат галактики, които в момента не се наблюдават на нито един етап от предишната им еволюция. Това означава, че техните световни линии в пространство-времето никъде не пресичат повърхността, по която се разпространява светлината, идваща към наблюдателя от момента на раждането на Вселената. Вътре в хоризонта на частиците има галактики, чиито световни линии са пресичали тази повърхност в миналото. Именно тези галактики съставляват онази част от Вселената, която по принцип е достъпна за наблюдение в даден момент от времето.

За неразширяваща се вселена размерът на хоризонта на частиците нараства с възрастта и рано или късно всички региони на вселената ще бъдат достъпни за изследване. Но в една разширяваща се вселена това не е така. Освен това, в зависимост от скоростта на разширяване, размерът на хоризонта на частиците може да зависи от времето, изминало от началото на разширяването, според по-сложен закон от простата пропорционалност. По-специално, в бързо разширяващата се Вселена размерът на хоризонта на частиците може да клони към постоянна стойност. Това означава, че има области, които са фундаментално ненаблюдаеми, има процеси, които са фундаментално непознаваеми.

В допълнение, размерът на хоризонта на частиците ограничава размера на причинно-следствените региони. Всъщност две пространствени точки, разделени на разстояние, по-голямо от размера на хоризонта, никога не са взаимодействали в миналото. Тъй като най-бързото взаимодействие (обмяната на светлинни лъчи) все още не е осъществено, всяко друго взаимодействие е изключено. Следователно никое събитие в един момент не може да има за причина събитие, настъпило в друг момент. В случай, че размерът на хоризонта на частиците клони към постоянна стойност, Вселената се разделя на причинно несвързани области, еволюцията в които протича независимо.

Следователно не ни е дадено да знаем каква е Вселената отвъд текущия хоризонт на частиците. Някои теории за ранната вселена твърдят, че далеч отвъд този хоризонт тя не прилича на това, което виждаме. Тази теза е доста научна, тъй като произтича от напълно разумни изчисления, но не може нито да бъде опровергана, нито потвърдена с помощта на наличните в наше време астрономически наблюдения.Освен това, ако пространството продължи да се разширява с ускорение, няма да е възможно да се провери то и в колко далечно бъдеще.

Източниците в хоризонта на частиците имат безкрайно червено отместване. Това са най-древните фотони, които, поне теоретично, вече могат да се „видят“. Те са излъчени почти по време на Големия взрив. Тогава размерът на видимата днес част от Вселената е бил изключително малък, което означава, че оттогава всички разстояния са се увеличили много. Ето откъде идва безкрайното червено отместване. Разбира се, всъщност не можем да видим фотони от самия хоризонт на частиците. Вселената в своята младост е била непрозрачна за радиация. Следователно не се наблюдават фотони с червено отместване, по-голямо от 1000. Ако в бъдеще астрономите се научат да регистрират реликтови неутрино, тогава това ще ни позволи да погледнем в първите минути от живота на Вселената, съответстващи на червеното отместване - 3x10 7 . Още по-голям напредък може да се постигне при откриването на реликтови гравитационни вълни, достигащи до „времената на Планк“ (10 -43 секунди от началото на експлозията). С тяхна помощ ще може да се надникне в миналото, доколкото е възможно по принцип с помощта на известните днес природни закони. Близо до началния момент на големия взрив общата теория на относителността вече не е приложима.

хоризонт на събитията

Хоризонт на събитията - е повърхност в пространство-времето. Такъв хоризонт не се появява в нито един космологичен модел. Например, няма хоризонт на събитията в една забавяща се вселена- всяко събитие в живота на далечни галактики може да се види, ако чакате достатъчно дълго. Смисълът на въвеждането на този хоризонт е, че той разделя събития, които могат да ни засегнат поне в бъдеще, от тези, които не могат да ни засегнат по никакъв начин. Дори светлинният сигнал за дадено събитие да не достигне до нас, то самото събитие не може да ни повлияе. Защо това е възможно? Може да има няколко причини. Най-простият е моделът на „края на света“. Ако бъдещето е ограничено във времето, тогава е ясно, че светлината от някои далечни галактики просто няма да може да достигне до нас. Повечето съвременни модели не предоставят такава възможност. Има обаче версия за предстоящия Big Rip (Голям разрив), но тя не е много популярна в научните среди. Но има и друг вариант - разширяване с ускорение.

Неотдавнашното откритие, че Вселената сега се разширява с ускоряваща се скорост, развълнува космолозите. Може да има две причини за такова необичайно поведение на нашия свят: или основният „пълнител“ на нашата Вселена не е обикновена материя, а неизвестна материя с необичайни свойства (така наречената тъмна енергия), или (още по-страшно да се мисли! ) Трябва да променим уравненията на общата теория на относителността. Освен това по някаква причина човечеството живее в този кратък период от гледна точка на космологичните мащаби, когато бавното разширяване просто е заменено от ускорено. Всички тези въпроси все още са много далеч от разрешаване, но днес можем да обсъдим как ускореното разширяване (ако продължи вечно) ще промени нашата Вселена и ще създаде хоризонт на събитията. Оказва се, че животът на далечните галактики, започвайки от момента, в който те наберат достатъчно голяма скорост на бягство, ще спре за нас и тяхното бъдеще ще стане неизвестно за нас - светлината от редица събития просто никога няма да достигне до нас. С течение на времето, в доста далечно бъдеще, всички галактики, които не са част от нашия локален суперклъстер от 100 мегапарсека, ще изчезнат отвъд хоризонта на събитията.

Минало и бъдеще

„Започнах да мисля за проблеми с хоризонта в следдипломното училище и дори не по моя собствена инициатива“, казва професор Волфганг Риндлер, който все още преподава физика в Тексаския университет в Далас. - Тогава теорията за Вселената, известна като Steady State Cosmology, беше на голяма мода. Моят ръководител влезе в разгорещен спор с авторите на тази теория и ме покани да разгледам същността на разликите. Не отказах предложената задача и резултатът беше моята работа върху космологичните хоризонти.

Според професор Риндлър, има много ясна интерпретация и на двата хоризонта на нашия свят:„Хоризонтът на събитията се формира от светлинния фронт, който ще се сближи в границата на нашата Галактика, когато възрастта на Вселената се увеличи до безкрайност. Обратно, хоризонтът на частиците съответства на светлинния фронт, излъчен по време на Големия взрив. Образно казано, хоризонтът на събитията се очертава от последния от светлинните фронтове, които достигат до нашата Галактика, а хоризонтът на частиците е най-първият. От това определение става ясно, че

Хоризонтът на частиците определя максималното разстояние, от което могат да се наблюдават минали събития в настоящата ни епоха. Хоризонтът на събитията, от друга страна, фиксира максималното разстояние, от което може да се получи информация за безкрайно далечното бъдеще.

Това наистина са два различни хоризонта, които са необходими за пълното описание на еволюцията на Вселената.

Гледайки звездното небе през нощта, човек неволно задава въпроса: колко звезди има в небето? Има ли все още живот някъде, как се е появило всичко това и има ли край всичко това?

Повечето научни астрономи са сигурни, че Вселената се е родила в резултат на най-силната експлозия преди около 15 милиарда години. Тази огромна експлозия, обикновено наричана "Големият взрив" или "Голям удар", се образува от силно компресиране на материя, разпръснати горещи газове в различни посоки и породиха галактики, звезди и планети. Дори най-модерните и нови астрономически уреди не са в състояние да покрият цялото пространство. Но съвременната технология може да улови светлина от звезди, които са на 15 милиарда светлинни години от Земята! Може би тези звезди вече ги няма, те са се родили, остарели и умрели, но светлината от тях е пътувала до Земята 15 милиарда години и телескопът все още я вижда.

Учени от много поколения и страни се опитват да отгатнат, да изчислят размера на нашата Вселена, да определят нейния център. Преди се смяташе, че центърът на Вселената е нашата планета Земя. Коперник доказа, че това е Слънцето, но с развитието на познанието и откриването на нашата галактика Млечен път стана ясно, че нито нашата планета, нито дори Слънцето са центърът на Вселената. Дълго време се смяташе, че няма други галактики освен Млечния път, но и това беше опровергано.

Добре известен научен факт предполага, че Вселената непрекъснато се разширява и звездното небе, което наблюдаваме, структурата на планетите, които виждаме сега, е напълно различна от преди милиони години. Ако Вселената расте, това означава, че има ръбове. Друга теория казва, че има други вселени и светове отвъд границите на нашия космос.

Исак Нютон е първият, който решава да обоснове безкрайността на Вселената. След като откри закона за всемирното притегляне, той вярваше, че ако пространството беше ограничено, всички негови тела рано или късно ще бъдат привлечени и слети в едно цяло. И ако това не се случи, тогава Вселената няма граници.

Изглежда, че всичко това е логично и очевидно, но все пак Алберт Айнщайн успя да разбие тези стереотипи. Той създава своя модел на Вселената въз основа на собствената си теория на относителността, според която Вселената е безкрайна във времето, но ограничена в пространството. Той го сравни с триизмерна сфера или, по-просто казано, с нашия глобус. Колкото и пътешественик да обикаля Земята, той никога няма да стигне до нейния край. Това обаче не означава, че Земята е безкрайна. Пътешественикът просто ще се върне на мястото, откъдето е започнал пътуването си.

По същия начин космически скитник, тръгвайки от нашата планета и преодолявайки Вселената на звезден кораб, може да се върне обратно на Земята. Само че този път скитникът ще се движи не по двумерната повърхност на сферата, а по триизмерната повърхност на хиперсферата. Това означава, че Вселената има краен обем, а оттам и краен брой звезди и маса. Вселената обаче няма граници или никакъв център. Айнщайн вярва, че Вселената е статична и никога не променя размера си.

Въпреки това, най-великите умове не са имунизирани срещу грешки. През 1927 г. нашият съветски физик Александър Фридман значително допълва този модел. Според неговите изчисления Вселената изобщо не е статична. Може да се разширява или свива с времето. Айнщайн не прие веднага такава поправка, но с откриването на телескопа Хъбъл беше доказан фактът за разширяването на Вселената, тъй като. разпръснати галактики, т.е. се отдалечиха един от друг.

Вече е доказано, че Вселената се разширява с ускорение, че е изпълнена със студена тъмна материя и възрастта й е 13,75 милиарда години. Знаейки възрастта на Вселената, можем да определим размера на нейната наблюдаема област. Но не забравяйте за постоянното разширяване.

И така, размерът на наблюдаваната вселена е разделен на два типа. Видимият размер, наричан още радиус на Хъбъл (13,75 милиарда светлинни години), за който говорихме по-горе. И реалният размер, наречен хоризонт на частиците (45,7 милиарда светлинни години). Сега ще обясня: със сигурност сте чували, че когато гледаме небето, виждаме миналото на други звезди, планети, а не това, което се случва сега. Например, гледайки Луната, виждаме такава, каквато е била преди малко повече от секунда, Слънцето - преди повече от осем минути, най-близките звезди - години, галактики - преди милиони години и т.н. Тоест от раждането на Вселената нито един фотон, т.е. светлината не би имала време да измине повече от 13,75 милиарда светлинни години. Но! Не забравяйте факта за разширяването на Вселената. Така че, докато достигне до наблюдателя, обектът на зараждащата се Вселена, който излъчва тази светлина, вече ще бъде на 45,7 милиарда светлинни години от нас. години. Този размер е хоризонтът на частиците и е границата на наблюдаваната Вселена.

Но и двата хоризонта изобщо не характеризират реалния размер на Вселената. Той се разширява и ако тази тенденция продължи, тогава всички онези обекти, които сега можем да наблюдаваме, рано или късно ще изчезнат от нашето полезрение.

Досега най-далечната светлина, наблюдавана от астрономите, е CMB. Това са древни електромагнитни вълни, възникнали при раждането на Вселената. Тези вълни се откриват с помощта на високочувствителни антени и директно в космоса. Поглеждайки към CMB, учените виждат Вселената такава, каквато е била 380 000 години след Големия взрив. В този момент Вселената се охлади толкова много, че успя да излъчи свободни фотони, които днес се улавят с помощта на радиотелескопи. По това време във Вселената не е имало звезди или галактики, а само непрекъснат облак от водород, хелий и незначително количество други елементи. От нехомогенностите, наблюдавани в този облак, впоследствие ще се образуват галактически купове.

Учените все още спорят дали има истински, ненаблюдаеми граници във Вселената. По един или друг начин всички се сближават с безкрайността на Вселената, но тълкуват тази безкрайност по напълно различни начини. Някои смятат Вселената за многоизмерна, където нашата „локална“ триизмерна Вселена е само един от нейните слоеве. Други казват, че Вселената е фрактална, което означава, че нашата локална Вселена може да е частица от друга. Не забравяйте за различните модели на Мултивселената, т.е. съществуването на безкраен брой други вселени извън нашата. И още много, много различни версии, чийто брой е ограничен само от човешкото въображение.

В Слънчевата система няма дори десет планети, а има едно слънце. Галактиката е колекция от слънчеви системи. В галактиката има около двеста милиарда звезди. Във Вселената има милиарди галактики. Разбираш ли какво е Вселената? Ние самите не знаем какво е и едва ли ще разберем през следващите милиарди години. И колкото повече се увеличават знанията ни за Вселената - за това, което ни заобикаля и съдържа всичко в себе си - толкова повече въпроси възникват у хората.

Когато погледнем Вселената, всички нейни планети и звезди, галактики и клъстери, газ, прах, плазма, виждаме едни и същи подписи навсякъде. Виждаме линии на атомно поглъщане и излъчване, виждаме взаимодействие на материя с други форми на материя, виждаме формиране и смърт на звезди, сблъсъци, рентгенови лъчи и много други. Има очевиден въпрос, който трябва да бъде обяснен: защо виждаме всичко това? Ако законите на физиката диктуват симетрията между материята и антиматерията, която наблюдаваме, не би трябвало да съществува.

Доктор на педагогическите науки Е. ЛЕВИТАН, действителен член на Руската академия на естествените науки

Наука и живот // Илюстрации

Една от най-добрите съвременни астрофизични обсерватории е Европейската южна обсерватория (Чили). На снимката: уникален инструмент на тази обсерватория - Телескопът на новите технологии (NTT).

Снимка на обратната страна на 3,6-метровото главно огледало на Телескопа за нови технологии.

Спирална галактика NGC 1232 в съзвездието Еридани (на около 100 милиона светлинни години). Размер - 200 светлинни години.

Пред вас е огромен газов диск, вероятно нагрят до стотици милиони градуси по Келвин (диаметърът му е около 300 светлинни години).

Привидно странен въпрос. Разбира се, ние също виждаме Млечния път и други звезди от Вселената, които са по-близо до нас. Но въпросът, поставен в заглавието на статията, всъщност не е толкова прост и затова ще се опитаме да го разберем.

Яркото слънце през деня, луната и разпръснатите звезди в нощното небе винаги са привличали вниманието на човек. Съдейки по скалните рисунки, в които най-древните художници са уловили фигурите на най-забележителните съзвездия, още тогава хората, поне най-любознателните от тях, са се вглеждали в тайнствената красота на звездното небе. И разбира се, те проявиха интерес към изгрева и залеза на Слънцето, към мистериозните промени във външния вид на Луната ... Вероятно така се роди "примитивно-съзерцателната" астрономия. Това се случи много хиляди години преди да възникне писмеността, чиито паметници вече са станали документи за нас, свидетелстващи за възникването и развитието на астрономията.

Първоначално небесните тела може би са били само обект на любопитство, след това са били обожествявани и накрая са започнали да помагат на хората, действайки като компас, календар и часовник. Сериозен повод за философстване относно възможната структура на Вселената може да бъде откриването на "скитащи звезди" (планети). Опитите да се разкрият неразбираемите вериги, които описват планетите на фона на предполагаеми неподвижни звезди, доведоха до изграждането на първите астрономически снимки или модели на света. Техният апотеоз с право се счита за геоцентричната система на света на Клавдий Птолемей (II век сл. Хр.). Древните астрономи се опитват (предимно неуспешно) да определят (но все още не са доказали!) какво място заема Земята спрямо седемте известни тогава планети (те се считат за Слънцето, Луната, Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн). И едва Николай Коперник (1473-1543) най-накрая успя.

Птолемей се нарича създател на геоцентричната, а Коперник – на хелиоцентричната система на света. Но по същество тези системи се различават само в представите си за местоположението на Слънцето и Земята по отношение на истинските планети (Меркурий, Венера, Марс, Юпитер, Сатурн) и Луната.

По същество Коперник открива Земята като планета, Луната заема своето място като спътник на Земята, а Слънцето се оказва център на циркулацията на всички планети. Слънцето и шест планети, които се движат около него (включително Земята) - това е слънчевата система, както е представена през 16 век.

Системата, както вече знаем, далеч не е завършена. Всъщност, в допълнение към шестте планети, известни на Коперник, той включва също Уран, Нептун, Плутон. Последната е открита през 1930 г. и се оказва не само най-отдалечената, но и най-малката планета. Освен това слънчевата система включва около сто спътника на планетите, два астероидни пояса (единият между орбитите на Марс и Юпитер, другият, наскоро открит - поясът на Кайпер - в района на орбитите на Нептун и Плутон) и много комети с различни орбитални периоди. Хипотетичният "Облак от комети" (нещо като тяхното местообитание) според различни оценки се намира на разстояние около 100-150 хиляди астрономически единици от Слънцето. Съответно границите на Слънчевата система са се разширили многократно.

В началото на 2002 г. американски учени "разговаряха" със своята автоматична междупланетна станция Pioneer-10, която беше изстреляна преди 30 години и успя да отлети от Слънцето на разстояние 12 милиарда километра. Отговорът на радиосигнала, изпратен от Земята, дойде в 22 часа 06 минути (при скорост на разпространение на радиовълните около 300 000 км/сек). Като се има предвид горното, Pioneer-10 ще трябва да лети до "границите" на Слънчевата система за дълго време (разбира се, доста условно!). И тогава той ще отлети до най-близката звезда по пътя си, Алдебаран (най-ярката звезда в съзвездието Телец). Pioneer-10 вероятно ще се втурне там и ще достави посланията на земляните, вградени в него, едва след 2 милиона години ...

Най-малко 70 светлинни години ни делят от Алдебаран. А разстоянието до най-близката до нас звезда (в системата на Кентавър) е само 4,75 светлинни години. Днес дори учениците трябва да знаят какво е "светлинна година", "парсек" или "мегапарсек". Това са вече въпроси и термини от звездната астрономия, която не само по времето на Коперник, но и много по-късно просто не е съществувала.

Предполагаше се, че звездите са далечни светила, но природата им беше неизвестна. Вярно е, че Джордано Бруно, развивайки идеите на Коперник, гениално предположи, че звездите са далечни слънца и, вероятно, със собствени планетарни системи. Правилността на първата част от тази хипотеза става съвсем очевидна едва през 19 век. А първите десетки планети около други звезди са открити едва в последните години на наскоро приключилия ХХ век. Преди раждането на астрофизиката и преди прилагането на спектралния анализ в астрономията беше просто невъзможно да се подходи към научното решение на природата на звездите. Така се оказа, че звездите в предишните системи на света не играят почти никаква роля. Звездното небе беше един вид сцена, на която планетите "изпълняваха", но те не се замисляха особено за природата на самите звезди (понякога ги споменаваха като ... за "сребърни карамфили", забити в небесния свод) . „Сферата на звездите“ беше своеобразна граница на Вселената както в геоцентричната, така и в хелиоцентричната система на света. Цялата Вселена, разбира се, се смяташе за видима, а това, което е отвъд нея, е "небесното царство" ...

Днес знаем, че само малка част от звездите се виждат с просто око. Белезникавата лента, простираща се по цялото небе (Млечния път), се оказа, както се досещат някои древногръцки философи, много звезди. Галилей (в началото на 17 век) различи най-ярките от тях дори с помощта на своя много несъвършен телескоп. С увеличаването на размера на телескопите и тяхното подобряване, астрономите успяха постепенно да проникнат в дълбините на Вселената, сякаш я изследваха. Но не стана ясно веднага, че звездите, наблюдавани в различни посоки на небето, имат нещо общо със звездите на Млечния път. Един от първите, които успяха да докажат това, беше английският астроном и оптик У. Хершел. Следователно откриването на нашата Галактика се свързва с неговото име (понякога се нарича Млечен път). Явно обаче не е дадено на простосмъртния да види нашата Галактика в нейната цялост. Разбира се, достатъчно е да погледнете в учебника по астрономия, за да намерите там ясни диаграми: изглед на Галактиката „отгоре“ (с отчетлива спирална структура, с ръкави, състоящи се от звезди и газопрахова материя) и изглед „от страната" (в тази перспектива нашият звезден остров прилича на двойно изпъкнала леща, ако не навлизате в някои подробности за структурата на централната част на тази леща). Схеми, схеми... А къде има поне една снимка на нашата Галактика?

Гагарин е първият землянин, видял нашата планета от космоса. Сега вероятно всеки е виждал снимки на Земята от космоса, предавани от борда на изкуствените спътници на Земята, от автоматични междупланетни станции. Изминаха 41 години от полета на Гагарин и 45 години от изстрелването на първия спътник - началото на космическата ера. Но до ден днешен никой не знае дали човек някога ще може да види Галактиката, излизайки извън нейните граници ... За нас това е въпрос от сферата на фантазията. Така че да се върнем към реалността. Но само в същото време, моля, помислете за факта, че само преди сто години настоящата реалност можеше да изглежда като най-невероятната фантазия.

Така бяха открити Слънчевата система и нашата Галактика, в която Слънцето е една от трилионите звезди (около 6000 звезди се виждат с просто око в цялата небесна сфера), а Млечният път е проекция на част от Галактиката върху небесната сфера. Но точно както през 16-ти век земляните осъзнаха, че нашето Слънце е най-обикновената звезда, сега знаем, че нашата Галактика е една от многото други галактики, открити сега. Сред тях, както в света на звездите, има гиганти и джуджета, "обикновени" и "необичайни" галактики, относително спокойни и изключително активни. Те са на голямо разстояние от нас. Светлината от най-близкия от тях се втурва към нас почти два милиона и триста хиляди години. Но можем да видим тази галактика дори с просто око, тя се намира в съзвездието Андромеда. Това е много голяма спирална галактика, подобна на нашата и затова нейните снимки „компенсират“ до известна степен липсата на снимки на нашата Галактика.

Почти всички открити галактики могат да се видят само на снимки, направени с модерни наземни гигантски телескопи или космически телескопи. Използването на радиотелескопи и радиоинтерферометри помогна да се допълнят значително оптичните данни. Радиоастрономията и извънатмосферната рентгенова астрономия повдигнаха завесата върху тайната на процесите, протичащи в ядрата на галактиките и в квазарите (най-отдалечените обекти на нашата Вселена, известни днес, почти неразличими от звездите на снимки, направени с оптични телескопи ).

В изключително огромния и практически скрит от очите мега-свят (или в Метагалактиката) беше възможно да се открият неговите важни закономерности и свойства: разширяване, мащабна структура. Всичко това донякъде напомня за друг, вече отворен и до голяма степен разгадан микрокосмос. Те изучават много близки до нас, но и невидими градивни елементи на Вселената (атоми, адрони, протони, неутрони, мезони, кварки). След като научиха структурата на атомите и моделите на взаимодействие на техните електронни обвивки, учените буквално „съживиха“ Периодичната таблица на елементите на Д. И. Менделеев.

Най-важното е, че човек се оказа способен да открива и познава светове от различни мащаби (мега-свят и микро-свят), които не се възприемат пряко от него.

В този контекст астрофизиката и космологията не изглеждат оригинални. Но тук се приближаваме до най-интересното.

„Завесата“ от отдавна познати съзвездия се отвори, отнасяйки със себе си последните опити на нашия „центризъм“: геоцентризъм, хелиоцентризъм, галактикоцентризъм. Ние самите, като нашата Земя, като Слънчевата система, като Галактиката, сме просто „частици“ от невъобразимата от гледна точка на ежедневните мащаби и сложност структура на Вселената, наречена „Метагалактика“. Той включва много системи от галактики с различна сложност (от „двойни“ до клъстери и свръхкупове). Съгласете се, че в същото време осъзнаването на мащаба на собствения си незначителен размер в необятния мега свят не унижава човек, а напротив, издига силата на неговия ум, способен да открие всичко това и да разбере какво е било открити по-рано.

Изглежда, че е време да се успокоим, тъй като съвременната картина на структурата и еволюцията на Метагалактиката е създадена в общи линии. Въпреки това, първо, той съдържа много фундаментално нови, непознати досега за нас, и второ, възможно е освен нашата Метагалактика да има и други мини-вселени, които формират все още хипотетичната Голяма Вселена...

Може би си струва да спрем засега. Защото сега щяхме, както се казва, да се занимаваме с нашата вселена. Факт е, че в края на 20 век то поднесе астрономията с голяма изненада.

Тези, които се интересуват от историята на физиката, знаят, че в началото на 20-ти век някои велики физици изглеждаха, че титаничната им работа е приключила, защото всичко важно в тази наука вече беше открито и изследвано. Вярно, няколко странни „облака“ останаха на хоризонта, но малцина предполагаха, че те скоро ще се „превърнат“ в теорията на относителността и квантовата механика... Дали нещо подобно се очаква за астрономията?

Напълно вероятно е, защото нашата Вселена, наблюдавана с помощта на цялата мощ на съвременните астрономически инструменти и привидно вече доста задълбочено проучена, може да се окаже само върхът на вселенския айсберг. Къде е останалото? Как може такова дръзко предположение за съществуването на нещо друго огромно, материално и напълно неизвестно досега?

Нека се обърнем отново към историята на астрономията. Една от неговите триумфални страници е откриването на планетата Нептун „на върха на писалката“. Гравитационното влияние на някаква маса върху движението на Уран подтикна учените да мислят за съществуването на все още неизвестна планета, позволи на талантливи математици да определят местоположението й в Слънчевата система и след това да кажат на астрономите къде точно да я търсят в небесната сфера. . И в бъдеще гравитацията предостави на астрономите подобни услуги: помогна за откриването на различни „чужди“ обекти - бели джуджета, черни дупки. Така че сега изследването на движението на звездите в галактиките и галактиките в техните клъстери доведе учените до заключението, че съществува мистериозна невидима („тъмна“) субстанция (или може би някаква неизвестна за нас форма на материя) и резервите на тази "субстанция" трябва да е колосална.

Според най-амбициозните оценки всичко, което наблюдаваме и вземаме предвид във Вселената (звезди, газопрахови комплекси, галактики и т.н.), е само 5 процента от масата, която "трябва да има" според изчисленията, базирани на законите на гравитацията. Тези 5 процента включват целия познат ни мегасвят, от прашинки и водородни атоми, често срещани в космоса, до свръхкупове от галактики. Някои астрофизици включват тук дори всепроникващите неутрино, вярвайки, че въпреки малката си маса на покой, неутриното, с безбройния си брой, имат известен принос към същите 5 процента.

Но може би "невидимата материя" (или поне част от нея, неравномерно разпределена в пространството) е маса от изчезнали звезди или галактики или такива невидими космически обекти като черни дупки? До известна степен подобно предположение има смисъл, въпреки че липсващите 95 процента (или според други оценки 60-70 процента) не могат да бъдат наваксани. Астрофизиците и космолозите са принудени да сортират различни други, предимно хипотетични, възможности. Най-фундаменталните идеи се свеждат до факта, че значителна част от „скритата маса“ е „тъмна материя“, състояща се от непознати за нас елементарни частици.

По-нататъшни изследвания в областта на физиката ще покажат кои елементарни частици, освен тези, които се състоят от кварки (бариони, мезони и др.) или са безструктурни (например мюони), могат да съществуват в природата. Разгадаването на тази загадка вероятно ще бъде по-лесно, ако обединим силите на физици, астрономи, астрофизици и космолози. Голяма надежда се възлага на данните, които могат да бъдат получени през следващите години при успешни изстрелвания на специализирани космически кораби. Например, планира се изстрелването на космически телескоп (8,4 метра в диаметър). Той ще може да регистрира огромен брой галактики (до 28-ма величина; припомняме, че светилата до 6-та величина се виждат с невъоръжено око) и това ще ни позволи да изградим карта на разпространението на " скрита маса" по цялото небе. Определена информация може да бъде извлечена и от наземни наблюдения, тъй като "скритата материя", притежаваща голяма гравитация, трябва да огъва лъчите светлина, идващи към нас от далечни галактики и квазари. Чрез обработка на изображения на такива източници на светлина на компютри е възможно да се регистрира и оцени невидимата гравитираща маса. Вече са правени подобни изследвания на отделни части от небето. (Вижте статията на акад. Н. Кардашев „Космология и проблеми на SETI“, наскоро публикувана в научно-популярното списание на Президиума на Руската академия на науките „Земя и Вселена“, 2002 г., № 4.)

В заключение, нека се върнем към въпроса, формулиран в заглавието на тази статия. Изглежда, че след всичко казано, едва ли е възможно да се даде уверен положителен отговор на него ... Най-старата от най-древните науки - астрономията, едва започва.

Вселената… Каква ужасна дума. Мащабът на това, което тази дума обозначава, е извън всякакво разбиране. За нас карането на 1000 км вече е разстояние, а какво означават те в сравнение с гигантска цифра, която показва възможно най-малкия диаметър на нашата Вселена от гледна точка на учените.

Тази цифра е не просто колосална – тя е нереална. 93 милиарда светлинни години! Това се изразява в километри като 879 847 933 950 014 400 000 000.

Какво е Вселената?

Какво е Вселената? Как да обхванем тази необятност с ума, защото, както писа Козма Прутков, това не се дава на никого. Нека разчитаме на познати прости неща, които могат да ни доведат до желаното разбиране по аналогия.

От какво е направена нашата вселена?

За да разрешите това, отидете в кухнята веднага и вземете дунапренената гъба, която използвате за миене на съдове. Взели ли сте? И така, вие държите модел на Вселената в ръцете си. Ако погледнете по-отблизо структурата на гъбата през лупа, ще видите, че тя е много отворени пори, ограничени дори не от стени, а по-скоро от мостове.

Вселената е нещо подобно, но само гума от пяна се използва като материал за джъмпери, но ... ... Не планети, не звездни системи, а галактики! Всяка от тези галактики е съставена от стотици милиарди звезди, обикалящи около централно ядро, и всяка може да бъде с диаметър до стотици хиляди светлинни години. Разстоянието между галактиките обикновено е около милион светлинни години.

Разширяване на Вселената

Вселената е не само голяма, но и постоянно се разширява. Този факт, установен чрез наблюдение на червеното отместване, е в основата на теорията за Големия взрив.


Според НАСА възрастта на Вселената след Големия взрив, който я е започнал, е приблизително 13,7 милиарда години.

Какво означава думата "вселена"?

Думата "Вселена" има старославянски корени и всъщност е паус от гръцката дума ойкумента (οἰκουμένη)произлиза от глагола οἰκέω "обитавам, обитавам". Първоначално тази дума е обозначавала цялата населена част на света. Подобно значение се е запазило и до днес в църковния език: например Константинополският патриарх има в титлата си думата „Вселенски“.

Терминът идва от думата "селище" и е съзвучен само с думата "всичко".

Какво е в центъра на Вселената?

Въпросът за центъра на Вселената е нещо изключително объркващо и все още не е окончателно решен. Проблемът е, че не е ясно дали изобщо съществува или не. Логично е да се предположи, че след като е имало Голям взрив, от епицентъра на който са започнали да се разпръскват безброй галактики, това означава, че проследявайки траекторията на всяка от тях, е възможно да се намери центърът на Вселената в пресечната точка от тези траектории. Но факт е, че всички галактики се отдалечават една от друга с приблизително еднаква скорост и практически една и съща картина се наблюдава от всяка точка на Вселената.


Тук се теоретизира толкова много, че всеки академик ще полудее. Четвъртото измерение дори беше повдигано неведнъж, ако не беше правилно, но особена яснота по въпроса няма и до днес.

Ако няма разбираемо определение за центъра на Вселената, тогава ние смятаме за празно занимание да говорим за това, което се намира в самия център.

Какво има извън Вселената?

О, това е много интересен въпрос, но също толкова неясен, колкото и предишния. Като цяло не се знае дали вселената има граници. Може би те не съществуват. Може би са. Може би, освен нашата Вселена, има и други с други свойства на материята, с природни закони и световни константи, различни от нашите. Никой не може да отговори категорично на такъв въпрос.

Проблемът е, че можем да наблюдаваме Вселената само на разстояние от 13,3 милиарда светлинни години. Защо? Много просто: помним, че възрастта на Вселената е 13,7 милиарда години. Като се има предвид, че нашето наблюдение се случва със закъснение, равно на времето, прекарано от светлината, за да измине съответното разстояние, ние не можем да наблюдаваме Вселената преди момента, в който тя действително е възникнала. На това разстояние виждаме вселена на малко дете...

Какво друго знаем за Вселената?

Много и нищо! Знаем за реликтовото сияние, за космическите струни, за квазарите, черните дупки и много, много повече. Някои от тези знания могат да бъдат обосновани и доказани; нещо са само теоретични изчисления, които не могат да бъдат категорично потвърдени, а нещо е просто плод на богатото въображение на псевдоучени.


Но едно нещо знаем със сигурност: никога няма да дойде моментът, в който с облекчение да избършем потта от челата си и да кажем: „Уф! Въпросът най-накрая е напълно разбран. Тук няма какво повече да се хване!“