108. Наблюдаемое распределение водорода и гелия во Вселенной
Водород — самый распространённый элемент во Вселенной. На его долю приходится около 88,6 % всех атомов (около 11,3 % составляют атомы гелия, доля всех остальных вместе взятых элементов — порядка 0,1 %). Таким образом, водород — основная составная часть звёзд и межзвёздного газа. В условиях звёздных температур (например, температура поверхности Солнца ~ 6000 °C) водород существует в виде плазмы, в межзвёздном пространстве этот элемент существует в виде отдельных молекул, атомов и ионов и может образовывать молекулярные облака, значительно различающиеся по размерам, плотности и температуре.
Гелий занимает второе место по распространённости во Вселенной после водорода — около 23 % по массе (11,3 % всех атомов). Практически весь гелий Вселенной образовался в первые несколько минут после Большого Взрыва, во время первичного нуклеосинтеза. В современной Вселенной почти весь новый гелий образуется в результате термоядерного синтеза из водорода в недрах звёзд.
109. Спектральные характеристики реликтового излучения
Рели́ктовое излуче́ние, космическое микроволновое фоновое излучение — космическое электромагнитное излучение с высокой степенью изотропности и со спектром, характерным для абсолютно чёрного тела с температурой 2,72548 +/-0,00057 К.
Ранняя Вселенная представляла собой горячую плазму, состоящую из электронов, барионов и постоянно излучающихся, поглощающихся и вновь переизлучающихся фотонов. Излучение находилось в состоянии теплового равновесия с веществом, а его спектр соответствовал спектру абсолютно чёрного тела.
По мере расширения Вселенной, космологическое красное смещение вызывало остывание плазмы, и на определённом этапе замедлившиеся электроны получили возможность соединяться с замедлившимися протонами (ядрами водорода) и альфа-частицами (ядрами гелия), образуя атомы (этот процесс называется рекомбинацией). Это случилось при температуре плазмы около 3000 К и примерном возрасте Вселенной 400 000 лет. Свободного пространства между частицами стало больше, заряженных частиц стало меньше, фотоны теперь могли свободно перемещаться в пространстве, практически не взаимодействуя с веществом. Реликтовое излучение и составляют те фотоны, которые были в то время излучены плазмой в сторону будущего расположения Земли, в связи с уже идущей рекомбинацией избежали рассеяния, и до сих пор достигают Землю через пространство продолжающей расширяться вселенной. В результате дальнейшего расширения Вселенной, эффективная температура этого излучения снизилась почти до абсолютного нуля, и сейчас составляет всего 2,725 К.
Спектр реликтового излучения.
Спектр наполняющего Вселенную реликтового излучения соответствует спектру излучения абсолютно чёрного тела с температурой 2.728 К Максимум приходится на частоту 160.4 ГГц, что соответствует длине волны 1.9 мм Наряду с космологическим красным смещением, реликтовое излучение рассматривается как одно из главных подтверждений модели горячей Вселенной.
110. Уравнения ото
Космологические
модели, описывающие состояние и эволюцию
Вселенной, основаны на решении уравнений
тяготения Эйнштейна:
Уравнения Эйнштейна – это система нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных относительно метрического тензора.
Зная метрический тензор gμν как функцию четырёх координат, можно определить все геометрические свойства пространства-времени. С помощью метрического тензора вычисляется темп течения времени в различных точках системы отсчёта и расстояния между точками в трёхмерном пространстве. Уравнения тяготения Эйнштейна связывают компоненты метрического тензора gμν с величинами, характеризующими материю, создающую поле: плотностью, потоками импульса и т.п.