Важнейшие положения темы № 5 «Космологические модели Вселенной»
По современным представлениям, звезда возникает в процессе сгущения газопылевого облака под действием гравитационных сил. Когда внутри такого облака температура достигнет величины порядка 10 000 000 К, начинаются реакции термоядерного синтеза. Это означает рождение новой звезды.
Процесс эволюции звезды представляет собой противоборство двух сил. Гравитационные силы взаимодействия между различными областями звезды стремятся ее сжать. Внутреннее давление препятствует этому сжатию. Приблизительное равновесие поддерживается несколько миллиардов лет. Когда запасы «ядерного топлива» истощаются, ядерные реакции прекращаются. Это приводит к снижению внутреннего давления. Тогда нарушается прежний баланс противодействующих сил. Гравитационные силы получают перевес над силами внутреннего давления. В течение нескольких десятков секунд ядро звезды сжимается. Дальнейшая судьба звезды зависит, прежде всего, от ее массы. Наиболее вероятны три варианта завершающей стадии эволюции звезд ‒ белые карлики, нейтронные звезды и «черные дыры».
Уильям Гершель поставил перед собой задачу определить, какую форму занимает звездная система Млечный Путь и какое место в ней занимает Солнечная система. Гершель пришел к выводу о том, что Млечный Путь представляет собой сплюснутую систему звезд. По современным представлениям, Наша Галактика, называемая Млечный Путь, является огромным скоплением звезд. Сбоку ее форма напоминает веретено, а сверху ‒ диск с рукавами. Диаметр Нашей Галактики составляет около 100 000 световых лет.
Эдвин Хаббл обнаружил, что Туманность Андромеды также является огромным скоплением звезд. По его оценкам, расстояние до Туманности Андромеды в несколько раз превышает размеры Нашей Галактики. Стало ясно, что она представляет собой такую же звездную систему, как и Галактика Млечный Путь. Исследования с помощью орбитального телескопа «Хаббл» показали, что во Вселенной существуют сотни миллиардов галактик. Совокупность галактик всех типов и межгалактической среды образует Метагалактику.
Весто Слайфер обнаружил, что спектральные линии в спектрах галактик смещены к красному концу спектра по сравнению с такими же линиями, которые излучают земные источники света. Такое «красное смещение» в спектрах галактик было истолковано как обоснование удаления галактик друг от друга, иными словами, расширения Вселенной. Эдвин Хаббл обнаружил, что «красные смещения» в спектрах галактик прямо пропорциональны расстояниям до галактик. Это открытие получило название закона Хаббла.
Исходя из гипотезы «разбегания галактик», Георгий Антонович Гамов предложил гипотезу Большого взрыва. Приблизительно 15 млрд. лет тому назад вся материя Вселенной была сосредоточена в сверхплотном и сверхгорячем сгустке материи ничтожного размера. Произошел Большой взрыв, «первотолчок», который явился рождением Вселенной. Вселенная стала стремительно расширяться. Увеличение ее размеров повлекли за собой такое же стремительное уменьшение плотности и температуры. Постепенно образовались звезды и галактики. Гамов предсказал существование реликтового излучения фотонов. Его открыли Арно Пензиас и Роберт Вилсон. Разбегание галактик и реликтовое излучение – наиболее сильные аргументы в подтверждение гипотезы Большого взрыва.