Объекты Вселенной
В настоящее время Вселенная состоит из галактик (скоплений 109 1012 звезд) различного типа.
В зависимости от формы, галактики подразделяются :
– на плоские;
– дискообразные;
– спиралевидные (Млечный путь).
Существуют необычные объекты во Вселенной – квазары, от которых приходит мощное излучение на Землю, и механизм этого излучения не ясен.
Во Вселенной очень много газа и пыли. По-видимому, существуют черные дыры.
Неизвестные объекты – пульсары (излучение у них пульсирующее). Предполагают, что пульсары – это нейтронные звезды, они очень быстро вращаются и их излучение пульсирует.
Предполагают, что кометы и метеориты, которые долетают до Земли, могли принести на нее органические соединения.
Звезды, как люди, рождаются, живут и умирают в результате Большого взрыва и снова возвращают вещество во Вселенную (круговорот вещества во Вселенной). Но при этом возвращенное вещество имеет уже другой состав. В этом новом веществе содержится гидроксильная группа ОН, СН3НСО, СН3ОН и др., которая является строительным материалом для органических молекул.
Эволюция звезд
Эволюция звезды зависит от ее массы и размеров. Обычно масса звезды сравнивается с массой Солнца (масса Солнца 21030 кг).
1. Внутри звезды происходят термоядерные реакции, радиоактивные элементы постепенно расходуются в этих реакциях. Газы, которые образуются при ядерных реакциях, раздувают оболочку звезды. Температура оболочки звезды уменьшается, и она приобретает красный цвет (Красный гигант).
По мере увеличения оболочки Красный гигант может превратиться в планетарную туманность, в центре которой находится небольшая звезда (Белый карлик) с излучением белого света.
Далее оболочка отделяется от звезды и образуется туманность.
Если туманность поглотит другую звезду или туманность и ее масса окажется равной массе Солнца, то цикл повторится.
2. Если туманность поглотит за счет притяжения другой объект и ее масса будет больше массы Солнца, то образуется Красный сверхгигант.
В результате взрыва Красного сверхгиганта возникает сверхновая звезда.
Из сверхновой звезды, в зависимости от ее массы, может образоваться либо черная дыра, либо нейтронная звезда (если масса звезды больше 2,5 МС, МС – масса Солнца).
Аккреция (приращение, увеличение) – процесс падения вещества на космическое тело из окружающего пространства.
Аккреционный диск – диск из вращающегося вокруг звезды вещества, которое оседает на поверхности светила.
В случае излучающих тел (звезд) аккреция газа возможна только при условии, что светимость тела не превышает критическую светимость, то есть гравитационные силы превышают давление излучения тяготеющего тела.
Проблемы космологии
1) Проблема сингулярности (греч. «сингулярис» – отдельный, особый).
Сингулярность – особая область пространства, размеры которой составляют 1035 м (Планковская длина – 10–35 м), кроме того, так называется состояние Вселенной через 10–43 с после Большого взрыва, когда материя имела бесконечно большие плотность и температуру.
Сравните размеры: атома – 108 1010 м; ядра – 1014 10–15 м; электрона – 1017 м.
Видимый радиус Вселенной – 1029 м.
Особенностью этой области является то, что в ней возможно одновременное действие гравитационных и квантовых эффектов, как на начальной стадии развития Вселенной, когда вещество было сжато до плотности 1096 кг/м3, такое действие было также возможно.
В этом пространстве возможны такие эффекты, которые в земных условиях нельзя осуществить.
Например, предполагают, что в этом пространстве есть тахионы, которые движутся со скоростью большей, чем скорость света в вакууме.
Изучение одновременного действия гравитационных и квантовых эффектов является очень важным для науки – для создания теории возникновения Вселенной; для изучения явлений (теоретического плана), которые на Земле невозможно осуществить.
2) Определение массы во Вселенной.
Массу Вселенной
очень трудно определить, так как в ней
много пыли, газа, неизвестных объектов,
имеются нейтрино (
)
в большом количестве.
Нейтрино не имеет массы покоя, и следовательно не должна изменить массу Вселенной. Но по другим предположениям, масса нейтрино приблизительно составляет 0,001me (массы электрона).
Если нейтрино имеет массу, то масса Вселенной сразу возрастает вдвое.
3) Проблема темной материи.
Во Вселенной много мест, о которых ученым ничего неизвестно (темная материя). Поскольку неизвестна масса вещества во Вселенной, то неизвестна и плотность вещества в ней. В то же время будущее Вселенной находится в зависимости от плотности вещества во Вселенной. Если (G H2) < 0, то она будет бесконечно расширяться, если (G H2) > 0, то сжиматься.
Если Вселенная бесконечно расширяется, то она будет считаться открытой системой; если сжимается, то Вселенную необходимо отнести к закрытой системе.
Теория закрытых и открытых систем и поведение в них элементов рассматриваются в самом сложном и современном разделе физики – нелинейной неравновесной термодинамике.